污水處理廠沉井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　在對污水處理廠進(jìn)行建設(shè)期間，如果應(yīng)用到深基坑支護(hù)技術(shù)，那么會花費(fèi)較多的費(fèi)用，但結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)調(diào)查可以看到，當(dāng)污水處理廠使用沉井結(jié)構(gòu)時，不會花費(fèi)很多的資金，繼而獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益。所以，文章針對污水處理廠沉井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行探討具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

　　一、污水處理廠構(gòu)筑物應(yīng)用沉井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的條件

　　結(jié)合相關(guān)資料可以發(fā)現(xiàn)，以往都是采取以下地基處理方法來建設(shè)污水處理廠的：一是陳井施工法;二是敞口開挖法等。但是倘若當(dāng)該廠的建筑物碰到如下現(xiàn)象時，以往的地基處理方法根本無法適用，那么這個時候就要以沉井施工法為主。第一種情況是當(dāng)土壤的含水量相對較高的時候，這個時候埋設(shè)深度就會受到很大的影響，要想更好地解決這個問題就需要以沉井施工法為主來進(jìn)行施工處理。第二種情況是當(dāng)污水處理廠建設(shè)的位置是土質(zhì)強(qiáng)度相對較弱而且地下水位也非常高的情況下，這個時候也是要以沉井施工法為主。第三種情況就是當(dāng)土壤滲透系數(shù)較高且排水量較大時，那么此時就可以將沉井施工法當(dāng)作主要地基處理方式。第四種情況就是在水流比較密集的地方，也要盡可能以沉井施工法為主。第五種情況就是在建設(shè)場地附近存在大量的建筑物，這時也要選擇沉井施工法。

　　針對沉井施工法而言，其實(shí)際上是一種在地面就能夠制作，再通過將土體提取出來的手段，令其井體結(jié)構(gòu)通過沉井作為相應(yīng)的支護(hù)結(jié)構(gòu)，就能夠建設(shè)出各種各樣的構(gòu)筑物。不僅如此，該施工法無論是應(yīng)用在構(gòu)筑物中還是應(yīng)用在深基礎(chǔ)工程當(dāng)中均發(fā)揮出了不容小覷的作用，而沉井結(jié)構(gòu)就是與該施工技術(shù)最匹配的工程結(jié)構(gòu)。從客觀的立場出發(fā)，使用次數(shù)比較頻繁的沉井方式有很多，如吸水井、雙層沉淀池等。在使用該施工方式開展施工的前期階段，應(yīng)當(dāng)對沉井的施工特征以及地質(zhì)條件做好相應(yīng)的勘察工作，只有經(jīng)過深度剖析才能確保沉井施工的正常開展，確保建設(shè)完畢之后的污水處理廠的構(gòu)筑物安全可靠。總而言之，只有熟練掌握污水處理廠構(gòu)筑物應(yīng)用沉井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的條件，才能從根本上促進(jìn)設(shè)計(jì)水平的全面提升。

　　二、給排水構(gòu)筑物沉井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般步驟和內(nèi)容

　　首先，應(yīng)當(dāng)在全面了解當(dāng)?shù)厮臈l地質(zhì)情況、施工條件等相關(guān)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，對沉井的平面形狀、埋置深度等參數(shù)加以明確，同時還要將目光放在沉井結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)上面，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)各種適合此種情況的施工方案，以便可以從中選擇出最佳的施工方案。其次，對截面尺寸加以明確。相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)對外荷載做好相應(yīng)的計(jì)算工作，并及時繪制出與之相匹配的圖形。結(jié)合結(jié)構(gòu)布置狀況，對封底混凝土厚度進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算。與此同時，還要對以下兩點(diǎn)加以明確：一是沉井井壁厚度;二是其他一些部位構(gòu)件的截面尺寸。再次，對施工階段做好強(qiáng)度計(jì)算工作。通常情況下，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)從以下方面入手：一是井壁平面框架內(nèi)力計(jì)算及配筋;二是井壁的豎向計(jì)算配筋;三是刃腳計(jì)算及配筋;四是框架底梁防突沉的強(qiáng)度驗(yàn)算;五是鋼筋混凝土底板的計(jì)算及配筋等。最后，對實(shí)際應(yīng)用階段做好相應(yīng)的計(jì)算工作。一般而言，可以從以下方面入手：一是沉井結(jié)構(gòu)各部分的強(qiáng)度計(jì)算和抗裂驗(yàn)算;二是沉井抗浮、抗滑移、抗傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算;三是地基承載力和變形計(jì)算等。

　　三、污水處理廠沉井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

　　基于復(fù)雜環(huán)境之下，沉井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在市政工程當(dāng)中得到了普遍的認(rèn)可與推崇，如果想要提高污水處理廠沉井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平，那么就要熟練掌握其設(shè)計(jì)要點(diǎn)，具體內(nèi)容如圖1所示。

