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分析污水处理池的抗浮设计
分析污水处理池的抗浮设计
分析污水处理池的抗浮设计
精品源自化学科
摘 要:随着社会的发展与进步,环保项目的建设日益增多,重视污水处理厂中污水处理池的抗浮设计具有重要的意义。本文主要介绍污水处理厂中污水处理池的抗浮设计的有关内容。
关键词:污水 , 处理 ,抗浮 ,设计 , 锚固
引言
目前,在抗浮设计上,主要采用抗与放的方法。所谓抗,即是配重抗浮.锚固抗浮:所谓放,即是降水抗浮和设观察井抗浮。具体采用哪一种方法,尚应根据工程的具体情况而定,同时还应着重考虑对工程造价的影响。
1.污水处理池的设计
从国内外城市污水处理厂建设的发展历史来看,在人口密集的大中城市,大型集中污水处理厂是污水处理厂建设的主体,我国大中城市都建设了一些大中型骨干污水处理厂,对于控制水环境污染发挥了重要作用。
在污水处理厂的结构设计中,污水处理池的设计是最主要的设计内容,污水处理池的设计内容包括池体本身的设计和池体的抗浮设计。一般情况下,小型水池因为其池壁相距较近, 再加上底板向外突出部分上部的土重和壁板与土的摩擦力(为安全考虑规范未计入),抗浮安全系数很容易满足规范要求,可不做专门的抗浮设计。但由于污水处理厂中主要的污水处理池具有底板面积大,池体较深,埋深较大等特点,如遇较大降雨或地下水位猛涨情况,若抗浮设计不合理则有可能出现池体整体上浮,池体开裂,相连管道变形等现象,严重影响污水处理厂的正常运行。在抗浮设计上,降水抗浮和设观察井抗浮多用于污水处理池的施工抗浮,污水处理池运行时的抗浮设计多采用配重抗浮和锚固抗浮。下面简述污水处理池运行时的抗浮设计方案。
2.配重抗浮
砼的缺点之一是自重大,但事物均有两面性,抗浮时自重越大越有利。配重抗浮一般有三种方法,一是在底板上部设低等级砼或毛石混凝土压重:二是设较厚的钢筋砼底板;三是在底板下部设低等级砼挂重。一.二种方法的优点是简单可靠,当构筑物的自身重度与浮力相差不大时,应尽量采用配重抗浮,对工程造价的影响小,投产后亦没有管理成本。但构筑物的自身重度与浮力相差较大时,本方法将会增加工程量使土建造价提高,原因是配重部分要扣除浮力,导致配重部分的厚度增大;较大的埋深也将增加挖方量和排水费用,同时也会增大基底压力,引起较大的地基变形。如采用底板上设低等级砼或毛石混凝土压重的方法,将会使壁板的计算长度H加大,而壁板根部的弯矩值与H是平方关系,这样会使壁板根部的弯矩值增长较快,弯矩值较大时,板厚和配筋也会相应增大;如采用较厚的钢筋砼底板的方法,其工程量与设低等级砼压重相差不多,壁板的弯矩值虽小,但底板的钢筋用量会有些许增加;如采用底板下设砼挂重的方法,壁板的弯矩值小,底板的钢筋用量也不会增加,但底板和挂重部分砼须用钢筋连接,施工比较麻烦,当地下水对钢筋和砼具有侵蚀性时,设砼挂重的方法须谨慎。
3.锚固抗浮方法
主要形式通常为锚杆(抗浮桩在作用机理上也属于这一类),通常在水池结构自重抵抗浮力相差较大的情况下采用。相比配重法和抗浮桩,它较多地受制于场地地层特性和水池结构特征。地层均匀,但厚度过大或过小,或锚固条件不理想,锚杆良好的抗拔特性发挥就既不充分也不经济;水池结构埋深较浅或平面尺寸较小,锚杆的抗拔作用和其优越性体现也就不明显。由于普通抗浮用锚杆一般可按理想的抗拉构件进行设计,其断面尺寸小,长细比大,具有较大的柔性,因而一般可忽略其受压状态,锚杆长度则可根据地层条件在设计和施工阶段作自由调整。
