浅谈某中型下沉式污水厂结构设计

2021-12-24廖鹏

四川水泥 2021年11期

廖鹏

（湖南惟创环境科技有限公司成都分公司，成都 610095)

0 引言

随着社会经济的快速发展，人们对生活环境提出了更高的要求。水作为人类生存必须的重要资源，水污染问题已经引起了高度重视。近年来，虽然新建了大量的污水厂来应对水污染，但传统污水厂占地范围大，存在噪音、臭气等一系列问题。下沉式污水厂有土地集约型、环境友好型、资源节约型等优点，逐渐成为城市污水厂主流类型。本文就某中型下沉式污水厂为例，介绍了下沉式污水厂结构设计中的重点与常见问题。

1 工程概况

该工程为日处理规模5 万m3下沉式污水厂，属于中型规模污水处理厂，图1 为下沉式污水厂鸟瞰图。根据工艺流程需求，下沉式污水厂箱体分两层布置，上层为操作层及参观层，下层为水池构筑物层，下层平面布置见图2。按照污水工艺其功能划分主要包括：预处理单元（粗格栅及提升泵房在厂区外）、生化池、二沉池、深度处理单元等几部分。其中箱体内预处理单元主要包括细格栅及曝气沉砂池。深度处理单元主要包括深床反硝化滤池、紫外消毒渠、巴氏计量槽、尾水泵房等。工艺流程中主要大面积单体标高示意见图3。（文中均采用相对标高，相对标高±0.00 相相对于绝对标高284.00.单位：m）

图1 下沉式污水厂鸟瞰图

图2 下沉式污水厂下层平面布置图

图3 下沉式污水厂单体标高示意图

1.1 土层分布

根据区域地质资料、工程地质调查和钻探显示，工程区位于釜溪河河漫滩、两岸Ⅰ级阶地、浅丘斜坡地貌。拟建场地地基的岩土分布主要为杂填土、粉砂、粉质粘土、强风化和中度风化粉质泥岩，基岩稳定。箱体大部分筏板底标高为-9.10m（相对标高）。

1.2 水文地质

根据区域水文地质资料及已有勘察成果，拟建场地地下水类型为第四系松散层孔隙水及基岩裂隙水。主要由大气降水的补给，受大气降水、农灌水和地表水补给，地下水径流方向受地形地貌、地层岩性，及地下水动力条件三方面的控制，排泄于毗邻的沟谷或低洼处。勘察期间，测得地下水位埋深于地下0.1～5.0m，按正式详细勘察报告，厂区抗浮水位为-1.50m。

2 结构设计

下沉式污水厂多建设于用地紧张的区域，一般污水处理规模较大，箱体内工艺处理单元布置紧凑，箱体整体埋深较深。结构布置、抗渗、抗浮等方面对设计提出了更高的要求。

2.1 结构平面布置

箱体负一层为操作层，负二层为污水构筑物层。箱体采用框架结构，污水构筑物采用现浇钢筋砼筏板薄壁结构。

根据污水处理工艺的不同，水池构筑物池壁及板的构造分布也有不同。由于用地红线局限性以及工艺污水处理水流方向既定要求，二沉池放置位置，两侧池壁与箱体外墙共壁。原工艺二沉池操作层基本无板，与专家讨论后，考虑水平力的传递及南侧地下室外墙挡土较高，在二沉池靠地下室外墙侧操作层增设400 厚板且根据柱网，每1/2 跨增设结构板。图4 为优化后的二沉池操作层平面布置图。保证了水平力的传递，并将操作层板作为地下室外墙的中间支座。

图4 二沉池操作层平面布置图

高效沉淀池作为操作层大开洞单体，与工艺人员沟通协调，也作了相应优化。

二沉池及生化池面积占单层平面面积的80%左右，且前期已与工艺专业沟通，池壁间距均匀布置。负一层结合该两单体池壁结合轴距均匀布置。预处理、高效沉淀池及深度处理单元等单体结构的柱网对齐，整体柱网规整，布置较为合理。

2.2 结构抗震设计

本工程抗震设防烈度为7（0.1g），特征周期0.35S，设计地震分组：第一组。根据《建筑抗震设防分类标准》（GB50223-2008），本工程厂区箱体抗震设防类别为乙类，应按7 度进行抗震计算，按8 度采取抗震措施。厂区箱体框架抗震等级为二级。

2.3 抗浮设计

根据正式详细勘察报告，抗浮水位为-1.50m（相对标高）。经验算，箱体顶未覆土前，仅靠结构自重无法满足抗浮要求。为节省工程造价，在结构覆土工况下，进行抗浮稳定验算，结构自重（含顶板1.5m 覆土）满足箱体及局部抗浮稳定的要求。与施工方沟通，要求在施工过程中不进行基坑回填，且做好施工降水相关措施，并在结构设计中注明顶板覆土完成后方可停止施工降水。

2.4 抗渗设计

地下结构及水池构筑物对结构抗渗性能有着较为严格的要求，构筑物采用C30 防水混凝土，抗渗强度等级为P8，设计要求混凝土本身的密实性满足抗渗要求，在混凝土中掺入一定量的抗渗防裂外加剂，提高混凝土结构本身抗渗性能，防止混凝土开裂；在结构配筋上采用“小直径，钢筋布置密”配筋原则，以提高混凝土结构的抗裂能力。为了增加池壁构筑的耐久性，结构计算中，钢筋混凝土建筑物构件最大裂缝宽度限值需小于0.20mm。

2.5 结构现浇带及后浇带布置

本工程为地下二层钢筋混凝土箱体结构。地下长约203.95m,宽67.5m，基础底板板厚为1.100m,壁厚0.65～0.85m，属于超长、超宽的大体积混凝土工程。且负二层均为水处理构筑物，为保证构筑物整体性，本工程不设缝，每隔30m 左右采用隔一膨胀加强带布一后浇带的形式。由于浇筑砼体积较大，要求在施工方浇筑时应采取温控等措施,并控制砼中心温度与表面温差不宜大于25℃，砼表面温度与自然环境温差不宜大于20℃。