摘要：现阶段，环境污染特别是水资源的污染问题已经非常严峻。随着公民环保意识的觉醒，全社会对水环境保护与治理上重视程度越来越高。为了实现水资源的保护和循环发展，国家与各级地方政府加强了污水处理整治工作，规划建设了一大批规模较大的处理厂并对大型污水处理厂水池结构如生物氧化池等进行了更新调整，但目前我国污水处理厂大型水池的结构设计中仍然有一些不妥之处需要改进。对其污水池进行结构改造的防水抗渗优化设计，最终达到了良好的优化效果。
关键词：大型；污水处理；水池结构；设计；
1污水处理厂的水池结构设计主要问题
1.1水池的防渗系数不足
污水处理厂的水池的防渗防漏性能对于污水处理效果具有重要影响。但在进行水池结构设计时，个别设计人员比较为注重水池混凝土强度等问题，而往往忽视了防渗设计，相关的防渗技术和措施应用不到位，发生渗漏问题会严重影响处理效果。
一般污水处理厂水池的基础建设材料为钢筋混凝土材料，其强度要求比较容易达到，但是由于污水中可能会含有各种化学物质，具有一定的腐蚀性，发生渗漏会引起不良影响，如果不能选择符合规范的抗渗等级的混凝土，可能会对污水处理池的正常运行造成影响。
1.2忽视了水池表面材料的设计
由于工作环境的特殊性，污水处理厂水池的表面结构和性能要比一般的水池要求高。因为污水中可能含有众多的腐蚀性或者粘性物质，采用劣质的表面材料难以满足抗腐蚀性的要求，若不合理使用土层材料，水池内壁遭到腐蚀和破坏，会影响水池的使用寿命。
同时，其表面材料不能减少粘性物质和油污的粘结，会使池内污物难以得到有效处理。
1.3水池裂缝问题
在进行污水处理时，由于处理工艺的需求较高，往往需要水池的平面尺寸和竖向尺寸较大，所以在建设水池时一般会使得池壁和底板较厚。但由于厚度的增加，在施工时往往会出现大体积混凝土效应。
在混凝土凝固过程中，会产生大量的水化热，由于不同层次混凝土温度不同，相互影响，容易使温度不均匀的部分产生变形甚至裂缝。在设计混凝土配筋时，若不能充分考虑水池的形状、不能合理设定荷载组合，则可能对水池结构设计造成不良影响。另外，若不能合理设计预埋件的位置，那么会阻碍混凝土振捣的顺利进行，可能使预埋件与混凝土间形成缝隙和裂痕。
2大型水池结构设计
2.1在设计方案中要加大对局部抗浮问题的重视
污水处理厂中普遍存在大量地埋式的水池，在地下水水位较高的地区，结构设计人员通常仅考虑到水池结构的整体抗浮，而忽略了水池局部抗浮设计。造成了大型水池特别是含有支撑柱的水池，防水底板在地下水浮力作用下产生了较大的向上挠度和裂缝变形，增大了该段柱柱端弯矩和剪力，导致水池内柱易发生弯曲和剪切破坏。因此技术人员应在设计方案中充分考虑设置锚杆、打桩等措施来满足局部抗浮的要求。
2.2大型水池的荷载及荷载组合
水池结构主要的荷载来自于外侧土体对池壁的土压力，池内污水的水压力，地下水压力及温度、湿度作用等。对于外侧土体的侧压力，通常采用朗肯主动土压力理论计算，土体的重度可取20kN/m2，内摩擦角可取30o，地面活载可取10kN/m2。对于池内水压，通常技术人员采用池内最高水位计算，而在实际项目中后期会出现实际水位超过设计水位的情况，为最大限度确保水池的安全运行，笔者建议内侧水位应按满水进行设计。若大型水池所在地气候变化明显，温、湿度作用就必须进行计算考虑。设计大型水池结构时，基本的荷载组合为自重+水（土）压力的组合，对于存在一侧有水，一侧无水工况的水池，应按工况分别组合计算，对温、湿度较大的水池，还应采用自重+水（土）压力+温、湿度荷载。
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2.3大型水池结构内力计算
