刘鑫

【摘要】本文简要介绍了长沙市开福污水处理厂二期改扩建工程结构设计的要点，对半地下式污水处理厂的结构设计、基坑支护设计、防水和防腐蚀设计、超长结构处理进行了介绍，可为其它类似结构设计提供借鉴。

【关键词】半地下式污水处理厂;基坑支护;抗浮设计;防腐蚀设计

长沙市开福污水处理厂二期改扩建工程位于开福区沐霞路南侧，芙蓉北路西侧，浏阳河北侧，厂区平面布置紧凑，呈狭长L型，二期新建构筑物占地面积约2846m2 ， 为节约土地，采用与周边环境相协调的半地下室污水处理厂。二期改扩建工程扩建10万m3/d规模的污水处理设施，并对既有20万m3/d进行提标改造，总处理能力达30万m3/d，污水处理后达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准，扩建主体采用半地下钢筋混凝土结构。

1、结构设计

1.1基础设计

本工程基底埋深主要位于淤泥质粉质粘土，呈湿，软塑-可塑状， 平均厚度约4m，不能作为拟建构筑物基础持力层，长螺旋灌注桩具有施工速度快，工艺成熟，低噪音、无振动，无泥浆污染，施工效率高，结合本地实际条件最终采用直径600mm长螺旋灌注桩，以强风化砾岩为持力层，单桩竖向承载力特征值900KN。

1.2底板设计

本工程抗浮设防水位为32.0m，室外道路标高32.5，构筑物基底均处于地下水位之下，水池底板设计需考虑抗浮，结构设计时以使用阶段的工况作为控制工况，抗浮结构计算包括两种主要工况：①污水厂池体放空检修时承受的浮力工况，由于本工程自重无法满足整体抗浮稳定，采用自重+抗浮桩方案;②污水厂正常运营时承受的竖向荷载工况，通过计算底板厚度约800mm。

2、基坑支护设计

本项目基坑开挖深度约6～8m。常见基坑的支护方案主要有土钉墙、桩锚支护、双排桩、悬臂桩加内支撑。

（1）土钉墙适合于深度小于5m，地质条件较好有且周边环境允许放坡。

（2）双排桩、悬臂桩加内支撑方案仅适用于周边环境受限的情况，且内支撑方案施工成本较大，换撑技术要求较高。

通过比较上述方案，最终本工程采用桩锚支护，局部双排桩，桩锚采用长螺旋灌注桩加预应力锚索。

3、止水帷幕设计

基坑止水帷幕主要有水泥搅拌桩和高压旋喷桩，对两种止水帷幕进行了工艺和经济性比较，见表1，

拟建场地的场地土自上而下分别为： ①杂填土层;②粉质粘土层;③淤泥质粉质粘土层;④细砂层;⑤粗砂层;⑥圆砾层;⑦强风化砾岩层;⑧中风化砾岩层。砂层和圆砾属于强透水层，渗透系数【2】K=10-2cm/s，项目南距浏阳河约180m，每年4～9月为汛期，根据水文资料，浏阳河最高洪水位40.23m（吴淞高程，1998年6月27日），拟建场地基坑底标高26.2m，为保证基坑安全，采用高压旋喷止水帷幕，止水帷幕深度至少深入强风化砾岩层1.5m。

4、防水与防腐设计

半地下室污水处理厂防水是关键，水池结构裂缝按《给水排水工程构筑物结构设计规范》规定小于0.2mm，抗渗等级S6，钢筋混凝土混凝土水池浇筑完并达到设计强度后，应先试水，做渗漏检测试验，试水合格后方可作水池内、外防水防腐。

场地地下水对混凝土及钢筋混凝土中的钢筋具微腐蚀性，故采取“防腐防水合二为一”的设计方案，外侧涂防水层，池体内壁及底板上表面（所有临水面）涂覆无溶剂弹性防腐蚀系统涂层，要求涂层具有较高的刚度，以防被切割、划痕破坏。a.材料性能要求：潮湿基面粘接强度≥1.0MPa，拉伸强度≥2.0MPa，断裂伸长率≥100%;b.施工工艺要求：1遍底涂、1遍中涂、2遍面涂，涂层总厚度不小于2.0mm。

5、超长结构设计

为了满足工艺要求，减少构筑物的渗漏隐患，按规范【4】6.2.1规定，现浇钢筋混凝土构筑物变形缝最大间距为30m。池体采用设置多道膨胀加强带，如需设置变形缝，缝内设橡胶止水带（图1）。同时混凝土中添加高性能纤维膨胀剂，避免在高温天气施工，控制水灰比及水泥用量。

总结：

半地下式污水处理厂结构与传统污水处理厂结构相比，具有埋深较深、受力复杂、结构复杂等特点，项目临浏阳河较近，地下水位丰富，抗浮水位较高，同时具有基坑支护设计、底板抗浮、防腐防水沒计要求较高的特点，经过2年多的施工，项目已于2018年顺利投入商业运行。

参考文献：

[1]万玉生，叶雅丽，等.某全地下式污水处理厂结构设计的关键技术及相关问题[J].特种结构2014，31（2）：34-37

[2]李广信，张炳印，于玉贞.土力学[M].北京：清华大学出版社，2013

[3]魏耀红.某地下式污水处理厂结构方案设计浅议[J].特种结构，2014，31（2）：47-51.

[4]国家标准.给水排水工程构筑物结构设计规范GB50069-2002[S].北京：中国建筑工业出版社，2002.