摘要：在改革开放的新时期，我国的综合国力在不断的加强，人民物质需求逐步得到满足，人们对生活环境的质量和要求越来越高，本文重点针对我国的污水处理厂的构筑物，所采用的的沉井构筑物的处理方式进行分析论述，通过对沉井结构设计的内容以及一般步骤进行分析和概括，通过实践证明，希望不断完善我国的污水处理厂的构筑物结构设计，从而进一步改善我们居住的环境周边的环境质量。
关键词：污水处理厂；沉井结构；设计分析
引言
水环境问题日益得到各级政府的重视，陆续出台相关环保政策，促使环保基础设施建设达到前所未有的热度，其中污水处理厂是污水处理、回收的关键，由于水“由高向低流”，造成污水厂部分构筑物埋深较大，采用基坑开挖施工，明显不经济，并对周围建（构）物产生影响，而采用沉井结构可很好的解决上述弊端。
1沉井结构设计一般步骤及内容
污水厂建设过程中，采用大开挖或者基坑支护等方式，然而当所建设的污水处理厂地基处于天然含水量的土壤中、地下水位较高、地基土壤渗透系数大、不适合敞口开挖法、附近有其他建筑物等条件下，应使用沉井施工。进行沉井结构设计时，首先，设计单位应根据周围地质条件、水温条件，确定沉井尺寸、平面形状以及下沉深度，以便后期施工时可以有更具体、科学的参考数据；其次，工程施工单位应设计沉井结构体系，并设计出多种施工方案，从中选择可行性高、成本低、预期施工效果理想的施工方案，在方案支持下绘制出沉井结构土、水压力计算图，做好沉井结构封底混凝土厚度预算工作以及沉井结构其他构建截面尺寸；最后，在实际进行沉井结构施工过程中，仍需要根据施工中所遇到的情况进行相关数值计算，保证沉井结构强度、沉降、裂缝可以满足污水处理厂使用与需求。
2沉井结构设计要点及施工难点的探讨思考
2.1井顶标高
沉井顶面的设计标高，除应符合工艺、使用要求外，由于在终沉后，尚需进行封底及内部充填、安装及上部建筑作业。故用于水中或岸边构筑物的井顶设计标高应高于施工期间最高水位（加浪高）0.5m以上；用于人工筑岛或陆地制作的沉井，宜高于岛面或地面0m～3m以上，以防止地面水流入井内。一般情况下，沉井顶面标高都应高于地面0.3m以上。
2.2沉井平面尺寸设计
平面尺寸设计也是沉井结构设计中一项十分重要的部分，该部分设计情况影响着沉井结构整体抗压能力、强度与刚度。我国相关施工规范中提出，沉井结构四角中任何两刃脚之间地面高差应控制在两角水平距离的1%以内，从直观数据角度上来说，四角中两刃脚之间应≤300mm，若四角中的平面两角水平距离尚未超过10m，平面设计中只允许两刃脚高差在100mm左右。与此同时，从平面尺寸来说，沉井结构下沉过程中，下沉总深度在10米以内时，水平移动的范围允许达到100mm。而下沉更浅时，仅允许沉井结构水平位移＜沉井结构下沉深度的1%。因此，在进行污水处理厂沉井结构设计过程中，必须考虑到沉井结构终沉深度，以终沉深度为参照，分析出平面之间的尺寸，这就要求设计单位在前期数值计算以及尺寸设计时，应进行多次试验。
2.4沉井井壁的厚度和各部位的截面尺寸设计要求
沉井井壁厚度及各部位的截面尺寸应满足如下几个方面的基本要求：下沉要求；沉井结构在各个阶段的稳定要求（如抗浮、抗滑移、抗倾覆）；沉井结构在各个阶段的强度及刚度要求；使用阶段的抗渗要求。沉井在施工过程中，有些工序难以达到设计要求。其中施工达不到设计要求的主要难点是沉井的挖土下沉不均匀及沉井偏差的纠正。
