某半地下式污水處理廠結構設計淺議

劉鑫

【摘要】本文簡要介紹了長沙市開福污水處理廠二期改擴建工程結構設計的要點，對半地下式污水處理廠的結構設計、基坑支護設計、防水和防腐蝕設計、超長結構處理進行了介紹，可為其它類似結構設計提供借鑒。

【關鍵詞】半地下式污水處理廠;基坑支護;抗浮設計;防腐蝕設計

長沙市開福污水處理廠二期改擴建工程位于開福區沐霞路南側，芙蓉北路西側，瀏陽河北側，廠區平面布置緊湊，呈狹長L型，二期新建構筑物占地面積約2846m2 ， 為節約土地，采用與周邊環境相協調的半地下室污水處理廠。二期改擴建工程擴建10萬m3/d規模的污水處理設施，并對既有20萬m3/d進行提標改造，總處理能力達30萬m3/d，污水處理后達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級A標準，擴建主體采用半地下鋼筋混凝土結構。

1、結構設計

1.1基礎設計

本工程基底埋深主要位于淤泥質粉質粘土，呈濕，軟塑-可塑狀， 平均厚度約4m，不能作為擬建構筑物基礎持力層，長螺旋灌注樁具有施工速度快，工藝成熟，低噪音、無振動，無泥漿污染，施工效率高，結合本地實際條件最終采用直徑600mm長螺旋灌注樁，以強風化礫巖為持力層，單樁豎向承載力特征值900KN。

1.2底板設計

本工程抗浮設防水位為32.0m，室外道路標高32.5，構筑物基底均處于地下水位之下，水池底板設計需考慮抗浮，結構設計時以使用階段的工況作為控制工況，抗浮結構計算包括兩種主要工況：①污水廠池體放空檢修時承受的浮力工況，由于本工程自重無法滿足整體抗浮穩定，采用自重+抗浮樁方案;②污水廠正常運營時承受的豎向荷載工況，通過計算底板厚度約800mm。

2、基坑支護設計

本項目基坑開挖深度約6～8m。常見基坑的支護方案主要有土釘墻、樁錨支護、雙排樁、懸臂樁加內支撐。

（1）土釘墻適合于深度小于5m，地質條件較好有且周邊環境允許放坡。

（2）雙排樁、懸臂樁加內支撐方案僅適用于周邊環境受限的情況，且內支撐方案施工成本較大，換撐技術要求較高。

通過比較上述方案，最終本工程采用樁錨支護，局部雙排樁，樁錨采用長螺旋灌注樁加預應力錨索。

3、止水帷幕設計

基坑止水帷幕主要有水泥攪拌樁和高壓旋噴樁，對兩種止水帷幕進行了工藝和經濟性比較，見表1，

擬建場地的場地土自上而下分別為： ①雜填土層;②粉質粘土層;③淤泥質粉質粘土層;④細砂層;⑤粗砂層;⑥圓礫層;⑦強風化礫巖層;⑧中風化礫巖層。砂層和圓礫屬于強透水層，滲透系數【2】K=10-2cm/s，項目南距瀏陽河約180m，每年4～9月為汛期，根據水文資料，瀏陽河最高洪水位40.23m（吳淞高程，1998年6月27日），擬建場地基坑底標高26.2m，為保證基坑安全，采用高壓旋噴止水帷幕，止水帷幕深度至少深入強風化礫巖層1.5m。

4、防水與防腐設計

半地下室污水處理廠防水是關鍵，水池結構裂縫按《給水排水工程構筑物結構設計規范》規定小于0.2mm，抗滲等級S6，鋼筋混凝土混凝土水池澆筑完并達到設計強度后，應先試水，做滲漏檢測試驗，試水合格后方可作水池內、外防水防腐。

場地地下水對混凝土及鋼筋混凝土中的鋼筋具微腐蝕性，故采取“防腐防水合二為一”的設計方案，外側涂防水層，池體內壁及底板上表面（所有臨水面）涂覆無溶劑彈性防腐蝕系統涂層，要求涂層具有較高的剛度，以防被切割、劃痕破壞。a.材料性能要求：潮濕基面粘接強度≥1.0MPa，拉伸強度≥2.0MPa，斷裂伸長率≥100%;b.施工工藝要求：1遍底涂、1遍中涂、2遍面涂，涂層總厚度不小于2.0mm。

5、超長結構設計

為了滿足工藝要求，減少構筑物的滲漏隱患，按規范【4】6.2.1規定，現澆鋼筋混凝土構筑物變形縫最大間距為30m。池體采用設置多道膨脹加強帶，如需設置變形縫，縫內設橡膠止水帶（圖1）。同時混凝土中添加高性能纖維膨脹劑，避免在高溫天氣施工，控制水灰比及水泥用量。

總結：

半地下式污水處理廠結構與傳統污水處理廠結構相比，具有埋深較深、受力復雜、結構復雜等特點，項目臨瀏陽河較近，地下水位豐富，抗浮水位較高，同時具有基坑支護設計、底板抗浮、防腐防水沒計要求較高的特點，經過2年多的施工，項目已于2018年順利投入商業運行。

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