市政污水处理厂水池结构设计要点分析

第46卷第13期市政工程建筑技术开发2019年7月Municipal EngineeringBuilding Technology Development市政污水处理厂水池结构设计要点分析贺成刚，郑伟光，王志华(中国市政工程西南设计研究总院有限公司，成都 610000)［摘 要］城市化进程加快，城市人口越来越多，导致城市各项资源消耗增加，城市环境污染严重。其中，城市水污染严重 破坏人们生活环境，环境污染问题需要环境部门给予充分重视。市政污水处理厂水池设计关系到污水处理效率，因此，对市政 污水处理厂水池结构设计要点详细分析，旨在为提高旨在为提高污水处理厂工作效率，优化城市环境，促进城市可持续发展奠 定坚实基础。［关键词］市政；污水处理厂；水池结构［中图分类号］TU318 ； X703 ［文献标志码］A ［文章编号］1001-523X (2019) 13-0086-02Analysis of Pool Structure Design Points of MunicipalSewage Treatment PlantHe Cheng-gang, Zheng Wei-guang, Wang Zhi-hua［Abstract ］ The urbanization process is accelerating, and the urban population is increasing, resulting in an increase in urban resource consumption and serious urban environmental pollution. Among them, urban water pollution seriously damages people's living environment, and environmental pollution needs to be given full attention by the environmental department. The design of the municipal sewage treatment plant pool is related to the efficiency of sewage treatment. Therefore, the detailed analysis of the design of the structure of the municipal sewage treatment plant is aimed at improving the efficiency of the sewage treatment plant, optimizing the urban environment and promoting the sustainable development of the city and solid foundation.［Keywords ］ municipal ； sewage treatment plant ； pool structure1水池结构设计关键点对市政污水处理厂水池进行配筋设计施工中，易产生贯 1.1规范性穿裂缝，破坏水池自身结构，导致树池出现不合理荷载组合, 水池结构设计应保持规范性，设计建造需符合国家相关 对结构稳定性造成严重影响。树池结构设计上，一些预埋件 规定，水池结构及类型得应经专业测算后落实，检测水池强 设计不合理，将导致混凝土浇筑后，振捣工作不理想，导致 度是否符合要求，结合周围地质环境、荷载环境及水文合理 混凝土易出现裂缝。设计，确保污水处理水池结构的规范性。3结构设计优化措施1.2荷载及荷载组合3.1防渗漏控制污水处理厂荷载及荷载组合上，需着重考虑水压、土压、 水池渗透受变形缝及混凝土结构裂缝影响，因此，实际 地下水压力、温度荷载等多方面问题。此外，水池结构还需 设计和施工中，应合理控制变形缝及混凝土结构裂缝，从而 考虑到水池受到的水压加自重及季节温度变化造成的温差太 实现对水池各项变形缝的优化控制，严格控制裂缝产生。影响，合理分析水池投入使用后对结构强度的需求，必须确 水池结构设计裂缝控制措施如下。保水池基本质量。(1) 对于水池结构的设计需要首先选择恰当的混凝土材 1.3截面设计料，明确具体等级，尤其是在水泥材料的应用数量上，更需 水池结构界面上，应重视水池设计强度的安全系数。实 严格控制把关，尽量降低材料方面的威胁。为了较好实现该 际设计中，包含对水池顶盖的强度设计，要求附有科学安全 方面的优化控制，活性掺合料的有效应用也是比较关键的手 系数，对底板设计，也应满足合理的设计强度，有可靠的安 段，其对于水泥应用带来的威胁存在明显规避效果。全系数支撑。此外，水池截面是否有裂缝产生，配筋率是否 科学等都需要在截面设计中合理考虑。(2) 需按照国家相关规定，优化伸缩缝及沉降缝设计， 合理应对外界环境变化，避免受季节、温度变化，结构产生 2防潘漏设计问题不均匀应力，控制应力变化，避免形成裂缝。市政污水处理厂水池结构设计中，应以“防渗漏”为核心， (3) 同一方向釆用相同直径钢筋，避免裂缝产生，确保 重视优化结构质量，注重釆取科学的混凝土对水池进行建设。 水池结构整体稳定性。在水池结构设计中，不能单单追求混凝土结构自身抗渗程度 (4) 因为水池结构中一般都存在有穿墙管，如此也就需 加抗压强度，需注重选择合理的混凝土，控制水泥用量，避 要切实做好预埋工作，确保预埋管套的应用较为适宜，能够 免不合理的混凝土产生过度水化热，导致变形出现。但实际 从数量、尺寸指标以及具体位置入手进行严格把关。设计建设中，操作人员耗费大量水泥，浪费大量成本，但对 (5) 在相关操作完成后，基于抗裂度、裂缝宽度进行详 混凝土质量因素考虑不完善，混凝土存在较大变形，导致市 细检测分析必不可少，如果发现裂缝过大，不符合要求，应 政污水处理厂水池自身抗渗性受到破坏，以产生裂缝。设计中， 及时优化弥补。若未严格按规范对水池结构进行科学设计，则对应混凝土条 (6) 针对水池设计形状不同，应选择合适构造配筋，分析 件改变，发生变形，无法满足污水处理需求，导致裂缝产生。温度荷载及湿度荷载敏感区域，对于矩形水池，其池壁对温 度及湿度反应强烈，池壁水平方向应确保构造配筋率在0.15% 收稿日期：2019-03-17以上。对圆形水池而言，可釆用无粘结预应力混凝土辅助建设， 作者简介：贺成刚(1979—)，男，重庆人，工程师，主要研究方向为市

