簡述污水處理池的抗浮設計
摘 要：隨著社會的發展與進步，環保項目的建設日益增多，重視污水處理廠中污水處理池的抗浮設計具有重要的意義。本文主要介紹污水處理廠中污水處理池的抗浮設計的有關內容。
關鍵詞：污水 ， 處理 ，抗浮 ，設計 ， 錨固
引言
目前，在抗浮設計上，主要采用抗與放的方法。所謂抗，即是配重抗浮.錨固抗浮：所謂放，即是降水抗浮和設觀察井抗浮。具體采用哪一種方法，尚應根據工程的具體情況而定，同時還應著重考慮對工程造價的影響。
1.污水處理池的設計
從國內外城市污水處理廠建設的發展歷史來看，在人口密集的大中城市，大型集中污水處理廠是污水處理廠建設的主體，我國大中城市都建設了一些大中型骨干污水處理廠，對于控制水環境污染發揮了重要作用。
在污水處理廠的結構設計中，污水處理池的設計是最主要的設計內容，污水處理池的設計內容包括池體本身的設計和池體的抗浮設計。一般情況下，小型水池因為其池壁相距較近， 再加上底板向外突出部分上部的土重和壁板與土的摩擦力(為安全考慮規范未計入)，抗浮安全系數很容易滿足規范要求，可不做專門的抗浮設計。但由于污水處理廠中主要的污水處理池具有底板面積大，池體較深，埋深較大等特點，如遇較大降雨或地下水位猛漲情況，若抗浮設計不合理則有可能出現池體整體上浮，池體開裂，相連管道變形等現象，嚴重影響污水處理廠的正常運行。在抗浮設計上，降水抗浮和設觀察井抗浮多用于污水處理池的施工抗浮，污水處理池運行時的抗浮設計多采用配重抗浮和錨固抗浮。下面簡述污水處理池運行時的抗浮設計方案。
2.配重抗浮
砼的缺點之一是自重大，但事物均有兩面性，抗浮時自重越大越有利。配重抗浮一般有三種方法，一是在底板上部設低等級砼或毛石混凝土壓重：二是設較厚的鋼筋砼底板;三是在底板下部設低等級砼掛重。一.二種方法的優點是簡單可靠，當構筑物的自身重度與浮力相差不大時，應盡量采用配重抗浮，對工程造價的影響小，投產后亦沒有管理成本。但構筑物的自身重度與浮力相差較大時，本方法將會增加工程量使土建造價提高，原因是配重部分要扣除浮力，導致配重部分的厚度增大;較大的埋深也將增加挖方量和排水費用，同時也會增大基底壓力，引起較大的地基變形。如采用底板上設低等級砼或毛石混凝土壓重的方法，將會使壁板的計算長度H加大，而壁板根部的彎矩值與H是平方關系，這樣會使壁板根部的彎矩值增長較快，彎矩值較大時，板厚和配筋也會相應增大;如采用較厚的鋼筋砼底板的方法，其工程量與設低等級砼壓重相差不多，壁板的彎矩值雖小，但底板的鋼筋用量會有些許增加;如采用底板下設砼掛重的方法，壁板的彎矩值小，底板的鋼筋用量也不會增加，但底板和掛重部分砼須用鋼筋連接，施工比較麻煩，當地下水對鋼筋和砼具有侵蝕性時，設砼掛重的方法須謹慎。
3.錨固抗浮方法
主要形式通常為錨桿(抗浮樁在作用機理上也屬于這一類)，通常在水池結構自重抵抗浮力相差較大的情況下采用。相比配重法和抗浮樁，它較多地受制于場地地層特性和水池結構特征。地層均勻，但厚度過大或過小，或錨固條件不理想，錨桿良好的抗拔特性發揮就既不充分也不經濟;水池結構埋深較淺或平面尺寸較小，錨桿的抗拔作用和其優越性體現也就不明顯。由于普通抗浮用錨桿一般可按理想的抗拉構件進行設計，其斷面尺寸小，長細比大，具有較大的柔性，因而一般可忽略其受壓狀態，錨桿長度則可根據地層條件在設計和施工階段作自由調整。
