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摘要：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。本文介绍了沉井结构设计的一般步骤和内容，探讨思考沉井结构设计要点及施工过程中难以达到设计要求的难点，从而完善污水处理厂构筑物的结构设计。
关键词：污水处理厂；基础处理；沉井；结构设计
污水处理厂是从污染源排出的污（废）水，因含污染物总量或浓度较高，达不到排放标准要求或不适应环境容量要求，从而降低水环境质量和功能目标时，必需经过人工强化处理的场所。目前建设污水处理厂已经成为城镇和工业区净化污水环境的必要措施。因此污水处理厂的设计、施工、运营已成为环保工作者和机构的重要研究课题之一。在此，针对污水处理厂构筑物的沉井结构设计及施工进行探讨思考，总结工程实践经验。
1污水处理厂构筑物地基处理方式
污水处理厂构筑物根据实际地质条件、构筑物埋设深度、周围建筑物情况等等，采取合适的地基处理方式，比如敞口开挖法、沉井施工法等。但是当污水处理厂构筑物碰到如下实际情况，不适合敞口开挖法时，则采用沉井施工：在天然含水量的土壤中，构筑物埋设深度很大；地下水位高，土质松软；土壤渗透系数大（如砂砾层），开挖后排水量大，施工困难；有水地区采用筑岛沉井方法有利；附近有建筑物。
沉井是一种在地面上制作、通过取出井内土体的方法使之沉到地下某一深度的井体结构。利用沉井作为挡土的支护结构，可以建造各种类型或各种用途的地下工程构筑物。沉井施工方法是修筑地下构筑物或深基础工程特殊而重要的施工方法，而沉井结构则是与这种施工方法相适应的工程结构。
污水处理厂构筑物中常采用沉井的有：吸水井、水泵站、污水泵站、双层沉淀池等。然而采用沉井方法时，在施工以前，对沉井地点的地质情况需要进行仔细的钻探研究，以保证沉井施工的顺利进行。
2给排水构筑物沉井结构设计的一般步骤和内容
根据水文、地质资料及工艺使用要求和施工条件，确定沉井的平面形状、尺寸、埋置（下沉）深度，布置结构体系，选定施工方案；确定截面尺寸；计算外荷载，并绘出水、土压力计算图形；根据结构布置，估算封底混凝土厚度；初步确定沉井井壁厚度及其他一些部位构件的截面尺寸；施工阶段强度计算：井壁平面框架内力计算及配筋，刃脚计算及配筋，井壁的竖向计算配筋，竖向框架的内力计算及配筋，框架底梁防突沉的强度验算，计算沉井封底混凝土的厚度，钢筋混凝土底板的计算及配筋；使用阶段计算：沉井结构各部分的强度计算和抗裂验算，地基承载力及变形（沉降）计算，沉井抗浮、抗滑移、抗倾覆稳定验算等。
3沉井结构设计要点及施工难点的探讨思考
3.1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。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆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。
3.2沉井刃脚踏面标高
用于地下或水中的空腹式构筑物，应按使用净空要求确定沉井刃脚踏面设计标高。根据抗冲刷计算，沉井的刃脚应埋置在冲刷线以下足够深度，并且满足抗倾覆、抗滑移等稳定性要求。根据地基承载力及变形（沉降）计算，选择较好的持力层。沉井在终沉时，刃脚踏面标高由于超沉或未到设计位置，按《给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程》规定的施工允许误差，应在设计时预留。
3.3沉井平面尺寸
根据规范规定，沉井四角（圆形沉井为相互垂直的两直径与圆周的交点）中任何两角的刃脚底面高差，不得超过该两角间水平距离的1%，最大不得超过300mm；如两角间水平距离小于10m时，其刃脚高差允许为100mm。沉井的水平位移，不得超过下沉总深度的1%，但下沉总深度小于10m时，其水平位移允许为100mm。
3.4沉井井壁厚度和各部位的截面尺寸
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。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。
4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。
参考文献：
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[3]陈嘉明；王宪忠，浅谈沉井工艺在污水处理工程中的应用[J].广东建材，2006，08.
论文作者:陈浩铭
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第30期
论文发表时间:2019/9/12
标签：沉井论文; 构筑物论文; 流砂论文; 污水处理论文; 标高论文; 土壤论文; 结构设计论文; 《建筑细部》2018年第30期论文;