流砂层中的下沉。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在流砂层中沉降沉井，必须特别注意，避免沉井自动下沉时发生倾斜或高程误差而带来施工困难。在流砂层中，如在沉井内采用排水下沉只适宜于1.5m-2m的水头，而在流砂层中沉井的挖土，则不应在刃脚下掏挖，以免流砂大量涌入井内，但在中间挖土，也不宜挖成锅底形。当沉井穿过流砂层时，如果自重与摩擦力相差不大，下沉很慢则很不利，这将使流砂不断的涌入井内。因此，当穿过流砂层时，最好采用增加荷重，使沉井刃脚切入土壤，迅速穿过流砂层。采用土井或井点降低地下水位以后，挖土下沉是完全可以防止井内的流淤。土井多安置在沉井外；井点则可设置在井外或井内。在流砂层中，最好采用不排水法沉降沉井，并能始终保持井内水位高于井外水位。这样，可以避免流砂的涌入及土壤的扰动破坏，且可保证附近建筑物的安全。
岩石和埋藏物的处理。遇到小型弧石时，可先将其四周的土掏空，使之松动，再将其从刃脚下抽出；若遇到较大石块时，需要将其破碎成小块后再逐步予以清出，必要时用少量炸药进行放炮炸碎。在砂卵石层中下沉时，应注意大块卵石对刃脚的损伤，以及由于刃脚下土层软硬不同而发生倾斜。
沉井下沉困难处理。⑴增加沉井自重。采取先砌筑沉井上部尚未砌筑的部分以及在沉井上加重的办法，促使其下沉；⑵挖除刃脚下的土壤，使刃脚悬空，以减少刃脚的反力。如用不排水法下沉时，则可用水冲刷井周土壤；⑶减小井周土壤的摩擦力，即在地下水位以下者，可以考虑采用均匀分布的射水管，予以冲刷井周土壤；⑷如用不排水法沉降沉井时，可以采用部分排水方法，以增加沉井的自重；⑸采用爆破震动法下沉。
沉井偏差的纠正。⑴在井内高起的一侧多挖些土，低的一侧少挖些或不挖土；⑵减小较高一侧土壤的摩擦力，即采用井外挖土或井内往外向上冲刷土壤；⑶增加不均匀荷重，高起的一侧荷重大些；⑷在低的一侧刃脚下垫以石块，延缓其下沉速度；⑸倾斜较大时，用机械牵引，同时进行冲刷挖土等。
3污水处理厂沉井结构设计问题与处理方法
由于沉井结构下沉会受到地质条件等因素的影响，在下沉过程中容易出现难以下沉和下沉偏差大的问题，此时就需要采取以下几种处理方法，及时解决在下沉过程中发生的问题。一是增加沉井结构自重的方法，通过在沉井结构上增加重量，或砌筑沉井结构上方需要砌筑但尚未砌好部分，使得沉井结构拥有更大的自重，提高下沉顺利度；二是采取适合的沉降方法，通过采取部分排水法，使得沉井结构相对重量更大；三是提前开挖沉井刃脚周围土壤的方法，让沉井结构在下沉过程中刃脚可以处于悬空状态，以减小刃脚产生的反力；四是减小周围土壤与沉井结构之间发生的摩擦，通过冲刷沉井周围土体，提高土体平整度。在沉井结构出现下沉偏差时，也可以采用该种方式来冲刷结构较高一侧土壤，让该侧沉井结构下滑速度得到加快，从而纠正沉井偏差，让沉井结构可以在污水处理厂中发挥更大作用。
结语
随着城市建设和改造的不断发展，沉井技术也日益成熟。沉井结构所具有的特殊优点及特点，决定了它在工程中不可替代的重要地位。其优点及特点：采用沉井，减少了由于深基坑支护所带来的高额费用，取得了良好的经济效益；采用沉井，其内部空间可利用，对邻近建筑物影响小、施工方便；不同于一般建筑物的截面设计，沉井的施工阶段内力设计更为重要；沉井结构在施工阶段内力与其施工方案密切相关。
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论文作者:何晓成
论文发表刊物:《基层建设》2018年第35期
论文发表时间:2019/1/7
标签：沉井论文; 结构论文; 流砂论文; 污水处理论文; 土壤论文; 结构设计论文; 构筑物论文; 《基层建设》2018年第35期论文;