关于污水处理厂结构设计的探讨.pdf

074 关于污水处理厂结构设计的探讨关于污水处理厂结构设计的探讨 吕阳阳 摘 要 污水处理厂水池结构具有特殊的设计特点 如防 腐 防渗 防裂等 本文结合这些特点 对具体工程结构 设计过程的常见问题做了简要的分析和探讨 并提出了合 理的意见措施 保证了其结构设计的经济合理 关键词 污水处理厂 水池 结构设计 安全 经济 随着人们环境保护意识的不断普及和提高 环 境污染问题已引起了广大人民的关注 今年新的环 保法颁布 环保治理工程上升到了一个新的高度 而污水作为污染的主要来源之一 其治理刻不容缓 因此污水处理厂的建设将会不断增加 设计安全 经济 实用 质量优良的污水处理厂是结构设计人 员的主要职责 为此 本文针对污水处理厂中最主 要的水池构筑物结构设计过程中主要技术措施及注 意事项经行了一番分析和探讨 同时提出了施工过 程中应注意的问题 一 工程概况 本工程为互太 番禺 纺织印染有限公司废水处 理厂五期项目 本场地位于广州市番禺区 场地抗 震设防烈度为 7 度 设计基本地震加速度为 0 10 g 设计地震分组为一组 场地工程地质条件中等复杂 场地内软土较发育 浅部地基土主要为素填土和淤 泥质土 属于 类场地 地下水对混凝土结构有微 腐蚀性 本工程基础形式采用预应力管桩 本工程废水处理厂包括了生化池 反应沉淀池 砂滤池 深度处理池 污泥浓缩池 污泥储存池等 一系列池 各池尺寸形状各异 最大的生化池尺寸 长 宽 高 84 m 46 m 8 8 m 其余部分尺寸一 般在 58 m 28 m 6 m 水池结构的类型也有很多种 敞口平底水池 敞口漏斗型水池 有盖平底型水池 等 二 水池结构设计中主要设计过程及技术分析 1 荷载及荷载组合 综合考虑水池荷载及各项荷载组合 不缺漏 以达到设计安全要求 荷载包括了水池自重 满水 时水压力 侧面土压力 地下水的浮力 温度差应 力 以及必要的施工荷载 荷载组合有 水压 自重 这是水池结构设计的基本组合 水压 自重 温差 当水池尺寸较大时 温差产生的应力会很大 不可 忽视 土压 自重 埋入地面以下的水池需考虑土的 侧压力 当有地下水时还应包括地下水浮力 2 截面及配筋设计 首先 对于不同的结构类型我们需要采取不同 的计算模型 对于小型敞口的水池 长宽高的比值 较为接近 且短跨尺寸小于 8 m 我们可以将其假定 为三边固定支撑 敞口边为自由端 有走道板的可 将其设计成为横向深梁 为了更合理的对其进行计 算 这种类型可以假定成为三边固定支撑 敞口边 为不动铰支撑分析 这样比敞口边按自由端考虑要 经济合理 对于小型有盖的水池可以假定为四边固 定的双向板 其次对于大型的敞口型水池应该按的 底部固定 上端自由的悬臂梁模型考虑 此时底板 应有足够的刚度 能承担池壁传来的弯矩 其次 一些尺寸较大敞口的水池 如水解池尺 寸 长 宽 高 14 m 18 m 8 8 m 若是采用常 规做法 单纯的采用悬臂构件 该池侧壁配筋以及 混凝土的用量会非常大 工程造价较高 显得不够 经济合理 对此提出与建筑师协商 在保证工艺正 常运作的前提下 将池壁的走道板设计成横向深梁 同时用300 500 6 000的水平拉梁固定 侧壁顶部的 水平力通过水平拉梁相互抵消 此时可认为侧壁顶 部为铰支支撑模型 控制池壁厚度在0 4 m以内 这 样一来便可以大幅度减少池壁配筋和混凝土的总体 用量 有利于降低工程造价 3 裂缝和池体耐久性 防腐抗渗 设计 根据以往已建污水处理厂的经验 污水处理水 池出现的裂缝大都为竖向裂缝 这会极大影响水池 的正常使用功能 这些裂缝主要体现为两种形式 贯穿性裂缝和水池壁表面的龟裂裂缝 前者由于混 凝土收缩应力进而产生的裂缝 后者是侧壁表面产 生的龟裂裂缝进一步扩展到了整个水池全表面 这 些裂缝即会影响结构的美观性 又会影响其防渗功 能 故设计人员应尽量采取必要的措施避免裂缝产 生 1 选择合理的混凝土强度等级 