電廠廢水灰池工程設(shè)計(jì)方案優(yōu)選

鄭清濤 ，鄭彩霞 ，馮圣軍

（1.山東水利工程總公司，山東 濟(jì)南 250013；2.濟(jì)寧市水利局設(shè)計(jì)院，山東 濟(jì)寧 272000；3.肥城市引黃電灌管理所，山東 肥城 271613）

山東濟(jì)寧運(yùn)河發(fā)電有限公司二期廢水灰池工程位于濟(jì)寧市任城區(qū)長(zhǎng)溝鎮(zhèn)張山洼村南，梁濟(jì)運(yùn)河西側(cè)，幸福河北側(cè)，距電廠約3.0km處，處于梁濟(jì)運(yùn)河流域內(nèi)。本工程是在原電廠貯灰場(chǎng)基礎(chǔ)上改建，利用原灰場(chǎng)西南約1/4格進(jìn)行防滲處理后，用于二期工程存放電廠脫硫廢水。原貯灰場(chǎng)占地約26.67hm2，總庫(kù)容約100萬(wàn)m3，場(chǎng)地四周為主壩，主壩周?chē)薪貪B溝，中間東西向設(shè)一隔壩，壩軸總長(zhǎng)約2.4km，最大壩高約6.5m，最大壩底寬60m。

1 材料選擇

根據(jù)電廠對(duì)脫硫廢水的檢測(cè)，廢水中除含硫外，還含有大量的氯離子，而且氯離子的含量遠(yuǎn)大于硫離子的含量，水呈酸性。因廢水貯存在廢水池后不再進(jìn)行處理，靠自然蒸發(fā)消耗水量，隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，廢水中酸性濃度會(huì)有所增加，如不進(jìn)行防滲處理，將會(huì)給周?chē)h(huán)境造成不利影響。

針對(duì)上述情況，防滲材料選擇非常重要。一般土木工程中所用的防滲材料有土料、混凝土或鋼筋混凝土、土工合成材料及石油瀝青等。但由于該電廠脫硫廢水為酸性水，必須采用耐酸性的材料或?qū)ζ胀ú牧媳砻孢M(jìn)行防腐處理。可直接用于本工程的防滲材料有HDPE防水卷材、瀝青耐酸混凝土或硫磺耐酸混凝土及耐酸石料等；如用一般石料、鋼筋混凝土(或混凝土)，其表面應(yīng)刷防酸性化學(xué)腐蝕涂料，且必須處理好縫間止水。目前常用的防酸性化學(xué)腐蝕涂料主要有煤化瀝青漆等。

HDPE防水卷材具有抗?jié)B透能力強(qiáng)，熱變形小，拉伸強(qiáng)度高，抗穿能力好，施工簡(jiǎn)單，價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)。主要用于垃圾填埋場(chǎng)、地鐵隧洞、公路隧道、鐵路隧道、水庫(kù)建設(shè)、人工湖、養(yǎng)魚(yú)場(chǎng)等。

瀝青耐酸混凝土的特點(diǎn)是整體無(wú)縫，有一定彈性，材料來(lái)源廣，價(jià)格低，能耐中等濃度的無(wú)機(jī)酸；不足之處是耐熱性差、易老化、強(qiáng)度較低、不美觀。因此，比較適合用于池底防滲。

硫磺耐酸混凝土具有結(jié)構(gòu)密實(shí)，硬化快，抗?jié)B、耐水、耐稀酸，耐大多數(shù)無(wú)機(jī)酸、中性鹽和酸性鹽，強(qiáng)度高，施工方便，不需養(yǎng)護(hù)，特別適用于搶修工程。但耐磨性、耐火性差，性質(zhì)較脆，收縮性大，易出現(xiàn)裂紋和起鼓，不宜用于溫度高于90℃以及明火接觸、冷熱交替、溫度急劇變化和直接承受撞擊的部位。

結(jié)合工程特點(diǎn)并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，防滲防腐材料宜選用HDPE防水卷材、瀝青耐酸混凝土和硫磺耐酸混凝土。

2 隔壩工程設(shè)計(jì)方案選擇

本工程利用原灰場(chǎng)的1/4格改造為廢水池，需在南池中部南北方向設(shè)一道擋水墻或壩(頂高程同主壩)，其結(jié)構(gòu)型式可采用如下三個(gè)方案：

方案一：土體壩。根據(jù)初步估算，土體壩迎水坡1∶2.5，背水坡 1∶2，壩高按 5.00m，頂寬取 4.00m。 根據(jù)本地土質(zhì)，壩頂做泥結(jié)碎石路面，背水坡只進(jìn)行簡(jiǎn)單的草皮護(hù)坡；土壩適應(yīng)地基變形能力強(qiáng)，與原主壩可很好的銜接，具有施工簡(jiǎn)單，易于機(jī)械化施工，工期較短等優(yōu)點(diǎn)。