　　3.1 沉井頂標(biāo)高設(shè)計(jì)

　　設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)在全面了解沉井結(jié)構(gòu)特征的基礎(chǔ)上，對其井頂標(biāo)高做好相應(yīng)的設(shè)計(jì)工作，不但要對污水處理廠對沉井結(jié)構(gòu)的要求這一因素進(jìn)行充分考慮，還要將安全因素放在首要位置上。在實(shí)際設(shè)計(jì)期間，需要對污水處理廠四周水位狀況進(jìn)行深層次的分析，當(dāng)井結(jié)構(gòu)終沉以后，還要做好內(nèi)部填充、封底等一系列工作，并采取有效措施確保井頂設(shè)計(jì)標(biāo)高大于四周水位0.5m以上，并且還要將井頂設(shè)計(jì)標(biāo)高保持在0～0.3m，這樣做的目的是為了盡可能減少地面水溢出情況發(fā)生的概率。一般而言，對污水處理廠進(jìn)行深入分析以后，結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)建議沉井結(jié)構(gòu)井頂標(biāo)高允許大于地面0.3m甚至更多，然而實(shí)際數(shù)值還應(yīng)當(dāng)結(jié)合具體情況加以明確。

　　3.2 沉井平面尺寸設(shè)計(jì)

　　針對平面尺寸而言，其在沉井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中占有著重要的位置，該部分設(shè)計(jì)情況會對沉井結(jié)構(gòu)抗壓性能等因素帶來直接的影響。對我國相關(guān)施工規(guī)范進(jìn)行深度剖析以后，通過觀察沉井結(jié)構(gòu)中的四角可以發(fā)現(xiàn)：如果平面兩角水平距離是小于10m的時候，這時只可以讓兩刃腳高差不得大于100mm，要控制在100mm之內(nèi)。而且，四角里任何兩刃腳之間地面高差都最好控制在1%之內(nèi)，而且兩刃腳之間要≤300mm。當(dāng)沉井結(jié)構(gòu)有下沉現(xiàn)象發(fā)生時，要確保下沉的總深度不能超過10m，這個時候水平移動的范圍便可到100mm。如果下沉深度并沒有發(fā)生較大變化，沉井結(jié)構(gòu)水平位移就不得大于沉井結(jié)構(gòu)下沉深度的1%。由此可見，在具體設(shè)計(jì)期間，一定要將該結(jié)構(gòu)終沉深度等因素考慮在內(nèi)，并以此為依據(jù)對平面之間的尺寸進(jìn)行深層次的研究，同時在開展數(shù)值計(jì)算工作與尺寸設(shè)計(jì)工作期間還要做好反復(fù)試驗(yàn)工作。

　　3.3 沉井刃腳踏面標(biāo)高設(shè)計(jì)

　　相關(guān)人員在對污水處理廠沉井結(jié)構(gòu)刃腳踏面標(biāo)高進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)當(dāng)在全面了解靜空要求的基礎(chǔ)上來對相關(guān)數(shù)值加以明確。首先，在具體設(shè)計(jì)期間應(yīng)當(dāng)重視污水處理廠的處理能力、沉井結(jié)構(gòu)其他部位尺寸，同時還要深度剖析沉井結(jié)構(gòu)抗滑移和沉井結(jié)構(gòu)刃腳踏面標(biāo)高之間的關(guān)系、傾覆等穩(wěn)定性能和沉井結(jié)構(gòu)刃腳踏面標(biāo)高之間的關(guān)系，為可以及時明確刃腳踏面標(biāo)高數(shù)值創(chuàng)造有利條件。其次，無論是針對相關(guān)設(shè)計(jì)者，還是就管理人員而言，二者均要在全面了解地質(zhì)條件等相關(guān)內(nèi)容的同時，對刃腳踏面標(biāo)高數(shù)值做好相應(yīng)的計(jì)算工作，并對哪些數(shù)值還存在模糊情況進(jìn)行深層次的分析，將增強(qiáng)沉井結(jié)構(gòu)可靠性與安全性當(dāng)作核心任務(wù)，不斷優(yōu)化刃腳踏面標(biāo)高數(shù)值。最后，嚴(yán)格按照既定標(biāo)準(zhǔn)對刃腳踏面標(biāo)高最大允許誤差進(jìn)行科學(xué)預(yù)算，為能夠預(yù)留出刃腳踏面標(biāo)高誤差提供應(yīng)有的保障。

　　3.4 沉井井壁厚度及各部位界面尺寸設(shè)計(jì)