3.1锚杆
锚杆是在底板和其下土层之间的拉杆, 当底板下有坚硬土层且深度不大时,设锚杆不失为一种即简便又经济的方法;近年来,在饱和软粘土地基中,也有采用锚技术的,也有采用短锚加扩人头技术的。锚杆的直径一般为l50~180mm。锚杆抗浮有三个问题需要注意,一是受力问题,当构筑物内无水时,锚杆处于受拉状念,当构筑物满水时, 锚杆又处于受压状态, 锚杆的底端类似于桩端, 锚杆在反复托压状态下的工作性能有待进一步的实验研究;二是施工问题,锚杆的施工需有专门的机械,施工前要进行试验,同时,较细的锚杆在施工时有一定的难度,如何控制钢筋偏移,如何使灌浆饱满.如何避免断杆等都是施工难题,尤其是锚杆较长时,不如配重抗浮来得简便。三是适用性,当地下水对钢筋有侵蚀性时, 细锚杆的耐久性问题不易解决,这将在一定程度上限制其适用性。
3.2抗拔桩
抗拔桩利用桩侧摩阻力和自身重度来抵抗浮力,桩型可采用灌注桩或预制桩,桩径一般为400mm,也可采用方桩,桩距和桩长应通过计算确定,桩距不宜过大,否则会增加底板厚度,桩端最好能伸入相对较硬的土层。抗拔桩也有拉压受力问题,但其施工较简单,耐久性亦比锚杆容易得到保证。
4.抗浮采用抗拔桩或抗拔锚杆应注意的问题
4.1整体平衡问题
对于采用抗拔桩或抗浮锚杆进行抗浮时首先应满足整体平衡的要求,并验算岩士体的整体饱和重量,浮托力平衡时的最小岩土厚度,此厚度一般只能作为抗浮构件的自由段。例如,某污水处理厂日处理量5.0×104t,污水处理厂中的主要构筑物生化池.二沉池埋深较深,需采取抗浮措施。污水处理厂位于县城东南新区,紧临河道,自然地面标高较县城地面及河岸低。地质报告所示,污水厂的自然地坪标高约为13.30m,根据工艺流程的需要,确定设计地坪标高为14.00m,地下水和场地土对建筑材料无腐蚀性,因此要考虑其进行抗浮时满足整体平衡的要求。
4.2对抗浮构件应有可靠的防腐保护措施
对抗拔桩可按规范验算桩身裂缝宽度,其最大裂缝宽度不得超过0.2 mm: 目前对于永久构件抗拔锚杆的抗腐蚀问题一直不能得到很好的解决,但可以加大钢筋的截面尺寸并增加钢筋数量,根据有关试验资料,钢筋在正常地下水质作用下的锈蚀速度大约为2mm/50年。另外锚头或抗拔桩桩顶钢筋与结构底板应有可靠的连接,当采用预制桩作为抗拔桩时,应保留其竖向钢筋或在桩芯插筋并根据抗拔锚固长度将其锚人结构底板中。
4.3抗拔锚变形量问题
对于抗拔构件目前常采用抗拔桩和抗拔锚杆,从实际实施的情况看,一般抗拔锚杆的变形较大,造成地基与水池底板脱空,并且钢绞线锚杆的变形量大于钢筋锚杆的变形量,应引起重视。因此建议最好采用抗拔桩,尤其是有扩大头的抗拔桩。
结束语
污水处理厂地下水对地下结构的浮力作用应引起足够的重视,曾发生过多起地下结构整体浮起或水池等结构开裂的事故,地下工程的抗浮设计是结构设计的重要组成部分。应根据工程结构特点.地质条件.施工环境等因素,选择抗浮措施。在设计过程中,选择合理的设计参数,重视地区经验做好构造处理,使工程的抗浮设计更加合理可靠。
参考文献 [2]《建筑地基处理技术规范》(JGJ97- 2002)
[3]《建筑地基基础设计规范》(GB5O007—2010)
[4]《建筑边坡工程技术规范》 (GB5O33O~2O11)
[5]《建筑桩基技术规范》(JGJ 94- 2008) [7]《给水排水工程构筑物结构设计规范》(GB50069-2002)
