大型污水池防渗及耐久性设计
发布时间:2024-01-13 23:25:58
1.工程简介绍兴污水厂二期扩建工程是浙江省重点工程,设计规模日处理污水30万t,总投资6.5亿元人民币,总占地面积550余亩(约37万m2),是一座以印染、化工等工业废水为处理对象的集中处理厂,处理工艺采用深水氧化沟活性污泥法。工程南北最长处900m,东西最宽处380m。工程构筑物主要由6组72.4×174.5×10.8m钢筋混凝土水池(生化池)和2组72.4×174.5×10.8m钢筋混凝土水池(调节池)组成,采用椭圆型沟渠结构,属于超大、超宽大型水池。
工程场区内浅层土中地下水属于孔隙性潜水,勘探期间测得的场区稳定地下水位在0.8m左右。受大气降水和地表径流补给影响,场区地表水和地下水对混凝土结构无腐蚀性,对钢筋混凝土结构中的钢筋、钢结构具弱腐蚀性。
2.工程技术难点概括
超大型水池在沿海地带施工,存在着以下一些技术难点。
池壁受力问题:由于水池深度为10.8m,其中有效水深10.0m,若按悬臂构件来考虑,其配筋及混凝土用量都将很大。
抗浮问题:本工程地下水位较高,特别是雨季地下水位上升较快,由此带来构筑物在施工、空池检修期间的抗浮问题。
不均匀沉降问题:由于构筑物较大,场区存在不均匀软弱下卧层,构筑物的不均匀沉降问题将影响其安全和使用功能。
温度裂缝问题:绍兴污水厂一期工程已经发现温度应力带来了大型水池的裂缝问题,其局部温度裂缝贯穿并发生漏水。从实际工程看,混凝土膨胀剂的使用并没有从根本上解决池体竖向裂缝的产生,若不及时采取解决措施,必将影响池体的使用寿命。
池体耐久性设计问题:由于印染、化工等工业废水成份复杂,混凝土中应增加适当的抗腐蚀材料。
3 工程设计技术措施
为确保污水池的工程质量,业主与设计单位进行了多次技术交流,邀请有关专家进行论证,最终采取以下技术措施。
3.1 修改原地基处理的方案
将原设计的振冲碎石桩改为预制管桩。根据勘察结果,场区内硬层土的天然地基承载力标准值为180 kPa,采用预制管桩的极限侧阻力值为60 kPa,极限端阻力值为3000 kPa。使用预制管桩,基础沉降量理论计算值小于30cm,而实际经过满水试验观测到的沉降量最大不超过18mm,一般在5~8mm之间,同一组池不均匀沉降不超过10mm。在解决了不均匀沉降问题的同时,预应力管桩还解决了施工碎石桩所产生的大量排泥问题。
3.2 解决池壁受力问题
若按悬臂构件设计考虑,钢筋用量及混凝土用量都很大。而按扶壁式挡水墙设计,池壁厚度为0.4m,扶壁厚度为0.4m,扶壁间距为3.5m,见图1所示。这样,池壁配筋及混凝土用量都大幅减少,节省了工程造价。
3.3 增加抗浮措施
从两个方面进行了抗浮考虑,一是减小构筑物埋深,即把原设计要求埋深4m改为2.8m;二是采用预应力管桩与池底板锚固,通过接桩方式把构筑物与管桩整体拉结,以便抵抗浮力。池底板厚度也由原设计1m减到0.7m,造价大为节省。
3.4 对温度裂缝的处理
(1)池壁受温度影响较大,易产生温度裂缝。对此,采用了后张法无粘结预应力结构处理。池壁的水平向、竖向均施加预应力,使水池始终处于受压状态,这样不仅对池壁抗渗有利,而且对提高池体的耐久性有利。
(2)池壁水平筋采用小直径密分布的配筋方式,有效地控制了表面裂缝的发生和扩展。
(3)每隔一定距离设置伸缩缝,可防止因温度变化而使构筑物出现的裂缝。
(4)商品混凝土内掺入复合型外加剂(具有缓凝、高效减水功能),可以达到一次浇筑完成,不出现施工冷缝,并可以避免收缩开裂,提高混凝土自身的抗裂、防水能力。
3.5 池体的耐久性设计
目前我国混凝土工程中的钢筋锈蚀和混凝土腐蚀严重。根据资料统计,在盐环境中的常规混凝土(不采取防护措施),虽然初建费低一点,但大约15年后便开始第一次修复工程,40年内要修复4次,修复费约为初建费的4倍;而采用加钢筋阻锈剂同时掺硅灰的方法,初建费虽有增加,但60年的总费用较之不采取防护措施却节约很多。因此,决定在混凝土中加入硅灰及钢筋阻锈剂来提高池体的耐久性。
4 结语
随着我国环境治理工程的进行和环保产业发展,大型的生物氧化池建设越来越普遍。在这类工程的建设中,应加强水池耐久性方面的考虑,如在混凝土中加入复合型防水剂、硅粉、钢筋阻锈剂等。同时,为解决池体抗震、池体竖向裂缝、橡胶止水带老化及温度伸缩缝处的管理维护等一系列问题,应尽量采取行之有效的预应力水池设计技术。
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