浅析城市污水处理厂中水池结构设计

【摘要】文章对现代城市污水处理厂中的水池结构设计进行分析，针对水池中的设计抗渗、抗上浮、防腐蚀等技术方面的要求进行简单的概述并提出相应的解决措施。

【关键词】污水处理厂；水池结构设计；施工措施

中图分类号：U664.9+2文献标识码： A 文章编号：

引言

我国城市工业化的进程中，产生的各种各样的污水是造成环境污染的主要来源之一。随这人类对环境的意识越来越高，也在对处在的环境要求也越来越高，环境污染的问题也引起了社会各个阶层和媒体的关注，各种污水处理的技术、法律、法规也相应的出台，建立污水处理厂是行之有效的方法之一，因此在如何设计、安全运用、质量可靠、技术要求、经济性也是建设污水处理厂的指标之一，为此，针对污水处理厂中水池结构设计过程中存在的问题进行了简要的概述及分析，提出了相应的解决方法及在设计和施工过程中应注意的问题。

2 存在的问题

污水处理厂的水池是一个关键的建筑物，而水池的建筑结构则是核心，现代城市的污水处理厂水池应具有以下几点工能：防水性能、防腐蚀性能、抗渗透性能和抗压性能等。污水处理厂的设计是一个综合性的系统工程，在设计过程中设计很多科学和技术，其中任何一个环境设计的不科学、不合理都会给处理厂的运行带来影响。下面水池结构在设计中存在的一些问题进行了简要的概述和分析。

2. 1 防渗透现存问题及分析

污水处理厂中水池结构一般为钢筋混凝土结构。如在结构设计中片面的强调混凝土结构的抗压强度和抗渗透等级，则将提高混凝土的强度等级和增加水泥的用量；水化热的增加和混凝土收缩变形的增大，必然导致混凝土结构裂缝的产生，破坏水池结构的抗渗性能；在变形缝设计中，不按照相应的规范合理的设置水池结构的变形缝，则当外界条件变化时，混凝土结构就难以适应变形的需要，从而产生裂缝；在对水池结构进行构造配筋设计时，没有按矩形水池和圆形水池分别进行合理的构造配筋，则将会产生贯穿裂缝；设计过程中最不利荷载组合选取的不当，则当结构受到最不利荷载组合时，结构将产生裂缝甚至破坏；水池结构中预埋件设计的不合理，如构件锚固长度过长、构件布置过密等，使得混凝土难以振捣密实，从而导致预埋构件与混凝土之间产生裂缝；在水池结构设计中忽略了地基对池壁混凝土收缩变形的约束，若水池处于坚硬的基础上，当外界条件变化，池壁混凝土结构将产生变形，同时坚硬的基础约束了池壁混凝土结构的变形，当由其产生的应力大于混凝土抗拉强度时，在应力最大的地方就会产生裂缝。

2. 2 抗上浮现存问题及分析

《给水排水工程构筑物结构设计规范》（GB50069-2002）规定：当构筑物基底位于地下水位以下或地表滞水层内又无排除上层滞水措施时，地表水或地下水对结构作用的浮托力，其标准值应按最高水位确定。如在水池结构设计中没有合理的控制最低水位线，则当地下水位大于该值时，必然导致水池的上浮；在水池设计过程中，除对水池结构进行整体抗浮稳定性验算外，对中间有柱子的封闭和多格水池中，与柱相连的顶板和底板还应进行局部抗浮稳定性验算，否则水池也会出现上浮；对在基本组合作用下的设计稳定性抗浮力系数取值的不合理，也会导致水池结构的上浮；规划设计中应合理布置水池的位置，避免水池所处位置低于水池周围地势，造成雨水的聚集，使地下水位升高甚至超过最低水位控制线，从而造成水池结构的上浮；在设计过程中，对基础处理的不当，及地基承载取值不当，都会导致池体上浮；在设计时，采用的抗浮措施不合理，也会导致水池的上浮。

