大型污水处理厂水池结构设计探讨 董鑫

大型污水处理厂水池结构设计探讨董鑫

发表时间：2019-05-28T11:27:16.700Z 来源：《建筑细部》2018年第22期作者：董鑫

[导读] 本文主要从污水处理入手，对大型污水处理厂水池结构设计进行分析。

中国市政工程东北设计研究总院有限公司吉林长春 130021

摘要：近些年来，在社会经济迅猛发展的背景下，城市发展进程持续加快，基本上每个城市都建设了污水处理厂对污水进行处理，这样就很好的解决了环境水资源的匮乏问题。同时污水处理厂中水池结构是一个重要的组成部分，水池结构的好坏与污水处理是否合理有着直接关系，所以在处理城市污水之前，要事先做好水池结构设计，全面了解污水和水资源污染源，保证水资源有效处理以后可以继续使用。本文主要从污水处理入手，对大型污水处理厂水池结构设计进行分析。

关键词：大型污水处理厂；水池结构；设计

一、大型污水处理厂水池结构的设计特点

对于任何城市而言，进行新污水处理厂建设过程中必须充分发挥应有的作用，在保证污水处理厂合理性基础上尽可能采用一些现代化的科学技术。现阶段大部分污水处理厂，在设计工作开展中水池结构都是一个十分重要的部分，水池结构设计主要是采用相应的计算软件和方法，全面计算和优化水池结构的强度、抗裂度以及裂缝宽度等，确保水池结构质量更高，经济性更好。

二、目前污水处理厂水池结构设计存在的问题

从我国目前发展现状看，许多处理厂在进行污水设计过程中都存在防水系数较低问题，就促使结构抗渗性不佳。同时水池表面设计中使用的材料也有一些问题存在，这样就影响污水处理厂的正常运行，因此在后期的工作开展中必须采取相应措施有效解决。

1、水池防渗系数比较低，抗渗性能存在严重不足

通常污水处理厂水池结构使用的材料都是由钢筋混凝土制作而成的，现在混凝土的理论知识都较完善，此时能确保混凝土强度，所以在进行水池结构设计当中只需要科学合理的控制施工过程，考虑混凝土抗渗系数就可以。通常情况下水池结构的抗渗性能不会出现任何问题，可是从目前实践分析中发现，许多设计人员在设计工作开展中时常把强度作为重点，不够重视防渗系数，从而使得污水处理厂水池结构防渗系数比较的，严重一点甚至不会正常使用。

2、不重视水池表面材料的施工设计

在过去很长一段时间，在水池结构设计工作开展中，时常把水池结构稳定性、不均匀沉降及裂缝问题当作施工的重点，也不够重视水池结构表面设计中使用的材料，促使在具体工作开展中时常涂刷质量很差的原材料。与此同时随着使用时间的不断加大，逐渐发生了腐蚀现象，对此这种情况不仅大大降低了水池结构的使用性能，还大大缩短了水池使用时间。

三、大型污水处理厂水池结构设计要点分析

1、结合实际资料进行结构设计和校核验算

在进行水池结构设计的过程中，通常设计人员手中掌握的资料是勘查单位通过实地勘查和设计提供的，尽管这一资料的真实性是相关的勘查单位负责的，但是从自身责任感的方面考虑，作为项目设计的负责人应当到施工现场进行实地考察，更加深入的了解施工现场的情况，在对现场情况进行充分了解以后应当结合现场地质条件做好结构设计和校准、核对以及验算工作，主要从以下几个方面进行探究。第一，验算结构强度。不管水池结构的形式是何种，都需要对结构强度进行验算。在进行结构强度验算之前，设计人员要认真详细的阅读这一地区工程地质勘查的资料内容、水文地质报告，并且与具体的情况相结合选择出适合的荷载组合办法验算结构强度。

第二，验算抗裂或者裂缝宽度。在水池设计中采用钢筋混凝土材料，要对抗裂度或者裂缝宽度检验和验算，看其与相关规范和要求是否相符。

2、荷载组合

为了能够在最大程度上保证水池结构的安全性以及适用性，应当将其有可能出现的多种荷载情况进行组合。要组合的过程中要做到不缺不漏，有效的达到安全使用的相关要求。在设计的过程中主要使用了以下几种荷载组合情况。

①基本组合：水压+自重。无论是何种结构的水池，这个荷载组合是必须进行考虑的，因为其中的两个荷载是所有水池在正常使用状态下都必须承受的。同时如果设计的水池比较小的荷载，其侧面的土压以及温度荷载都是可以忽略不计的，所以可以单一的采用这种荷载组合方式进行验算。

