李永亮

摘要：隨著我國制造業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，水資源污染和浪費(fèi)問題嚴(yán)峻，對(duì)此我國已經(jīng)頒布了相關(guān)法律法規(guī)、政策機(jī)制，加強(qiáng)制造業(yè)生產(chǎn)建設(shè)管理，控制水污染問題。一些城市已經(jīng)開展了一系列水資源綜合治理項(xiàng)目，建設(shè)了污水處理廠，并根據(jù)實(shí)際治理情況不斷優(yōu)化廠內(nèi)布局，調(diào)整治理結(jié)構(gòu)。水池結(jié)構(gòu)是污水處理廠的重要組成部分，為了有效發(fā)揮大型水池的作用，需要加強(qiáng)大型水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以此提高水池工作效率。

關(guān)鍵詞：污水處理廠;大型水池;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

引言：

為了有效解決城市發(fā)展、產(chǎn)業(yè)建設(shè)過程中的各種水資源污染問題，我國加強(qiáng)了污水處理的投資和支持力度，通過科學(xué)處理污水，從而對(duì)水資源進(jìn)行科學(xué)開發(fā)和重復(fù)利用。但是在實(shí)際污水處理中還存在很多問題，人們對(duì)污水污染源認(rèn)識(shí)不清，水池結(jié)構(gòu)不符合要求，污水治理成本高，污水處理廠負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)污水處理廠高效運(yùn)行產(chǎn)生了一定的阻礙。對(duì)此需要相關(guān)部門加強(qiáng)污水處理廠大型水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以此妥善解決問題。

一、污水處理廠大型水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概述

污水處理廠在建設(shè)時(shí)需要遵循一定安全、適用、可靠、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)原則，因此設(shè)計(jì)人員需要注重大型水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將其作為污水處理廠的核心結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。污水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括負(fù)荷力計(jì)算、強(qiáng)度計(jì)算、抗裂強(qiáng)度計(jì)算、裂縫寬度等計(jì)算，此外，設(shè)計(jì)人員還需要把握污染源情況，進(jìn)行防腐設(shè)計(jì)、抗?jié)B漏設(shè)計(jì)、抗壓設(shè)計(jì)、防水設(shè)計(jì)等。對(duì)于建立在工業(yè)園基地的污水處理廠需要重點(diǎn)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)中的重金屬水污染問題進(jìn)行重點(diǎn)設(shè)計(jì)，以此提高水池結(jié)構(gòu)的防水和防滲漏性能，避免重金屬污染滲漏到地下，引發(fā)二次污染，影響水池使用年限。[1]

二、污水處理廠大型水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題

（一）防滲漏、抗?jié)B系數(shù)、使用年限低

污水處理廠大型水池結(jié)構(gòu)一般由鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)造而成，一般設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)只考慮混凝土結(jié)構(gòu)的抗壓強(qiáng)度，對(duì)防滲漏、抗?jié)B系數(shù)不夠重視，缺乏整體設(shè)計(jì)，導(dǎo)致水池在使用過程中，因此超負(fù)荷運(yùn)行，容易因?yàn)闈穸群蜏囟炔町a(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力，導(dǎo)致水池表面出現(xiàn)裂痕，影響質(zhì)量和使用年限。

（二）水池表面材料工藝設(shè)計(jì)不足

早期人們?cè)谠O(shè)計(jì)水池結(jié)構(gòu)時(shí)，只考慮結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，對(duì)水池使用過程中出現(xiàn)的各種不均勻沉降導(dǎo)致的裂縫問題不重視，導(dǎo)致水池受損嚴(yán)重。污水中的各種污染物質(zhì)有一定的腐蝕性和滲透性，會(huì)導(dǎo)致水池表面產(chǎn)生細(xì)紋，生成裂縫，最終影響水池結(jié)構(gòu)內(nèi)部構(gòu)造，這種問題主要是因?yàn)樗亟Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，缺乏對(duì)水池表面涂刷材料的施工工藝的設(shè)計(jì)，水池表明因?yàn)槿狈ΡＷo(hù)層容易產(chǎn)生二次腐蝕。

