市政自來水廠廠水池結(jié)構(gòu)設計要點探究

季晨龍

【摘要】本文通過對廣州市北部水廠的污水處理廠進行研究，現(xiàn)就有關(guān)于水池在具體設計過程中需要關(guān)注的重點和與之相關(guān)的具體措施展開了深入的考察和研究。

【關(guān)鍵詞】污水廠;水池結(jié)構(gòu);池體設計;荷載取值;耐久性

本文以界首市污水處理廠工程為例，來探索、研究設計污水處理廠在水池結(jié)構(gòu)時，需要考慮的一些要點。

1、工程概況

界首市靳寨就業(yè)創(chuàng)業(yè)園污水處理廠工程總規(guī)模為1.5萬m/d，但需要最近建設的規(guī)模為0.75萬m/d。該處理廠主要工作內(nèi)容如下：將該園區(qū)的工業(yè)廢水和其附近的城區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的生活用污水進行集中處理。該水廠預計采用的處理工藝是進行組合處理，具體組合工藝如下：粗格柵和進水泵房+細格柵和旋流沉砂池+調(diào)節(jié)池（事故池）+氣浮池+水解酸化池 +A/O生化池+二沉池+砂濾池+二氧化氯消毒的組合處理工藝，同時處理后的水質(zhì)必須達到城鎮(zhèn)污水排放一級標準，然后再將尾水排入淮河。對于污泥也要采用“機械濃縮+板框壓濾脫水”的先進處理方法來進行處理，直至達到60%的含水率才能運出。

2、污水處理工藝設計原則及工藝流程

2.1污水處理工藝設計原則

在對處理工藝進行選擇時，要從幾個方面進行考慮：當?shù)厮|(zhì)、出水要達到的標準、具體需要的土地面積、實際工程規(guī)模的大小等等多方面，只能通過對這些因素的考慮并且所使用的工藝都能合適的條件下，才能使得工程成本較低，而且對水廠的運營還非常有利，最關(guān)鍵的是能排放出符合標準的水。

2.2污水處理工藝流程

界首市污水處理廠工程主體使用A/O處理工藝，流程如下圖。

3、水池結(jié)構(gòu)的設計

3.1結(jié)構(gòu)設計應符合的規(guī)定

在對水池進行結(jié)構(gòu)設計時，強度驗算適用于各種結(jié)構(gòu)的類別和形式的水池。而對于結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性是不是需要驗算，因為它是受到實際的工程的地質(zhì)、荷載以及水文地質(zhì)條件決定的。若水池的結(jié)構(gòu)是鋼筋混凝土的，就必須要為它進行抗裂度與裂縫寬度的驗算。

3.2各種荷載

水池的主要荷載就是水壓。它的計算必須要在滿水狀態(tài)時進行計算所得為準，主要原因是為了防止失誤作業(yè)導致水池滿水，還有就是為了防止工藝上發(fā)生變更而超過原計劃的水位。

另一個就是土壓力。在水池的外面有需要進行填土操作的，這樣進行填充的土在外側(cè)就會對水池壁產(chǎn)生壓力，這種壓力一般都是采用朗肯理論計算的?？墒?，在實際操作中，這種壓力也會發(fā)生根據(jù)用來進行回填的土質(zhì)情況發(fā)生變化的，通過實際經(jīng)驗的總結(jié)，用朗肯理論來計算土壓力的是比較安全的。

3.3截面設計的關(guān)鍵性問題

3.3.1強度設計的安全系數(shù)

（1）水池頂蓋強度設計的附加安全系數(shù)。頂蓋的荷載由自身重量、覆蓋土方重量、活載重量等構(gòu)成，而比重最大的就是自身重量和覆蓋土方重量。該系數(shù)取1.0較為適宜。

（2）池壁強度設計的附加安全系數(shù)。一般情況下池壁需要承受多數(shù)來自土壓與水壓，水壓以滿池計算。土壓運用朗肯理論計算，數(shù)值稍大。所以，系數(shù)取0.9即可。