②温度组合：水压+自重+温差。与第一种组合方式相比较，该组合方式最大的不同就考虑了温度差异的影响，如果项目所处位置是东北城市，应该采取这种荷载组合方式。

③应性组合：水压+自重+温差+湿差。这种组合方式在组合的过程中也有效的将周围环境湿度的变化考虑在了其中。但是从以往的设计经验上来看，这种荷载考虑在晨暮温差较大的地区，则容易使水池表面结构出现龟裂的现象。

3、污水池裂缝产生的原因和预防对策

通过之前的很多工程实践发现，我国范围内的很多大型污染厂水池结构在使用的过程中经常会产生一些竖向裂缝，使得水池的污水处理效果受到了极大的影响。从目前掌握的情况来看，出现的竖向裂缝还可以更加细化为两种即贯穿性裂缝以及水池表面的龟裂裂缝。前者产生的原因是由于混凝土的收缩作用而产生的。而后者产生的原因则是水池外部由于受到应力的影响而产生的。这两种裂缝一旦产生，往往会随着使用时间的不断加长逐渐的蔓延到整个水池，不但影响了水池的整体美观，又影响到了其防渗性。为了有效的避免裂缝的产生，所以相关设计人员应当采取以下几种措施进行预防。

第一，对于预制装配式和现浇筑走道板，一定要科学合理的设置伸缩缝，通常情况下在进行伸缩缝设置时，每间隔3m-4m之间要设置一道伸缩缝。

第二，针对一部分没有顶盖的矩形水池，应该在水池每一个侧边设置超过2根的水平钢筋，这样可以预防因为顶部产生裂缝而导致结构破坏。

第三，对于污水处理厂，在进行水池结构设计过程中如果选取矩形设计形式，必须严格控制水平方向配筋，通常配筋要在0.15%以

上。

4、水池表面材料的施工和设计的方法

从目前城市环境的现状来看，城市污染非常严重，所以在处理污染问题时有可能影响结构，例如：在对一些富含微量元素的污染水时，水资源中的元素有可能与混凝土发生不良的化学反应，缩短水池结构的使用寿命。对于这种情况应该在水池周围涂抹一层质量比较好的防腐材料，有效避免污水腐蚀水池结构。

5、截面强度安全系数设计

①顶盖强度设计的附加安全系数。在水池结构设计中顶盖能够承受的荷载，包括自身重量、覆土重量及可变荷载，其中顶盖本身和土体覆盖重量所占比例很大。与此同时随着密度和含水量的变化，土的容量也会发生相应变化，变化幅度也加大，因此附加安全系数应当选取1.0，这是最合适的系数。

②池壁强度设计的附加安全系数。在进行水池结构设计当中，池壁可以承受土和水的压力，池壁水深度选取满池来计算。通常情况下土压强度是使用朗肯主动土压力理论，强度要稍微大些，这样就说明池壁荷载所取数值是高限，并且变化幅度较小。因此附加安全系数应该取0.9，能够满足水池结构的设计要求。

③底板强度设计的附加系数。在实际工作中，池底与地基基础同时开展工作通常水压和均匀分布在结构上的荷载都偏大，其中底板强度设计的附加安全系数应当取0.9，能够满足水池结构的设计要求。

6、构造设计

（1）锚固肋设置

在水池结构设计中设置锚固肋至关重要，要想进一步保证分段张拉的正常稳定实施，满足锚固预应力筋的具体构造要求，在水池外侧应该均匀的设置6个锚固肋，目的是减少预应力损失。其中锚固肋突出池壁板外侧的厚度要超过锚垫宽度与2倍混凝土保护层厚度之和，并且锚垫板应该与预应力筋垂直分布。

（2）池壁设置有孔洞的构造要求

关于孔洞，直径和边长要在1m以下，孔洞分布的应力要对称，并且尽量使用圆孔，其中孔洞预池壁边缘之间的净距离要在孔洞直径或者边长以下。同时如果管道穿越池壁、池壁预留出来的洞孔直径比预应力筋间隔距离大些时候，应该将该地方的预应力钢筋的间隔距离逐渐放大，绕过管道进行布置。此外如果管道直径超过钢筋间隔距离的2倍，应该在专门的钢锚固架上设置锚固。

四、结束语

综上所述，在水池结构设计中，作为设计人员必须与具体情况相互结合，制定出相对完善的设计方案，确保选择的设计方案最佳，从而提高水池结构设计质量，确保污水处理效果的有效发挥。

参考文献：

[1]朱海明.大型水池分缝施工技术措施探讨[J].工程技术研究，2017，11（01）：62-81.