方案二：粉煤灰壩。根據(jù)初步估算，粉煤灰壩迎水坡 1∶3，背水坡 1∶2.5，壩高按 5.00m，頂寬 4.00m。 另外，在壩頂和背水坡用復(fù)合土工膜進(jìn)行隔離防護(hù)，壩頂鋪泥結(jié)碎石、壩坡做漿砌塊石護(hù)坡。可就地取材，非常方便；施工簡(jiǎn)單，可在現(xiàn)狀基礎(chǔ)上預(yù)留壩體，工期較短；用粉煤灰作為壩體主材有很大的缺陷，因壩料失水后，失去粘結(jié)力，易被風(fēng)吹散，材料性質(zhì)會(huì)發(fā)生很大變化，很難對(duì)這種變化作出準(zhǔn)確的估計(jì)，故不能準(zhǔn)確計(jì)算壩體的安全，給壩體安全帶來(lái)極大隱患。

方案三：漿砌石或鋼筋混凝土擋水墻。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，漿砌石結(jié)構(gòu)一般較鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)省錢(qián)，故計(jì)算擬采用漿砌石結(jié)構(gòu)(梯形剖面)。墻頂寬1.50m，迎水面為垂直，背水面坡1∶0.7，墻高5.00m。因漿砌石或鋼筋混凝土擋水墻屬于剛性結(jié)構(gòu)，適應(yīng)地基變形的能力較差，此段墻長(zhǎng)約260m，根據(jù)規(guī)范，墻需做分縫，且兩端與現(xiàn)有主壩連接很難處理。在水利工程中，一般盡量避免這種情況，否則還應(yīng)做其他處理。

因此，綜合考慮三個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，本工程選擇方案一，即土體壩。

3 壩體防滲工程設(shè)計(jì)方案選擇

針對(duì)該工程特點(diǎn)，在安全經(jīng)濟(jì)的前提下，力求美觀。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，該方案設(shè)計(jì)擬選用的防滲可行方案有三種：

方案一：HDPE防水卷材全庫(kù)區(qū)防滲，耐酸石料坡面防護(hù)，土料底面防護(hù)。HDPE防水卷材選用250/1/250二布一膜復(fù)合土工膜。首先整平庫(kù)底，然后再在庫(kù)底鋪HDPE復(fù)合土工膜；在已鋪好的復(fù)合土工膜上，填筑防護(hù)土層0.5m厚；壩坡先進(jìn)行整平，鋪復(fù)合土工膜后，在其上先鋪0.15m厚的碎石墊層，再做0.2m厚干砌塊石(采用耐酸石料)。

方案二：瀝青耐酸混凝土(或硫磺耐酸混凝土)全庫(kù)區(qū)防滲，耐酸石料坡面防護(hù)。首先整平庫(kù)底，然后再在庫(kù)底鋪瀝青耐酸混凝土，并按要求整平壓實(shí)；壩坡先進(jìn)行整平，在壩坡做好瀝青耐酸混凝土防滲層后，在其上做0.2m厚干砌塊石(采用耐酸石料)。

方案三：瀝青耐酸混凝土(或硫磺耐酸混凝土)庫(kù)底防滲，HDPE防水卷材壩坡面防滲，耐酸石料坡面防護(hù)。首先整平庫(kù)底，然后再在庫(kù)底鋪瀝青耐酸混凝土，并按要求擺平壓實(shí)；壩坡先進(jìn)行整平，在鋪好復(fù)合土工膜后，在其上先鋪0.15m厚的碎石墊層，再做0.2m厚干砌塊石(采用耐酸石料)。三個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比如表1：

表1 防滲工程方案優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比表

4 總體方案優(yōu)化

通過(guò)對(duì)該工程的方案設(shè)計(jì)、對(duì)比和分析，依據(jù)可靠性強(qiáng)且經(jīng)濟(jì)實(shí)用的原則，確定最優(yōu)方案如下：新筑隔壩選用土體壩，土壩適應(yīng)地基變形能力強(qiáng)，與原主壩可很好的銜接，還具有施工簡(jiǎn)單，易于機(jī)械化施工，工期較短等優(yōu)點(diǎn)。筑壩土料從廢水池內(nèi)挖取，運(yùn)距較短，降低工程造價(jià)的同時(shí)增加了廢水池的容積。隔壩設(shè)計(jì)邊坡迎水坡為1∶2.5，背水坡為1∶2，壩高5.00m，頂寬4.00m，背水坡進(jìn)行草皮護(hù)坡。全庫(kù)區(qū)采用HDPE防水卷材防滲，耐酸石料坡面防護(hù)，土料底面防護(hù)。

為方便廢水池的日常管理和維護(hù)，壩頂做泥結(jié)碎石路面，并設(shè)計(jì)為單面坡，坡向池外側(cè)，坡度2%，雨水直接排入壩外截滲溝。因廢水池內(nèi)水體為酸性，為了人身安全，沿壩頂內(nèi)肩設(shè)置封閉護(hù)欄，欄高0.9m。護(hù)欄底部為混凝土基礎(chǔ)，基礎(chǔ)寬0.25m，埋深0.5m，頂部高出壩頂0.2m左右，上部采用鋼結(jié)構(gòu)，為檢修方便，可在適宜處設(shè)檢修門(mén)。