某大型污水处理厂水池结构设计探讨

张 勇

（中国市政工程西南设计研究总院，四川 成都 610000）

前言

近年来，随着我国环境治理工程和环保产业的进一行发展，超大型的生物氧化池的建设也越来越普遍。由于水池工程技术难点具有：池壁受力、抗浮、不均匀沉降、温度裂缝及池体耐久性设计等问题。在设计中，设计人员应考虑对这些问题加以行之有效的措施，从而使工程满足业主的要求。

1 工程概况

该污水厂二期扩建工程是省重点工程，设计规模日处理污水30万t,总投资6.5亿元人民币,总占地面积550余万亩约37万m2,是一座以印染,化工等工业废水为处理对象的集中处理厂,处理工艺采用深水氧化沟活性污泥法。工程南北最长处900m东西最宽处380m。工程构筑物主要由6组72.4m×174.5m×10.8m钢筋混凝土水池(生化池)和2组72.4m×174.5m×10.8m钢筋混凝土水池(调节池)组成,采用椭圆型沟渠结构,属于超长,超宽大型水池见图一。

图一 污水池效果图

工程场内浅层土中地下水属于空隙性潜水,勘探期间测得的场区稳定地下水位在0.8m左右。受大气降水和地表径流补给影响，场区地表水和地下水对混凝土结构无腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋，钢结构具弱腐蚀性。

2 工程技术难点概括

该超大型水池在施工中，存在以下一些技术难点。

池壁受力措施：由于水池深度为10.8m,其中有效水深10.0m，如果按悬臂构件来考虑，其配筋及混凝土用量都会很大。

抗浮措施：该工程水位较高，尤其是雨季地下水位上升快，由此带来构筑物在施工，空池检修期间的抗浮问题。

不均匀沉降问题：由于构筑物较大，场区存在不均匀软弱下卧层，构筑物的不均匀沉降问题将影响其安全和使用功能。

温度裂缝措施：为避免污水厂池体裂缝问题的产生，该设计人员采取了混凝土膨胀剂的使用从而解决了池体裂缝的问题产生，使其延长了池体的使用寿命。

池体耐久性设计措施：由于印染，化工等工业污水成分复杂，混凝土中要增加适当的抗腐蚀材料。

3 工程设计技术措施

为确保污水池的工程质量和技术经济，业主和设计单位进行了多次的技术交流，邀请有关专家进行论证，最终采取以下技术措施：

3.1 防止池体地基裂缝处理方案

将原设计的振冲碎石桩改为预制管桩,根据勘察成果,场内硬层土的天然地基承载力标准值为180kpa,采用预制管桩的极限阻力值为60 kpa，极限端阻力值为3000kpa。使用预制管桩，基础沉降量理论计算值小于30cm，而实际经过满水试验观测到的沉降量最大不超过18mm，一般在5-8m之间，同一组池不均匀沉降不超过10mm。在解决了不均匀沉降的同时，预应力管桩还解决了施工碎石桩所产生的大量排泥问题。

3.2 解决池壁受力问题:

如果按悬梁构件设计考虑,钢筋用量和混凝土用量都很大。而按扶壁式挡水墙设计，池壁厚度为0.4m，扶壁间距为3.5m，见图二所示。这样，池壁陪筋和混凝土用量将大幅减少，节约了工程造价。

3.3 增加抗浮措施

从两方面进行了抗浮考虑,一是减少构筑物埋深,即把原设计要求埋深4m改为2.8m;二是采用预应力管桩与池底锚固,通过接桩方式构筑物与管桩整体拉结,预制管桩同时兼作抗拔桩以抵抗浮力。池底板厚度也由原设计1m减到0.7m,造价大为节省。

3.4 对温度裂缝的处理

(1)池壁受温度影响较大,易产生温度裂缝。对此，采用了后张法无粘结预应力结构处理。池壁的水平向，竖向均施加预应力，使水池始终处于受压状态，这样不仅对池壁抗渗有利，而且对提高池体的耐久性有利。

图二 扶壁式挡水墙陪筋示意

(2)池壁水平筋采用小宜径密分布的配筋方式，有效地控制了表面裂缝的发生和扩展。

(3)每隔一定距离设置伸缩缝，可防止因温度变化而使构筑物出现的裂缝。

(4)商品混凝土内掺入复合型外加剂（具有缓凝，高效减水功能），可以达到一次浇筑完成，不出现施工冷缝，并可以避免收缩开裂，提高混凝土自身的抗裂防水能力。

3.5 池体的耐久性设计

目前,我国混凝土工程中的钢筋锈蚀和混凝土腐蚀严重。根据资料统计，在盐环境中的常规混凝土（不采取防护措施）虽然初建费低，但大概15年后便开始第一次修复工程，40年内要修复4次，修复费约为初建费的4倍；然而采用加钢筋阻锈剂同时掺硅灰的方式，初建费虽有增加，但60年的总费用较之不采取防护措施却节约很多。因此，决定在混凝土中加入硅灰及钢筋阻锈剂来提高池体的耐久性。

结语。随着我国环境治理工程和环保产业的进一行发展，超大型的生物氧化池的建设也越来越普遍。在这类工程的建设中，设计人员不但要对构筑物的技术措施周全考虑，更应该加强水池耐久性方面的考虑，如在混凝土中加入复合型防水剂，硅粉，钢筋阻锈剂等。同时，为解决池体抗震，池体竖向裂缝，橡胶止水带老化及温度伸缩缝的管理维护等一系列问题，应尽量采取行之有效的预应力水池设计技术。

[1]刘兆全,王迪,徐志平.浅谈水池抗裂防渗方法[J].科技创新导报,2009.

[2]闫希斌.污水处理厂建设中关于水池结构设计的探讨[J].中国新技术新产品,2009.