本工程采用 C30 微腐蚀环境下 结构混凝土还应要求 控制混 凝土的水泥用量不小于300 kg m 3 最大水灰比不应 大于0 5 最大氯离子含量 水泥用量的百分比 不 得超过0 1 侧壁保护层厚度根据相应规范不小于 30 mm 同时内表层刷上环氧玻璃钢进行防腐 2 严格按照有关规范要求合理布置伸缩缝或 沉降缝 避免结构内部因温度和沉降产生不均匀应 力进一步发展形成裂缝 3 按照水池形状尺寸来选择合理的构造配筋 率 如矩形水池两侧侧壁水平方向的构造配筋率不 宜低于0 15 圆形水池侧壁外侧水平方向最小构造 配筋率不宜低于0 35 内侧不宜低于0 15 在同 一个方向上 配置的钢筋直径宜尽可能选用相同或 相近的 4 污水处理厂因工艺需要 大部分水池侧壁 都有预留洞口 因此在设计过程中 应提前考虑好 预留洞口及预埋套管的数量 尺寸 位置 避免在 施工完成后开凿 同时施工过程中应仔细清除相应 预埋构件表面的锈蚀及油污 以确保混凝土和预埋 构件表面之间的紧密黏结 防止形成缝隙 5 在施工过程中 应严格控制混凝土的质量 水灰比 塌落度等 同时应对混凝土全面细致地进 行振捣提高混凝土的密实度以达到抗渗要求 严格 控制振捣时间 不得欠震或超震 选用适当的养护 措施 提高混凝土表面的抗拉强度 防止出现干缩 裂缝和温度裂缝 向混凝土中掺入适量的外加剂 避免在高温季节进行施工 4 结构构造措施 1 水池侧壁厚度没有严格要求 但太薄不利 于施工 建议厚度 200 mm比较合理 可按b h 20 左右选取 经验值 为保证底板的刚度 底板厚度 一般取1 2 1 5倍的侧壁厚 2 为加强水池的整体刚度和抗裂能力 故在 池壁与池壁转角处 池壁与底板的板顶连接处设 45 腋角 并配置 12 150的防裂钢筋 以增强连 接处的抗裂性 详见图1 池壁顶部增设 壁厚 500圈梁 3 受力钢筋的锚固长度及连接方式必须符合 钢筋混凝土结构设计规范 相关规定 4 长度较大的水池避免施工时产生收缩裂缝 设置后浇带 后浇带设置成从底板 侧壁到顶板的 上下贯通式 设置宽度为800 1 000 mm 设置间距 为20 30 m 具体做法按相应规范要求 5 水池侧壁洞口周边钢筋应采取补强措施 尺寸较小的洞口 直径 500 mm 洞口每侧的补强 钢筋直径与根数不应小于该方向切断钢筋总面积的 50 尺寸较大的洞口 直径 500 mm 或者受力较 大的洞口每侧应设置暗梁 暗梁边尺寸均不应小于 侧壁厚 暗梁钢筋直径可同侧壁钢筋 箍筋间距适 当加密 5 结构优化设计 污水处理厂中的主要构筑物即为钢筋混凝土水 池 由此可见 水池的造价直接联系到污水处理厂 的运营成本 建造即经济又合理的污水处理池 必 然带来很大的经济效益 作为结构设计人员 我们 可以采取些既不影响结构安全 又能节省造价的优 化措施 1 按悬臂板设计的池壁 其弯矩包络图的二 次曲线在根部最大 然后逐渐衰减至顶端为零 因 此我们可以在侧壁设置通长的竖向钢筋 在根部至 1 4水池深度范围另加竖向钢筋以满足根部的最大 弯矩及裂缝要求 2 对于底面积较大且落于地基上的池体底 板 底板厚度整体可以取薄 但在池壁根部一定长 度范围内加厚池壁底板 使池壁与底板形成刚节连 接 从而实现池壁根部弯矩等值传递给底板 如图 1 图 1 池壁转角底板局部加厚做法大样图 3 本工程通过与建筑协商 在满足工艺前提 下将绝大多数池底底板标高抬高至地面正负零的位 置 故不用考虑抗浮措施 节省抗浮设计处理成本 达到安全经济目的 下转第 110 页 110 图 3 下封底节点图 图 4 转角部位节点图 五 结语 随着科学技术的发展 高层建筑外墙通常会将 玻璃 石材等作为装饰幕墙 不仅能够增加审美观 而且还具备一定的现代艺术感 幕墙的施工必须需 要完善的质量控制和工艺流程 只有我们对幕墙的 相关方面有了充分的了解 才能够更好的掌握它 笔者通过高层建筑点支式幕墙施工方案进行了详细 的探讨 