　　和沉井結(jié)構(gòu)其他方面設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)比較可以發(fā)現(xiàn)，無論是針對沉井井壁厚度設(shè)計(jì)，還是就各部位界面尺寸設(shè)計(jì)而言，二者均存在一定的繁瑣性?？傊?，在對以上內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中還應(yīng)當(dāng)將以下要求考慮在內(nèi)，并采取相應(yīng)技術(shù)措施滿足這些要求：首先是下沉方面的要求。因?yàn)樵摻Y(jié)構(gòu)在眾多污水處理廠中扮演著地基的角色，所以在每一個環(huán)節(jié)中都要具備各種能力，如抗滑移能力、抗傾覆能力等，只有這樣才能充分確保污水處理廠能夠有條不紊地運(yùn)作下去。其次是強(qiáng)度方面的要求。不管是對于污水處理廠建設(shè)還是日后運(yùn)作而言，沉井結(jié)構(gòu)均要具備與之相匹配的剛度和強(qiáng)度，以便可以從源頭上降低下沉等情況發(fā)生的次數(shù)。最后是抗?jié)B方面的要求。在實(shí)際施工期間，沉井結(jié)構(gòu)很容易受到施工難度、天氣等相關(guān)因素的干擾，致使污水處理廠施工不能嚴(yán)格按照既定要求進(jìn)行，這樣長此以往下去就會增加沉井等情況發(fā)生的概率。

　　如果污水處理廠下部屬于流砂層時，那么這個時候相關(guān)人員在具體設(shè)計(jì)期間，一是要考慮沉井下沉期間出現(xiàn)的高程誤差問題對施工帶來的影響，二是要考慮沉井下沉期間出現(xiàn)的傾斜下沉問題對施工帶來的影響。鑒于此，筆者結(jié)合自身經(jīng)驗(yàn)在這里建議相關(guān)單位在把沉井結(jié)構(gòu)下沉至流砂層時，需要采取針對性的手段使沉井結(jié)構(gòu)自身重量得以提升，令該結(jié)構(gòu)能夠在充分滿足既定標(biāo)準(zhǔn)的同時，加快下沉速度，同時還要充分確保沉井結(jié)構(gòu)內(nèi)水位處于最佳狀態(tài)，以便可以從根本上增強(qiáng)建筑物的整體性能。

　　四、污水處理廠沉井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題與解決措施

　　沉井結(jié)構(gòu)出現(xiàn)下沉等情況往往和地質(zhì)條件存在著密切的聯(lián)系。在實(shí)際下沉期間極易衍生出無法下沉以及下沉偏大等問題，所以要想解決此問題，就要從以下方面入手：首先，應(yīng)當(dāng)增加沉井結(jié)構(gòu)自身重量。相關(guān)人員可通過以下兩種方式來增加沉井結(jié)構(gòu)自身重量，一種是在沉井結(jié)構(gòu)上增加重量;另一種是對沉井結(jié)構(gòu)上面需要砌筑且沒有砌筑好的地方做好砌筑工作，以便可以強(qiáng)化下沉順利度。其次，采取切實(shí)可行的沉降手段。相關(guān)人員可借助于部分排水法的方式來增加沉井結(jié)構(gòu)自身重量。再次，對沉井刃腳四周土壤做好開挖工作。之所以這樣做，主要是為了使沉井結(jié)構(gòu)在實(shí)際下沉期間刃腳呈現(xiàn)出懸空狀態(tài)，以便可以從源頭上降低刃腳形成的反力。最后，采取有效措施降低四周土壤和沉井結(jié)構(gòu)之間形成的摩擦，相關(guān)人員可通過沖刷沉井四周土壤的方法來強(qiáng)化土地的平整度。倘若沉井結(jié)構(gòu)發(fā)生下沉偏差時，那么這個時候相關(guān)人員也可以采取這種方法處理土壤一側(cè)較高的問題，目的是為了使一側(cè)高的土壤結(jié)構(gòu)慢慢降低，以便可以妥善處理好沉井偏差問題，為沉井結(jié)構(gòu)可以發(fā)揮出最大的價(jià)值提供應(yīng)有的保障。

　　五、結(jié)論

　　如今，我國的城市化腳步還在不斷加快，沉井結(jié)構(gòu)如今也在很多的行業(yè)領(lǐng)域中得到了重視以及應(yīng)用，而且在沉井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究方面也起到很大的作用，這一項(xiàng)技術(shù)目前已經(jīng)越來越成熟。對于沉井施工方式，它不僅被廣泛應(yīng)用到污水處理廠構(gòu)筑物，而且現(xiàn)在的橋梁以及地鐵等施工當(dāng)中都使用了沉井施工方式。因此，對于沉井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行必要的相關(guān)深入探索研究有非常重要的意義，不僅可以創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，還可以具有不可估量的理論價(jià)值。(來源：中國市政工程東北設(shè)計(jì)研究總院有限公司)