3 解决措施

根据不同的影响因素，主要从设计过程和施工过程，对污水处理厂水池结构设计过程中现存的问题提出了相应的防治措施和解决方法。

3. 1 防渗透控制措施

水池的渗透主要是通过各种变形缝和混凝土结构裂缝进行的，因此控制好水池的各种变形缝和混凝土结构的裂缝也就能有效地防止渗透。水池结构设计过程中控制裂缝的措施：①在设计中应合理的选择混凝土的强度等级，同时还应严格控制每立方米混凝土水泥的用量，以减少水化热温差，减小收缩变形，能有效地控制裂缝的发展。如使用活性掺合料能降低水泥的用量。②应严格按照相关规范设置伸缩缝或沉降缝，以免当外界条件变化时，结构内产生不均匀的应力，当应力达到一定程度时形成裂缝。③在同一方向尽量使用相同或相近直径的钢筋，能够很好的防止裂缝的产生。④在水池结构的设计过程中，对于有穿墙管套的水池设计应充分考虑穿墙管套的数量及位置，以免在施工后开凿。⑤钢筋混凝土结构水池还应进行抗裂度验算和裂缝宽度的验算。⑥应根据水池的形状选择相应的构造配筋，如对温度荷载和湿度荷载比较敏感的地面式矩形水池池壁，为了避免池壁贯穿裂缝的出现，池壁水平方向每侧的构造配筋率以不低于0.15%为宜。对于圆形水池池壁环向最小构造配筋率，外侧不低于0.35%，内侧不低于0.15%[4]。⑦在水池设计中，应考虑各种荷载组合，找出最不利的荷载组合，利用最不利组合进行设计和分析。施工过程中防止渗漏的措施有：①不宜选择在高温季节施工，减小环境温差产生的温度变形，防止裂缝的出现。②施工过程中，应严格按照设计要求控制水灰比和水泥的量，以免水化热过大，加大结构裂缝出现的概率。③施工过程中，应严格控制混凝土的质量、混凝土的塌落度等，同时可以对混凝土进行多次振捣以提高混凝土的密实度。选用合适的养护措施以提高混凝土的抗拉（抗裂）强度，能有效地防止裂缝的发展。④施工中必须对预埋构件表面锈蚀、油污进行清除，以保证混凝土和预埋构件之间的紧密黏结，防止形成缝隙。⑤在对变形缝的施工中，可以采用加强带替代措施减少裂缝的产生，保证施工的连续性。⑥目前工程建设中变形缝止水带一般为橡胶止水带，因此，施工

时必须保证止水带和混凝土的紧密黏结，以免漏缝的出现。⑦施工过程中应避免施工缝处渗漏，可以通过改进施工面的吹凿方式、采用不同形式的企口缝、调整施工缝连接处材料的成份等方式来加强接缝处的黏结。

3. 2 抗上浮控制措施

水池的上浮事故主要是地下水产生的浮力造成的。当水池的抗浮力小于地下水产生的浮力时，水池就会出现上浮现象。依据上述的机理，可以通过增加池体的抗浮能力和减小地下水产生的浮力，如增加水池底板的厚度、水池底板外挑、保证回填质量、增加覆盖土量等增加水池自重的措施来提高水池的抗浮能力在水池设计时，应考虑水池的抗浮设计，尤其是在地下水丰富的地区，应进行整体抗浮稳定验算。对中间有柱子的封闭和多格水池，与柱相连的顶板和底板还应进行局部抗浮稳定验算。设计时对基础的垫层选取应综合分析池体底部与周围土层的情况来确定。设计时应综合考虑各种不利因素，找出最不利荷载组合进行抗浮设计。水池抗浮设计时，应采用合理的抗浮方法或措施，如采用抗浮桩、锚杆等。

施工过程中应严格按照设计图纸进行施工，不得偷工减料。施工过程中应有完善的排水系统，如管井降水，沿水池四周设置管井进行降水，将地下水位控制在抗浮验算的最低水位线以下。可以对垫层灌注水泥浆，在水池底板下形成一个不透水的保护层。施工时应保证排水系统的正常运行，积水等能及时的排出，避免雨水在短时间内积聚在水池周围，使地下水位超过设计抗浮水位线，从而导致水池的上浮。在水池结构施工完成后应及时对水池周围进行回填并分层夯实。

4 结语

文章中的设计和施工经验都是笔者从事污水处理厂结构设计的经验，指出污水处理厂水池结构设计人员应注意的设计问题和施工人员应注意的施工问题，可为结构设计人员参考借鉴。只有在设计中合理的科学的运用这些设计技术，污水处理厂才能更好的运行，更好的为城市做贡献。

【参考文献】

【1】岳位启．污水处理厂水池防渗漏方法[J]．石油工程建设，2010（6）：24-25.

【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，2011(20)：