全地下式污水處理廠結構設計實例教材

1、天津大天津大中國土木工程學會水工業(yè)分會結構專業(yè)委員會五屆二次會議中國土木工程學會水工業(yè)分會結構專業(yè)委員會五屆二次會議 全地下式污水處理廠結構設計實例全地下式污水處理廠結構設計實例天津大天津大全地下式污水處理廠結構設計實例全地下式污水處理廠結構設計實例萬玉生萬玉生 ，王長祥，王長祥 , 史史 卿卿中國土木工程學會水工業(yè)分會結構專業(yè)委員會五屆二次會議中國土木工程學會水工業(yè)分會結構專業(yè)委員會五屆二次會議 匯報內(nèi)容匯報內(nèi)容青島某污水處理廠工程：青島某污水處理廠工程：1 、工程概況、工程概況2、埋置深度解析、埋置深度解析3、基坑支護設計、基坑支護設計4、主體結構設計、主體結構設計1)抗浮設計抗浮設計2)

2、空間整體內(nèi)力分布研究空間整體內(nèi)力分布研究3)超長鋼筋混凝土結構設計超長鋼筋混凝土結構設計4)防水、防腐蝕設計防水、防腐蝕設計 5、結語、結語全地下式污水處理廠結構設計實例全地下式污水處理廠結構設計實例1 、工程概況、工程概況污水處理廠在國污水處理廠在國內(nèi)大多數(shù)為：內(nèi)大多數(shù)為：u半地上式結構半地上式結構全地下式污水處理廠結構設計實例全地下式污水處理廠結構設計實例u全地下式結構全地下式結構青島某污水處理青島某污水處理廠工程采用新型：廠工程采用新型：1 、工程概況、工程概況全地下式污水處理廠結構設計實例全地下式污水處理廠結構設計實例全地下式污水處理全地下式污水處理廠利用地下空間而建，自廠利用地下空間

3、而建，自下而上分為：下而上分為：設備層設備層操作層操作層地面景觀層地面景觀層具有環(huán)境污染小、噪音小、具有環(huán)境污染小、噪音小、節(jié)約土地資源等優(yōu)點。節(jié)約土地資源等優(yōu)點。1 、工程概況、工程概況全地下式污水處理廠結構設計實例全地下式污水處理廠結構設計實例本工程設計規(guī)模為本工程設計規(guī)模為18萬萬立方米每天立方米每天。平面布置緊湊。平面布置緊湊。地下箱體平面占地面積地下箱體平面占地面積為為200mx208m。1 、工程概況、工程概況主體結構設計高主體結構設計高度度14.7m，頂部設計覆，頂部設計覆土厚度土厚度1.5m，基底埋置，基底埋置深度深度16.2m。全地下式污水處理廠結構設計實例全地下式污水處理廠

4、結構設計實例覆土深度覆土深度1.5m基底埋深基底埋深16.2m高度高度14.7m2、埋置深度解析、埋置深度解析本工程土建投資占本工程土建投資占總總投資比例投資比例60%左右。左右。工程造價的影響因素工程造價的影響因素較多，其中較多，其中埋置深度埋置深度是重是重要因素之一。要因素之一。全地下式污水處理廠結構設計實例全地下式污水處理廠結構設計實例埋深埋深= ？進行埋置深度優(yōu)化設計：通過建立和埋置深度相關的工程造價目標方程，解析目標方程，得到池體埋置深度的最優(yōu)解。全地下式污水處理廠結構設計實例全地下式污水處理廠結構設計實例埋深埋深=12.7+3.5=16.2mT=21100*2*(X+Y+4*5)*