三、污水處理廠大型水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（一）重視水池結(jié)構(gòu)局部抗浮設(shè)計(jì)問題

一般的污水處理廠中存在很多的地埋式的水池，對(duì)于地下水位高的區(qū)域，設(shè)計(jì)人員就需要考慮水池結(jié)構(gòu)的整體抗浮能力，但是在實(shí)際中，設(shè)計(jì)人員往往都會(huì)忽略調(diào)水池局部抗浮能力。導(dǎo)致大型水池支撐柱和水池底板在水浮力作用下出現(xiàn)了向上撓度，導(dǎo)致水池產(chǎn)生裂縫，出現(xiàn)變形，水池支撐柱出現(xiàn)彎曲、剪切，因此設(shè)計(jì)人員需要注重水池結(jié)構(gòu)局部抗浮問題，可以通過設(shè)置錨桿、打樁等方式來改善局部抗浮問題。

（二）水池荷載和荷載組合

水池結(jié)構(gòu)荷載力主要是水池外側(cè)土體對(duì)池壁產(chǎn)生的一種土壓力，還有水池內(nèi)的污水在外側(cè)土體壓力、地下水壓力、溫度和濕度作用。對(duì)于外側(cè)土體壓力一般采用朗普主動(dòng)土壓力計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算，池內(nèi)水壓一般采用池內(nèi)最高水位計(jì)算，這種方法有一定的計(jì)算誤差。為了避免后期實(shí)際水位超過計(jì)算水位，保證水池正常運(yùn)行，需要設(shè)計(jì)人員從水池內(nèi)側(cè)水位進(jìn)行滿水計(jì)算。大型水池荷載力受到外界影響因素大，需要通過計(jì)算解決，一般在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，采用的荷載組合方式是自重-水土壓力組合方式。如果水池一側(cè)有水，一側(cè)無水就需要根據(jù)實(shí)際工程情況進(jìn)行組合計(jì)算[2]。

（三）水池結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算

污水處理廠水池按照工藝形式主要分為敞口和有蓋形式，因此在設(shè)計(jì)時(shí)需要根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)類型確定邊界標(biāo)準(zhǔn)和計(jì)算模型，以此進(jìn)行設(shè)計(jì)。一般大型水池結(jié)構(gòu)采用有蓋結(jié)構(gòu)形式，但是這種方式會(huì)增加一定的設(shè)計(jì)難度，因此可以將走道板作為水池壁的不動(dòng)鉸支撐架，從而調(diào)整整個(gè)水池受力狀態(tài)，確保水池受力均勻。大型污水處理水池壁是矩形，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，以豎向單側(cè)板作為模型進(jìn)行設(shè)計(jì)，根據(jù)實(shí)際邊界標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算內(nèi)力。如果是雙向板，荷載方向會(huì)變化，增加計(jì)算難度，因此在雙向板設(shè)計(jì)中可以通過差表計(jì)算，調(diào)度接線剛度和相鄰受力池壁內(nèi)力，最終得出計(jì)算結(jié)果。水池的底板一般需要和池壁筒進(jìn)行連接，并計(jì)算池壁傳遞內(nèi)力，對(duì)于大型水池一般需要采用單元截條法進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)于較為復(fù)雜的大型水池可以采用理正數(shù)值模擬軟件建立模型進(jìn)行分析。