控制其环向最小配筋率外侧在0.35%以上，内部在0.14%以上。政结构.(7) 在具体水池结构设计中，往往还需要考虑到荷载方

• 86 •建筑技术开发Building Technology Development市政工程Municipal Engineering第46卷第13期2019年7月面的影响，能够重点做好优化设计，确保计算更为合理。在实际施工中，需注重一系列问题，严格控制渗漏现象 发生，具体如下。(1) 应避免在高温天气下施工，尽可能减少周围环境和 混凝土之间的温差，避免变形及裂缝出现。(2) 施工中，需严格控制水灰比及水泥用量，避免因水 化热增加而导致结构出现裂缝。(3) 施工中，需严格控制混凝土用量，控制好混凝土坍 落度。(4) 施工中对预埋件合理维护,及时清除预埋件表面锈蚀, 确保预埋件和混凝土紧密相连，避免裂缝产生。(5) 变形缝处理中，需加强替代措施落实，使施工可有序、 持续开展。(6) 当下市政污水处理厂水池结构设计中，多采用变形 缝止水带进行建设，采用橡胶材质止水带。施工中需保证止 水带和混凝土粘结可靠，改进施工面吹凿方式，以科学的企 口缝方式，改进施工缝连接材料成分，实现可靠连接。3.2抗上浮控制水池受地下水浮力影响，易出现上浮事故，影响水池稳 定性。实际使用中，如果水池上浮性能比较明显，必然会严 重影响其稳定性，对于水池的应用也会产生明显威胁，这也 就需确保水池结构的抗上浮效果较为理想。基于此，针对地 下水浮力及水池结构的抗浮力进行对比分析，确保抗浮力设 计能够具备较强的适应性，有助于保障整体结构的稳定性。水池设计中需考虑抗浮设计，在地下水丰富地区，市政 污水处理厂水池受到的浮力影响也就越大，建设完成后，需 检测水池抗浮效果是否稳定。对中间有柱或多格水池，对相 连顶板及底板抗浮性验算分析。设计需对基础叠层科学选取, 分析水池底部及周围地质特征，设计中考虑多方面不利因素， 以此找出最不利荷载，优化抗浮设计。施工中需严格按照设计图纸进行施工，做好监督管理， 严禁不合理利用材料。施工中，应设计建设完善的排水系统, 设计管井降水，在水池四周设置管井，提高降水效率。将地下 水控制在最低水位线以下。此外，可以在垫层中灌输水泥泥浆， 水池底板设计的保护层，避免雨水在水池附近积聚，导致地 下水位发生明显变化，从而使水池发生上浮。水池结构施工 完成后，还需对水池周围的土壤回填，之后分层对土体进行 夯实处理。4工程概况以某城市污水处理厂建设为例，其水池结构设计上，设 计污水初沉池、二沉池分内、外量部分，以圆形建设，底板 及内池池壁以C30混凝土建设，外池池壁选择C40混凝土进 行辅助设计。5设计分析(4) 无粘结预应力技术的应用相比于传统的后张法、电 热张拉法等技术有显著优势，其工艺技术操作简单，施工程 序简单明了，实际施工中不会产生较大摩擦损失，对应施工 设备投入大幅降低，有效控制施工成本投入。(5) 采用无粘结预应力技术，在3000m3以上容量的圆形 水池中，其表现出较大的优势：其圆形水池池壁厚度的大幅 减小，对应混凝土量需求较少，能节省大量混凝土消耗(大 约在15%~35%之间的量)，从而减少建成本投入，发挥较强 经济性。5.2结构设计方案分析确定污水厂结构设计中，大量污水厂采用无粘结预应力技术 施加环向预应力。该工程采用无粘结预应力技术，选择良好 混凝土材料，以张拉锚固控制低松弛无粘结钢绞线辅助施工， 将钢绞线钢丝多次冷拔、消除应力热处理，降低应力松弛率， 以提高混凝土抗裂度。6预应力水池结构分析计算选择无粘结预应力技术需采用I类锚具，该锚具适用于静 载、动载建筠结构，在大型水池结构中具有重要作用。釆用 7金5高强钢丝组成新型应力筋，以专业设备涂抹润滑防锈油 脂，不与混凝土粘结，以XMI5-3锚具设计预应力钢绞线张拉 锚具。6.1预应力分析预应力损失是水池结构设计首要考虑因素，预应力损失 包括以下几方面。(1) 在张拉锚具的应用中，无论是其自身出现变形现象， 或者是相关无粘结预应力筋存在着明显的内缩问题，都会造 成预应力的损失。该方面的影响较为突出，在很多工程中因 为该方面的影响带来的预应力损失甚至达到50%以上。(2) 在水池结构的具体设计处理中，因为其釆用圆形， 相应预应力筋材料也需要制作成曲线形状，如此也就必然会 造成预应力筋和水池壁之间存在严重的摩擦问题，这种摩擦 问题的出现同样也会带来预应力损失，严重的情况同样也会