（3）底板強度設計的附加系數(shù)。池底通常只計算水壓及均布荷載。系數(shù)取0.9，即可。

3.3.2關(guān)于裂縫問題的探討

通過對完工水池進行觀察，有關(guān)裂縫情況大多數(shù)都是豎向的。一種是由于混凝土收縮問題引起的;另外一種是在水池外側(cè)的表面出現(xiàn)的裂縫。這種主要是由于現(xiàn)澆走道板引起的，所以，要在具體施工中對這個問題進行考慮，留出伸縮縫。

3.3.3構(gòu)造配筋

對于池壁構(gòu)造配筋，為了對其進行區(qū)別，采用圓形與矩形水池。因為溫差度與濕差度對地面式的矩形水池池壁有非常大的影響，而且極為敏感，防止貫穿裂縫產(chǎn)生，池壁最小構(gòu)造配筋率水平方向的每側(cè)都必須高于0.16%為好。一些無頂蓋的水池，很多時候池壁頂部也開裂，可以把2根Υ16的水平方向的鋼筋放置在頂部的每側(cè)。而圓形水池池壁環(huán)向的構(gòu)造配筋率是最小的，它外側(cè)的最小構(gòu)造配筋率應該大于0.36%，內(nèi)側(cè)的不應該比0.16%低。水池的底板的最小構(gòu)造配筋率，因為其無頂蓋，是敞口水池，所以它底板的上層鋼筋的構(gòu)造配筋率可以小一點，但必須高于0.16%，而下層配筋率和有頂蓋的水池的底板配筋率也要高于0.1%。

3.3.4經(jīng)濟配筋率

上部自由下部固定的矩形水池，最大配筋率在0.8%上下。而其他矩形水池最大配筋率可達到1.0%即可。

4、工程實例

界首市污水處理廠的工程中各類水池的設計都是運用了上述的理論。下面就拿該工程中的A/O池作為例子來加以說明。A/O池的首先在進行結(jié)構(gòu)設計時，就把節(jié)約、便攜、安全作為基本原則。然后再對準備建設的地點進行考察，主要是對該地的地質(zhì)條件、水文資料和施工環(huán)境進行優(yōu)化結(jié)構(gòu)設計，再進行施工方案的確定。結(jié)構(gòu)的設計必須要遵守國家的法律法規(guī)和行業(yè)相關(guān)標準，并且保證所設計的結(jié)構(gòu)在建設和使用過程中能達到各種正常的要求。如在穩(wěn)定性、承載力、抗浮性等承載能力極限要求。另外，設計時要進行抗震設計，必須對其采取抗震構(gòu)造措施。其結(jié)構(gòu)是鋼筋砼，一般是地上水池，或者是半地下水池。對于水池壁的厚度則參考各種因素的影響力進行選擇。一般情況至600mm不等，實際還在參考具本的圖紙。構(gòu)件處于小偏心受拉時，需要在抗裂度方面滿足要求。構(gòu)件處于受彎、大偏心受拉或大偏心受壓時，要對裂縫寬度進行控制，裂縫寬度不得超過：0.2mm;構(gòu)件鋼筋砼保護層厚度：梁、柱：40mm，頂板及壁板35mm。也有一部分較長的水池，該項工程針對于容易發(fā)生開裂的部位進行設置引發(fā)縫，用于由于溫度發(fā)生變化導致結(jié)構(gòu)變形的處理，并且在其位置處設置止水帶，為了避免滲漏的發(fā)生。

結(jié)語：

通過論述，污水處理廠水池結(jié)構(gòu)的設計，在滿足承載力需求的同時，還要在防腐方面達到標準，需要在對水池進行設計時，把各種影響因素做好充分的考慮，選擇最科學、最合理、最環(huán)保的設計方案。

參考文獻：

[1]GB50032-2016，室外給水排水和燃氣熱力工程抗震設計規(guī)范[S].

[2]孟繁家.有關(guān)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)抗震理念闡述[J].林業(yè)科技情報，2014（2）：54-55.

[3]馮濤.市政污水廠水池結(jié)構(gòu)設計的分析應用[J].中華建設，2014（3）：128-129.