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    大型污水池防滲及耐久性設計
    發布時間:2014-08-09
    1.工程簡介
        紹興污水廠二期擴建工程是浙江省重點工程,設計規模日處理污水30萬t,總投資6.5億元人民幣,總占地面積550余畝(約37萬m2),是一座以印染、化工等工業廢水為處理對象的集中處理廠,處理工藝采用深水氧化溝活性污泥法。工程南北最長處900m,東西最寬處380m。工程構筑物主要由6組72.4×174.5×10.8m鋼筋混凝土水池(生化池)和2組72.4×174.5×10.8m鋼筋混凝土水池(調節池)組成,采用橢圓型溝渠結構,屬于超大、超寬大型水池。


        工程場區內淺層土中地下水屬于孔隙性潛水,勘探期間測得的場區穩定地下水位在0.8m左右。受大氣降水和地表徑流補給影響,場區地表水和地下水對混凝土結構無腐蝕性,對鋼筋混凝土結構中的鋼筋、鋼結構具弱腐蝕性。
    2.工程技術難點概括
        超大型水池在沿海地帶施工,存在著以下一些技術難點。
    池壁受力問題:由于水池深度為10.8m,其中有效水深10.0m,若按懸臂構件來考慮,其配筋及混凝土用量都將很大。
    抗浮問題:本工程地下水位較高,特別是雨季地下水位上升較快,由此帶來構筑物在施工、空池檢修期間的抗浮問題。
        不均勻沉降問題:由于構筑物較大,場區存在不均勻軟弱下臥層,構筑物的不均勻沉降問題將影響其安全和使用功能。
        溫度裂縫問題:紹興污水廠一期工程已經發現溫度應力帶來了大型水池的裂縫問題,其局部溫度裂縫貫穿并發生漏水。從實際工程看,混凝土膨脹劑的使用并沒有從根本上解決池體豎向裂縫的產生,若不及時采取解決措施,必將影響池體的使用壽命。
        池體耐久性設計問題:由于印染、化工等工業廢水成份復雜,混凝土中應增加適當的抗腐蝕材料。
    3 工程設計技術措施
        為確保污水池的工程質量,業主與設計單位進行了多次技術交流,邀請有關專家進行論證,最終采取以下技術措施。
    3.1 修改原地基處理的方案
        將原設計的振沖碎石樁改為預制管樁。根據勘察結果,場區內硬層土的天然地基承載力標準值為180 kPa,采用預制管樁的極限側阻力值為60 kPa,極限端阻力值為3000 kPa。使用預制管樁,基礎沉降量理論計算值小于30cm,而實際經過滿水試驗觀測到的沉降量最大不超過18mm,一般在5~8mm之間,同一組池不均勻沉降不超過10mm。在解決了不均勻沉降問題的同時,預應力管樁還解決了施工碎石樁所產生的大量排泥問題。
    3.2 解決池壁受力問題
        若按懸臂構件設計考慮,鋼筋用量及混凝土用量都很大。而按扶壁式擋水墻設計,池壁厚度為0.4m,扶壁厚度為0.4m,扶壁間距為3.5m,見圖1所示。這樣,池壁配筋及混凝土用量都大幅減少,節省了工程造價。


    3.3 增加抗浮措施
        從兩個方面進行了抗浮考慮,一是減小構筑物埋深,即把原設計要求埋深4m改為2.8m;二是采用預應力管樁與池底板錨固,通過接樁方式把構筑物與管樁整體拉結,以便抵抗浮力。池底板厚度也由原設計1m減到0.7m,造價大為節省。
    3.4 對溫度裂縫的處理
       (1)池壁受溫度影響較大,易產生溫度裂縫。對此,采用了后張法無粘結預應力結構處理。池壁的水平向、豎向均施加預應力,使水池始終處于受壓狀態,這樣不僅對池壁抗滲有利,而且對提高池體的耐久性有利。
       (2)池壁水平筋采用小直徑密分布的配筋方式,有效地控制了表面裂縫的發生和擴展。
       (3)每隔一定距離設置伸縮縫,可防止因溫度變化而使構筑物出現的裂縫。
       (4)商品混凝土內摻入復合型外加劑(具有緩凝、高效減水功能),可以達到一次澆筑完成,不出現施工冷縫,并可以避免收縮開裂,提高混凝土自身的抗裂、防水能力。
    3.5 池體的耐久性設計
        目前我國混凝土工程中的鋼筋銹蝕和混凝土腐蝕嚴重。根據資料統計,在鹽環境中的常規混凝土(不采取防護措施),雖然初建費低一點,但大約15年后便開始第一次修復工程,40年內要修復4次,修復費約為初建費的4倍;而采用加鋼筋阻銹劑同時摻硅灰的方法,初建費雖有增加,但60年的總費用較之不采取防護措施卻節約很多。因此,決定在混凝土中加入硅灰及鋼筋阻銹劑來提高池體的耐久性。
    4 結語
        隨著我國環境治理工程的進行和環保產業發展,大型的生物氧化池建設越來越普遍。在這類工程的建設中,應加強水池耐久性方面的考慮,如在混凝土中加入復合型防水劑、硅粉、鋼筋阻銹劑等。同時,為解決池體抗震、池體豎向裂縫、橡膠止水帶老化及溫度伸縮縫處的管理維護等一系列問題,應盡量采取行之有效的預應力水池設計技術。 


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