希望对以后干施工和研究有一定的借鉴价 值 参考文献 1 王义鸣 谢敏 王屹 SKYWAY 酒店幕墙施工技术 J 施工技术 2013 3 98 102 2 郝云霞 关于超高层建筑迅猛发展趋势的思考 J 山西建筑 2012 32 28 31 3 龙文志 超高层 上海中心 幕墙设计分析与讨 论 J 门窗 2012 4 1 9 作者单位 苏州市新民建设监理有限公司 上接第 074 页 最后 根据岩土工程勘察报告提供的 500单桩 竖向承载力特征值为900 KPa 而因为该工程为该厂 的第五期工程 鉴于位于相同地块的前四期工程经 验和试桩效果 我们将其特征值提高至1 400 KPa 在桩基施工完成后采用静载试验确定单桩竖向抗压 极限承载力 最大竖向力不小于3 100 kN 检测数量 为1 且不少于3根 这个承载力取值将大大的节省桩 造价 三 结语 污水处理池作为特种结构 其设计和施工均有 其特殊性 本文结合其结构设计特点对主要设计方 法从荷载组合 截面强度计算 裂缝及耐久性 构 造措施及优化几个方面探讨了污水处理厂水池结构 的设计应注意的问题 全面了解水池各构件的特点 及组成 选择合理的结构设计方案 切实保证设计 质量 做出经济可靠的工程 参考文献 1 GB5 001 2010 混凝土结构设计规范 S 2 GB5 009 2012 建筑结构荷载设计规范 S 3 郝素英 钢筋混凝土水池设计计算手册 M 北 京 中国建材工业出版社 2006 作者单位 汕头市建筑设计院广州建筑新技术咨 询公司 广州 510650 上接第 106 页 全教育和操作方法之外 还应建立健全的职工培训 体系 加强工人们的技术能力 提升工人处理常见 问题的水平 节约整体施工时间 确保工程质量安 全可靠 4 新技术引进 鼓励施工单位对最新的科学技术进行实验和推 广 通过最新的施工技术 在进一步提升工程质量 之时 缩减工程成本和人工成本 现在比较流行的 混凝土施工新技术包括 BIM 系统和整体成型装配技 术等 这些技术一是可以大幅提升混凝土施工的精 准程度 二是省时省力 对于混凝土施工的过程提 供了新的解决思路和新的解决方式 四 结语 混凝土施工技术未来很长时间仍然具有很广的 应用范围 对施工的把控和对新技术的引入仍然具 有十分重大的意义 值得我们深入研究 作者单位 阳西县建兆混凝土有限公司 阳江 529800 上接第 108 页 5 地下室工程防水防渗施工 地下工程渗漏水也是较常见的现象 如果施工 中防水技术处理不好 可能成为 地下水牢 影响 正常使用 治理渗漏水必须以结构治水为根本 再 刚柔结合 为原则 1 施工防漏基本技术 提高抗渗砼等级 砼振捣密实无蜂窝麻面 止 水带固定 粘接牢固 不卷边 无弯扭和位移现象 后浇带新旧砼结合紧密 采用高一级微膨胀砼充填 安装模板设置的穿墙螺栓或穿墙管 按规范焊接止 水环 穿墙管预埋套管 穿墙管 螺栓采取防止转 动的措施 2 防水底板柔性施工 1 做底板外防水时柔性防水层在潮湿的基面上 施工难以保证防水质量 把场地水位降低至最低施 工点以下 500 mm 是最好 最经济又是最有效的解决 办法 2 桩头顶面涂抹水泥基渗透结晶型防水材料 聚合物水泥防水砂浆 其抗压强度和抗渗等级大于 等于桩头指标 在柔性防水层和桩头交界处 防水 层应铺至桩周边 并用密封材料封严 3 地下室连续墙防水 因地下室连续墙一般只能内防水 不能外防水 它设有衬墙 连续墙槽段驳接口容易漏水 其技术 处理措施 用弹性水泥或环氧乳液砂浆做防水层 这样既有一定适应变形能力 也可成为连续墙和衬 墙新旧混凝土界面的粘结结合剂 4 大面 施工缝和细部防渗堵漏 可采用工艺先进的 MPS 电渗透防堵漏技术 采 用此技术的优点 能永久 彻底地解决渗漏水问题 不复发 安全可靠 结构常保持干燥状态 无发霉 延长使用寿命 无副作用 能防止机械电子设备腐 蚀 综合造价很经济 五 结语 建筑渗水漏水的危害是较为严重的 它一直是 人