5、(1.12*H+2.0)/15+5100*2*(X+Y+4*5)*(1.12*H+2.0)/15目標方程條件為：V=(H-6.2)*(X-54.6)(Y-20.6)-8830.8)？2、埋置深度解析、埋置深度解析經(jīng)深度優(yōu)化設計后的典型剖面圖經(jīng)深度優(yōu)化設計后的典型剖面圖全地下式污水處理廠結構設計實例全地下式污水處理廠結構設計實例3、基坑支護設計、基坑支護設計 全地下式污水處理廠全地下式污水處理廠埋深較大，本工程設計對埋深較大，本工程設計對l深基坑支護的選型深基坑支護的選型l止水帷幕的選擇止水帷幕的選擇l錨桿及錨索的應用錨桿及錨索的應用等進行研究。等進行研究。全地下式污水處理廠結構設計實例全地下式

6、污水處理廠結構設計實例3、基坑支護設計、基坑支護設計u水泥攪拌樁止水帷幕u高壓噴射注漿止水帷幕u三軸水泥攪拌樁止水帷幕全地下式污水處理廠結構設計實例全地下式污水處理廠結構設計實例1)止水帷幕技術方案地下水位水頭高度達15米?？刹捎弥顾胧┲饕校?、基坑支護設計、基坑支護設計2)深基坑支護技術方案適合本工程的基坑的支護方案主要有樁錨支護樁+內(nèi)支撐地下連續(xù)墻結合止水帷幕，對下列多種支護方案進行對比：全地下式污水處理廠結構設計實例全地下式污水處理廠結構設計實例灌注樁+高壓旋噴樁止水帷幕+錨桿噴射混凝土相結合的復合支護方案；灌注樁+水泥攪拌樁止水帷幕+錨桿噴射混凝土相結合的復合支護方案；地下連續(xù)墻支

7、護+預應力抗拉錨索支護；地下連續(xù)墻+錨桿相結合并考慮連續(xù)墻作為永久結構的復合支護方案；鋼筋混凝土鉆孔灌注樁+三軸水泥攪拌樁止水帷幕+預應力抗拉錨索支護；鋼筋混凝土鉆孔灌注樁+水泥土攪拌樁+預應力抗拉錨索支護；3、基坑支護設計、基坑支護設計2)深基坑支護技術方案方案對比圖：全地下式污水處理廠結構設計實例全地下式污水處理廠結構設計實例選擇方案：雙排長螺旋壓灌混凝土樁+預應力錨桿+高壓旋噴止水帷幕選擇方案選擇方案3、基坑支護設計、基坑支護設計3)對流塑性淤泥的處理在沿海地區(qū)，表層土常見流塑狀態(tài)淤泥，本工程采用拋石擠於處理方案。全地下式污水處理廠結構設計實例全地下式污水處理廠結構設計實例4、主體結構設

8、計、主體結構設計1)抗浮設計抗浮設計本工程可以采用本工程可以采用抗浮錨桿和抗浮錨桿和抗拔樁抗拔樁兩種以上抗浮設計方案。兩種以上抗浮設計方案。大面積施工前進行樁大面積施工前進行樁(錨錨)靜載靜載試驗，為施工圖設計優(yōu)化提供依據(jù)。試驗，為施工圖設計優(yōu)化提供依據(jù)。全地下式污水處理廠結構設計實例全地下式污水處理廠結構設計實例試驗抗浮樁試驗抗浮樁(錨桿錨桿)數(shù)量及布置圖數(shù)量及布置圖4、主體結構設計、主體結構設計1)抗浮設計試樁抗浮設計試樁(錨桿錨桿)現(xiàn)場照片?，F(xiàn)場照片。全地下式污水處理廠結構設計實例全地下式污水處理廠結構設計實例新型擴底工藝新型擴底工藝4、主體結構設計、主體結構設計全地下式污水處理廠結構設

