某大型污水處理廠水池結構設計探討

張 勇

（中國市政工程西南設計研究總院，四川 成都 610000）

前言

近年來，隨著我國環境治理工程和環保產業的進一行發展，超大型的生物氧化池的建設也越來越普遍。由于水池工程技術難點具有：池壁受力、抗浮、不均勻沉降、溫度裂縫及池體耐久性設計等問題。在設計中，設計人員應考慮對這些問題加以行之有效的措施，從而使工程滿足業主的要求。

1 工程概況

該污水廠二期擴建工程是省重點工程，設計規模日處理污水30萬t,總投資6.5億元人民幣,總占地面積550余萬畝約37萬m2,是一座以印染,化工等工業廢水為處理對象的集中處理廠,處理工藝采用深水氧化溝活性污泥法。工程南北最長處900m東西最寬處380m。工程構筑物主要由6組72.4m×174.5m×10.8m鋼筋混凝土水池(生化池)和2組72.4m×174.5m×10.8m鋼筋混凝土水池(調節池)組成,采用橢圓型溝渠結構,屬于超長,超寬大型水池見圖一。

圖一 污水池效果圖

工程場內淺層土中地下水屬于空隙性潛水,勘探期間測得的場區穩定地下水位在0.8m左右。受大氣降水和地表徑流補給影響，場區地表水和地下水對混凝土結構無腐蝕性，對鋼筋混凝土結構中的鋼筋，鋼結構具弱腐蝕性。

2 工程技術難點概括

該超大型水池在施工中，存在以下一些技術難點。

池壁受力措施：由于水池深度為10.8m,其中有效水深10.0m，如果按懸臂構件來考慮，其配筋及混凝土用量都會很大。

抗浮措施：該工程水位較高，尤其是雨季地下水位上升快，由此帶來構筑物在施工，空池檢修期間的抗浮問題。

不均勻沉降問題：由于構筑物較大，場區存在不均勻軟弱下臥層，構筑物的不均勻沉降問題將影響其安全和使用功能。

溫度裂縫措施：為避免污水廠池體裂縫問題的產生，該設計人員采取了混凝土膨脹劑的使用從而解決了池體裂縫的問題產生，使其延長了池體的使用壽命。

池體耐久性設計措施：由于印染，化工等工業污水成分復雜，混凝土中要增加適當的抗腐蝕材料。

3 工程設計技術措施

為確保污水池的工程質量和技術經濟，業主和設計單位進行了多次的技術交流，邀請有關專家進行論證，最終采取以下技術措施：

3.1 防止池體地基裂縫處理方案

將原設計的振沖碎石樁改為預制管樁,根據勘察成果,場內硬層土的天然地基承載力標準值為180kpa,采用預制管樁的極限阻力值為60 kpa，極限端阻力值為3000kpa。使用預制管樁，基礎沉降量理論計算值小于30cm，而實際經過滿水試驗觀測到的沉降量最大不超過18mm，一般在5-8m之間，同一組池不均勻沉降不超過10mm。在解決了不均勻沉降的同時，預應力管樁還解決了施工碎石樁所產生的大量排泥問題。

3.2 解決池壁受力問題:

如果按懸梁構件設計考慮,鋼筋用量和混凝土用量都很大。而按扶壁式擋水墻設計，池壁厚度為0.4m，扶壁間距為3.5m，見圖二所示。這樣，池壁陪筋和混凝土用量將大幅減少，節約了工程造價。

3.3 增加抗浮措施

從兩方面進行了抗浮考慮,一是減少構筑物埋深,即把原設計要求埋深4m改為2.8m;二是采用預應力管樁與池底錨固,通過接樁方式構筑物與管樁整體拉結,預制管樁同時兼作抗拔樁以抵抗浮力。池底板厚度也由原設計1m減到0.7m,造價大為節省。

3.4 對溫度裂縫的處理

(1)池壁受溫度影響較大,易產生溫度裂縫。對此，采用了后張法無粘結預應力結構處理。池壁的水平向，豎向均施加預應力，使水池始終處于受壓狀態，這樣不僅對池壁抗滲有利，而且對提高池體的耐久性有利。

圖二 扶壁式擋水墻陪筋示意

(2)池壁水平筋采用小宜徑密分布的配筋方式，有效地控制了表面裂縫的發生和擴展。

(3)每隔一定距離設置伸縮縫，可防止因溫度變化而使構筑物出現的裂縫。

(4)商品混凝土內摻入復合型外加劑（具有緩凝，高效減水功能），可以達到一次澆筑完成，不出現施工冷縫，并可以避免收縮開裂，提高混凝土自身的抗裂防水能力。

3.5 池體的耐久性設計

目前,我國混凝土工程中的鋼筋銹蝕和混凝土腐蝕嚴重。根據資料統計，在鹽環境中的常規混凝土（不采取防護措施）雖然初建費低，但大概15年后便開始第一次修復工程，40年內要修復4次，修復費約為初建費的4倍；然而采用加鋼筋阻銹劑同時摻硅灰的方式，初建費雖有增加，但60年的總費用較之不采取防護措施卻節約很多。因此，決定在混凝土中加入硅灰及鋼筋阻銹劑來提高池體的耐久性。

結語。隨著我國環境治理工程和環保產業的進一行發展，超大型的生物氧化池的建設也越來越普遍。在這類工程的建設中，設計人員不但要對構筑物的技術措施周全考慮，更應該加強水池耐久性方面的考慮，如在混凝土中加入復合型防水劑，硅粉，鋼筋阻銹劑等。同時，為解決池體抗震，池體豎向裂縫，橡膠止水帶老化及溫度伸縮縫的管理維護等一系列問題，應盡量采取行之有效的預應力水池設計技術。

[1]劉兆全,王迪,徐志平.淺談水池抗裂防滲方法[J].科技創新導報,2009.

[2]閆希斌.污水處理廠建設中關于水池結構設計的探討[J].中國新技術新產品,2009.