（四）規(guī)范結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

污水處理廠大型水池結(jié)構(gòu)一般用來蓄積大量的污水的，由于水池承載力對(duì)環(huán)境的破壞性，需要對(duì)污水進(jìn)行二次凈化處理，因此設(shè)計(jì)人員需要嚴(yán)格根據(jù)相關(guān)要求和標(biāo)準(zhǔn)對(duì)水池的負(fù)載力、強(qiáng)度、可靠性進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)前還需要對(duì)實(shí)際工程情況、地質(zhì)條件、水池結(jié)構(gòu)構(gòu)建等對(duì)水池結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定進(jìn)行測(cè)驗(yàn)。例如，鋼筋混凝土在超強(qiáng)度壓力下會(huì)出現(xiàn)裂縫，因此在大型水池鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)水池結(jié)構(gòu)的抗裂性進(jìn)行計(jì)算?？傊陨显O(shè)計(jì)要求可以規(guī)范水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，因此需要設(shè)計(jì)人員加強(qiáng)重視。

（五）水池結(jié)構(gòu)的橫面設(shè)計(jì)

在大型水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，實(shí)現(xiàn)需要了解水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，從而根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)依次進(jìn)行。例如，在水池結(jié)合橫面設(shè)計(jì)中先需要對(duì)橫面強(qiáng)度和安全系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，安全系數(shù)主要指水池蓋、水池壁附加安全系數(shù)，因?yàn)樗厣w主要承擔(dān)活載、自重、覆土重等負(fù)荷，這些負(fù)荷在整個(gè)水池結(jié)構(gòu)承載中占據(jù)著較大的部分，因此水池蓋的安全系數(shù)有著嚴(yán)格的要求和標(biāo)準(zhǔn)。水池壁主要承受的是水、土的壓力，土變化性大，水的負(fù)荷較為平穩(wěn)，因此水池壁負(fù)荷安全系數(shù)只需要孔指在0.9就可以。考慮到水池壁易出現(xiàn)裂縫，蔓延整個(gè)水池結(jié)構(gòu)橫面問題，需要設(shè)計(jì)人員進(jìn)行重點(diǎn)控制。對(duì)于無頂敞口的水池，設(shè)計(jì)人員可以通過加強(qiáng)鋼筋、墻梁、肋梁的方法對(duì)頂部位置進(jìn)行固定，從而保證水池的整體穩(wěn)定性[3]。

（六）因地制宜，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)校核

污水處理廠大型水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在整個(gè)污水處理廠建設(shè)中發(fā)揮著重要的作用，水池結(jié)構(gòu)涉及多方面細(xì)節(jié)工作，尤其是計(jì)算和核對(duì)，需要嚴(yán)格遵循相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，避免失誤問題發(fā)生，因此設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需要從全方面考慮問題。嚴(yán)格根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范程序進(jìn)行，因地制宜的采取針對(duì)性措施解決水池結(jié)構(gòu)不穩(wěn)的問題，比如，在水池結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，計(jì)算人員先需要對(duì)不同結(jié)構(gòu)類型的水池進(jìn)行分析，細(xì)心計(jì)算水池結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。另外，在工程開始前，設(shè)計(jì)人員還需要對(duì)結(jié)構(gòu)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行審核，確保數(shù)據(jù)精準(zhǔn)，才可以將其作為設(shè)計(jì)依據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，最終保證水池結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、安全性符合實(shí)際需求。

（七）水池結(jié)構(gòu)防腐工藝設(shè)計(jì)

對(duì)于上述水池結(jié)構(gòu)表層腐蝕、裂痕問題需要重點(diǎn)解決，設(shè)計(jì)人員可以在水池表面涂抹瀝青、納米材料等提高水池表面的防腐能力，以此降低污水對(duì)水池的損壞，最終控制污水的侵蝕能力。

四、結(jié)束語

總之，污水處理廠大型水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的好壞直接影響著水池蓄水運(yùn)行的穩(wěn)定性，考慮到污水處理廠的正常運(yùn)行，需要設(shè)計(jì)人員從局部抗浮設(shè)計(jì)、水池荷載和荷載組合、水池結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算、規(guī)范結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、水池結(jié)構(gòu)的橫面設(shè)計(jì)等方面出發(fā)，以此把握設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]楊遠(yuǎn)鵬. 大型污水處理廠水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討[J]. 城市建筑，2020，v.17;No.367（26）：82-83.

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