污水处理厂大型水池按工艺需要有敞口或有盖等多种不同结构形式，设计时应按不同的结构类型采用与实际相符的边界条件与计算模型。笔者建议，对于大型水池尽可能采用有盖的结构形式，若确实存在困难的话，也可以设计挑出走道板，使其成为池壁的不动铰支撑，可有效地改变整个池体的受力状态。
大型污水处理水池池壁绝大部分为矩形，按传统的设计思路，可将其划分为单向板与双向板分别予以计算。以竖向单向板为例，沿高度方向取1m长度作为计算单元，按实际边界条件计算出内力。而双向板与单向板相比，荷载是向两个方向传递，故计算相对复杂，实际设计中可查表计算，按线刚度与相邻池壁进行内力调幅，得出最终内力结果。
水池的底板可按与池壁简支连接，池壁内力传递方式进行计算，对于大型水池，应按单元截条法进行相关分析设计。
3构造措施及注意事项
3.1优化钢筋的配置。
相同配筋率下，选用较细、较密的配筋方式，可使混凝土内部应力分布更为均匀，提高构件的抗拉强度，从而节省工程造价，但间距也不得小于100mm，以免影响混凝土浇筑质量。
3.2裂缝控制。
混凝土结构由于温度、湿度的变化会发生伸缩，当受到周边约束，难以自由伸缩时，就会出现次生内力。因混凝土结构抗压能力强，抗拉能力弱，故预防裂缝应以防止混凝土受拉为主。除按常规措施设置变形缝和后浇带外，也可在混凝土中掺加膨胀剂配制补偿收缩混凝土以减少受拉可能，增强混凝土抗裂性能。浇筑大体积、大面积混凝土时，可进一步设置膨胀加强带，以膨胀加强带替代后浇带，简化施工工艺，缩短工期。膨胀加强带按其浇筑时间可分为连续式、间歇式和后浇式，释放早期变形的能力依次加强。
膨胀剂性能参数主要按《混凝土加外加剂应用技术规范》，掺量根据膨胀剂厂家使用说明书和现场试验结果确定。选用的膨胀剂必须符合《混凝土外加剂应用技术规范》及建材行业标准《混凝土膨胀剂》的要求，严禁使用对人体产生危害、对环境产生污染的膨胀剂。
对钢筋混凝土结构的裂缝控制有抗、放两种措施，设变形缝、后浇带等属于放，设膨胀加强带、防裂钢筋等属于抗，而同时采用补偿收缩混凝土、膨胀加强带、防裂钢筋、后浇带和伸缩缝则属于放、抗结合。工程师可根据过往经验、单体特点和现场情况灵活选择，一般对地上结构或较厚构件，应以放为主，对于地下结构或较薄的构件，应以抗为主。
3.3盖板。
金属材质盖板宜采用热镀锌或不锈钢材质，若采用热镀锌材质，需注意要在钢格栅盖板包边工作完成后进行热浸镀锌。盖板一般要求活荷载承载力在无设备区不小于3kN/m2，有设备区按设备实际荷载，挠度不大于跨度/200且不大于10mm，据此按厂家手册选用相应规格的盖板。
3.4铁件防腐。
因污水处理厂湿气重、腐蚀性强，外露铁件需进行防腐处理。一般可采用环氧富锌底涂料二道（干膜厚度70μm），环氧云铁中间涂料一道（干膜厚度60μm），聚氨酯面涂料二道（干膜厚度70μm）处理，定期重新涂抹。
4结束语
综上所述，水资源污染问题已深入影响到国民的生活，污水处理厂作为水环境治理的执行主体之一，在处理废弃污水、缓解水资源紧张方面起着至关重要的作用。而对污水处理厂大型水池的精细化设计水平决定使用寿命及污水处理效果。技术人员应充分重视大型水池的设计工作，充分考虑水池各方面的性能需求，制定完善的设计方案，计算模型准确、合理，确保设计满足工艺需求，使得水池在使用期内充分发挥出自身作用，保证污水处理厂正常运转。
参考文献：
[1]高国栋.水池构筑物结构设计在给排水工程中的要点探究[J].住宅与房地产，2017（24）.
[2]杨海燕，王景涛.预应力技术在市政污水厂水池结构设计中应用[J].山东工业技术，2017（14）：13–14.
论文作者:孙锐,石强
论文发表刊物:《基层建设》2019年第23期
论文发表时间:2019/11/7
标签：水池论文; 污水处理论文; 混凝土论文; 荷载论文; 结构论文; 内力论文; 组合论文; 《基层建设》2019年第23期论文;