9、計實例全地下式污水處理廠結構設計實例根據(jù)檢測結果：根據(jù)檢測結果：選用混凝土灌注樁抗浮設計方案選用混凝土灌注樁抗浮設計方案。2)空間整體內(nèi)力分布研究空間整體內(nèi)力分布研究通過建立空間整體計算模型，通過建立空間整體計算模型，采用有限單元分析法對箱體結采用有限單元分析法對箱體結構進行空間整體分析，克服簡構進行空間整體分析，克服簡化計算模型的分析誤差?；嬎隳Ｐ偷姆治稣`差。全地下式污水處理廠結構設計實例全地下式污水處理廠結構設計實例外側土水壓力作用下彎矩外側土水壓力作用下彎矩內(nèi)力分布渲染圖：內(nèi)力分布渲染圖：3)超長鋼筋混凝土結構設計超長鋼筋混凝土結構設計為了滿足大型水處理構筑為了滿足大型水處理構筑物的工

10、藝要求，減少儲水構筑物的工藝要求，減少儲水構筑物的的滲漏隱患，同時為了提物的的滲漏隱患，同時為了提高混凝土的防滲抗裂性能，本高混凝土的防滲抗裂性能，本工程進行了工程進行了超長鋼筋混凝土結超長鋼筋混凝土結構設計構設計。全地下式污水處理廠結構設計實例全地下式污水處理廠結構設計實例通過設置適當數(shù)量的現(xiàn)澆通過設置適當數(shù)量的現(xiàn)澆加強帶等措施，永久性伸縮縫的加強帶等措施，永久性伸縮縫的數(shù)量數(shù)量減少減少50%以上。以上。 4)防水、防腐蝕設計防水、防腐蝕設計本工程本工程濱海建設濱海建設，場區(qū)賦，場區(qū)賦存地下水，埋深較淺，對混凝存地下水，埋深較淺，對混凝土結構及鋼筋具中等土結構及鋼筋具中等強腐蝕性。強腐蝕性。

11、全地下式污水處理廠結構設計實例全地下式污水處理廠結構設計實例4)防水、防腐蝕設計防水、防腐蝕設計本工程防腐防水設計本工程防腐防水設計要求達到一級防水標準，采要求達到一級防水標準，采取取“防腐防水合二為一防腐防水合二為一”的的設計方案，外側防腐防水層設計方案，外側防腐防水層采用聚脲、乙烯基酯等采用聚脲、乙烯基酯等柔性柔性材料。材料。全地下式污水處理廠結構設計實例全地下式污水處理廠結構設計實例對外側防腐防水層的對外側防腐防水層的延伸率延伸率作為重要性能指標，作為重要性能指標，抵御混凝土收縮裂縫。抵御混凝土收縮裂縫。4)防水、防腐蝕設計防水、防腐蝕設計本工程除了采取外防腐本工程除了采取外防腐防水措施

12、外，采取了加強防水措施外，采取了加強混凝混凝土自身的防腐、防水措施土自身的防腐、防水措施，包，包括添加防腐劑、阻銹劑、粉煤括添加防腐劑、阻銹劑、粉煤灰等。灰等。全地下式污水處理廠結構設計實例全地下式污水處理廠結構設計實例為減少水泥和混凝土中為減少水泥和混凝土中堿的含量，本工程采用低堿水堿的含量，本工程采用低堿水泥，同時泥，同時合理使用粉煤灰、礦合理使用粉煤灰、礦渣等礦物摻和料渣等礦物摻和料，提高混凝土，提高混凝土抗裂和耐久性能，以提高混凝抗裂和耐久性能，以提高混凝土自防水、防腐蝕性能。土自防水、防腐蝕性能。5、結語、結語全地下式污水處理廠工程還可全地下式污水處理廠工程還可以針對以下幾個方面進行了優(yōu)化設計：以針對以下幾個方面進行了優(yōu)化設計：結合工藝特點、埋置深度、結合工藝特點、埋置深度、覆土厚度合理地布置柱網(wǎng)。覆土厚度合理地布置柱網(wǎng)。對施工階段的填土、車輛布對施工階段的填土、車輛布置等荷載進行模擬分析，置等荷載進行模擬分析，做到既經(jīng)濟又做到既經(jīng)濟又便于施工。便于施工。全地下式污水處理廠結構設計實