3.1錨桿
錨桿是在底板和其下土層之間的拉桿， 當底板下有堅硬土層且深度不大時，設錨桿不失為一種即簡便又經濟的方法;近年來，在飽和軟粘土地基中，也有采用錨技術的，也有采用短錨加擴人頭技術的。錨桿的直徑一般為l50~180mm。錨桿抗浮有三個問題需要注意，一是受力問題，當構筑物內無水時，錨桿處于受拉狀念，當構筑物滿水時， 錨桿又處于受壓狀態， 錨桿的底端類似于樁端， 錨桿在反復托壓狀態下的工作性能有待進一步的實驗研究;二是施工問題，錨桿的施工需有專門的機械，施工前要進行試驗，同時，較細的錨桿在施工時有一定的難度，如何控制鋼筋偏移，如何使灌漿飽滿.如何避免斷桿等都是施工難題，尤其是錨桿較長時，不如配重抗浮來得簡便。三是適用性，當地下水對鋼筋有侵蝕性時， 細錨桿的耐久性問題不易解決，這將在一定程度上限制其適用性。
3.2抗拔樁
抗拔樁利用樁側摩阻力和自身重度來抵抗浮力，樁型可采用灌注樁或預制樁，樁徑一般為400mm，也可采用方樁，樁距和樁長應通過計算確定，樁距不宜過大，否則會增加底板厚度，樁端最好能伸入相對較硬的土層。抗拔樁也有拉壓受力問題，但其施工較簡單，耐久性亦比錨桿容易得到保證。
4.抗浮采用抗拔樁或抗拔錨桿應注意的問題
4.1整體平衡問題
對于采用抗拔樁或抗浮錨桿進行抗浮時首先應滿足整體平衡的要求，并驗算巖士體的整體飽和重量，浮托力平衡時的最小巖土厚度，此厚度一般只能作為抗浮構件的自由段。例如，某污水處理廠日處理量5.0×104t，污水處理廠中的主要構筑物生化池.二沉池埋深較深，需采取抗浮措施。污水處理廠位于縣城東南新區,緊臨河道,自然地面標高較縣城地面及河岸低。地質報告所示，污水廠的自然地坪標高約為13.30m，根據工藝流程的需要，確定設計地坪標高為14.00m，地下水和場地土對建筑材料無腐蝕性，因此要考慮其進行抗浮時滿足整體平衡的要求。
4.2對抗浮構件應有可靠的防腐保護措施
對抗拔樁可按規范驗算樁身裂縫寬度，其最大裂縫寬度不得超過0.2 mm： 目前對于永久構件抗拔錨桿的抗腐蝕問題一直不能得到很好的解決，但可以加大鋼筋的截面尺寸并增加鋼筋數量，根據有關試驗資料，鋼筋在正常地下水質作用下的銹蝕速度大約為2mm/50年。另外錨頭或抗拔樁樁頂鋼筋與結構底板應有可靠的連接，當采用預制樁作為抗拔樁時，應保留其豎向鋼筋或在樁芯插筋并根據抗拔錨固長度將其錨人結構底板中。
4.3抗拔錨變形量問題
對于抗拔構件目前常采用抗拔樁和抗拔錨桿，從實際實施的情況看，一般抗拔錨桿的變形較大，造成地基與水池底板脫空，并且鋼絞線錨桿的變形量大于鋼筋錨桿的變形量，應引起重視。因此建議最好采用抗拔樁，尤其是有擴大頭的抗拔樁。
結束語
污水處理廠地下水對地下結
構的浮力作用應引起足夠的重視，曾發生過多起地下結構整體浮起或水池等結構開裂的事故，地下工程的抗浮設計是結構設計的重要組成部分。應根據工程結構特點.地質條件.施工環境等因素，選擇抗浮措施。在設計過程中，選擇合理的設計參數，重視地區經驗做好構造處理，使工程的抗浮設計更加合理可靠。
參考文獻
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