导致其损失高达50%。(3) 无粘结预应力筋应力松弛损失。钢筋种类及松弛度 直接决定预应力筋松弛，为减少松弛损失出现，工程以超张 拉程序张拉。6.2构造设计应尽可能减少预应力损失，便于预应力筋张拉、锚固。水 池池壁外侧以均匀设置扶壁柱来满足张拉及锚固需求。污水 池结构设计中，采用可消除竖向弯矩的杯槽式柔性连接，底 板四周浇筑槽口，张拉后对混凝土浇筑。此外，为防止水池 壁根部发生渗水，在池壁、槽口处，采用嵌缝处理后，浇筑 密实。以水泥砂浆及细石混凝土浇筑，池壁设计拉端，张拉 后进行锚固，最后以混凝土封堵。5.1技术分析(1) 对混凝土本身施加预应力，使得圆形水池自身抗震 性大幅提高，水池整体性得到保障，圆形水池不会轻易受周 围环境变化或水体活动影响，发生裂变。(2) 釆用预应力筋设计，摒除伸缩缝，进而避免圆形水 池出现裂缝情况，确保其整体稳定。此外，预应力筋的使用 使温度应力问题得到有效解决，外界温度变化对圆形水池的 影响大幅减小，有利于一些露天水池的长久使用。(3) 无粘结预应力技术使用，其对混凝土自身施加预应力， 使混凝土自身受压力影响发生作用，有效提高混凝土自身抗 渗性。此外，混凝土在预应力影响下使圆形水池耐久性提高。 圆形水池结构的无缝设计使得水池内部水源得到有效保障, 避免水池渗漏现象发生，在后期圆形水池的维护中也可节省 大量不必要的成本支出，缓解水资源浪费现象。7结束语综上所述，市政污水处理厂水池结构设计中，釆用无粘结 预应力筋设计方式，可有效解决树池池壁作用影响下，对强度、 刚度的要求，满足污水水池设计强度需求，提高水池池壁强度， 降低松弛率，进而提高混凝土抗裂刚度，减少预应力筋使用量， 强化水池结构的同时，节省成本，推动市政污水处理工作可 持续发展。参考文献［1］ 魏本宝.浅谈污水处理厂的水池结构设计要点［J］.城市建设理论研克(电 子版)，2018, 253 (7) : 139.［2］ 闫斌.大型污水处理厂水池结构设计探讨［J］,城市建设理论研究(电子

版)，2017 (10) : 242-243.［3］ 纪涛.浅谈污水处理厂中水池结构的防水设计与施工［JJ.江西建材，

2018 (4) : 81.• 87 •