化工论文发表大型AAO生物反应池的结构设计(2)

　　2 地基变形控制

　　反应池通常是污水处理厂中平面尺寸较大的构筑物，在相同的附加压应力作用下，其地基压缩土层厚度大，其地基沉降变形也相应的大。当建造在软土地基上时，其沉降历时较长，这点可从《建筑地基基础设计规范》给出的一般多层建筑在施工期间完成的沉降量，\"对于中压缩性土可认为已完成20%-50%，对于高压缩性土可认为已完成5%-20%\"看出。

　　反应池的沉降变形控制通常为双控，即控制绝对沉降值与差异沉降值。原因如下：

　　一，当反应池发生均匀沉降, 其绝对值较大对水池结构本身影响不大, 但会影响污水处理工艺的水力流程。同时，反应池与相邻单体相对沉降过大，会引起进出水管道破坏, 也会引起管道洞口处应力集中使池壁裂缝。

　　二，反应池的差异沉降值较大时，会造成池体曲线变形,进而产生次应力导致混凝土开裂。另外差异沉降过大，超过变形缝承载能力，会将变形缝拉裂，造成渗漏。

　　对地基变形的限值可参照《混凝土水池软弱地基处理设计规范》的要求。同时，应结合工程实际确定合适的参数。在本工程中，反应池规模较大，而工艺水力高程余量较小，进出水管道管径大长度短，综合考虑后，取反应池绝对沉降值小于200mm，与相邻水池的差异沉降值小于50mm。

　　3 混凝土裂缝控制

　　混凝土结构裂缝成因复杂，《工程结构裂缝控制》对此作了详尽分析，并从不同方面给出了多种裂缝控制的方法。在大型水池的设计中，主要通过设置变形缝或后浇带，在混凝土中施加外加剂的措施来进行裂缝控制。本工程的生物反应池属现浇钢筋混凝土地下式水池，地基类别为土基，土质均匀。由于伸缩缝处施工困难，且易成为漏点而又难以修补，布置伸缩缝时，尽量放大伸缩缝间距。而反应池设有抗浮桩，对水池底板有部分约束作用，并且在混凝土中施加微膨胀剂，在考虑了这两项有利因素后，本工程共设置了沿长向2道伸缩缝，沿短向4道伸缩缝，最大缝间距为27.5m，满足《给水排水工程构筑物结构设计规范》的要求。

　　目前，外加剂产品种类多，质量参差不齐，施加不合格产品后，会带来不利作用。所以，减少外加剂的使用，按照规范要求设置伸缩缝，是解决水池裂缝的主要方法。在工程中，根据实际情况施加如玻璃纤维或聚丙烯纤维，减少混凝土早期裂缝，并严控施工质量，是可以有效控制裂缝的。

　　三、计算要点

　　1 设计水位的选取

　　由于受场地及曝气装置的限制，反应池的工艺设计水深度h一般为5m~6m左右。在考虑了1m的保护高度hb后，池壁总高度H=h+hb。当进行承载力极限状态计算时，按反应池满水计算，计算水位应取至H;在正常运行过程中，由于曝气设备以及风力作用，反应池内的水位会有一定幅度的波动，为考虑此种不利作用，在进行正常使用极限状态验算时，计算水位可取(h+hc), 式中hc为超高水位，一般在采用底部曝气工艺时，hc可取0.3m左右，在采用表面曝气工艺时，hc的取值与设备选型关系密切，应根据实际情况确定。

　　设计水位的选取对池壁厚度及配筋影响较大，应合理选取设计水位。本工程中，池壁总高度H=6.8m，若将裂缝验算水位取至池顶，则池壁内及底板上层侧配筋将增加超过30吨。另外，在具体工程的设计中，当与工艺专业协商明确，并有可靠的超越或溢流措施时，设计水位还可适当降低。

　　2 外池壁与隔墙计算

　　2.1 外池壁计算

　　外池壁一般按悬臂板计算，池壁根部厚度可取1/10~1/15池壁高度。当壁厚超过400mm时，为节约用料，池壁应设计成变截面。壁板角隅区局部弯矩按照《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》(CECS138：2002)进行计算。对于地面式水池，池壁应考虑温(湿)度作用。本工程反应池外池壁为变截面，顶部厚度为400mm，根部厚度为650mm。

　　2.2 隔墙计算

　　隔墙一般为导流墙，通过在隔墙上设置过水洞口，使水流沿设计路线通过。因此，在正常运行工况下，隔墙两侧均受到水压力作用。隔墙计算时，应考虑其两侧水头差值作用。正常运行时，水头差值有以下两个来源：一，由于反应池平面尺寸较大，水力流程较长，使得水流有一定的水头损失而在隔墙两侧形成水头差。根据反应池平面尺寸的大小，水头差变化范围在150mm~300mm;二，好氧段需对污水进行曝气，而厌氧段无需曝气，因此由曝气工艺引起隔墙两侧水头差。根据曝气工艺的不同，如为底部曝气，水头差可取300mm左右。如为表面曝气，水头差应与工艺专业协商确定。

　　在初次进水工况下，部分隔墙两侧也会形成水头差。原因在于，厌氧段的每道内隔墙上洞口的底标高不同，在初次进水时，水流至此隔墙处，水位需升高至洞口处才能溢流过去。反应池放空检修后再次进水时，相当于初次进水。为解决隔墙受力问题，有两种措施：一，取洞口底标高为计算水位，进行隔墙受力计算，并按结果配筋;二，由工艺专业根据进水流量计算，在隔墙底部布置一定数量泄压过流洞口，降低隔墙所受水压，并要求初次进水时均匀缓慢，避免在隔墙两侧形成水头差。

　　本工程中，曝气工艺为底部曝气。在隔墙设计时，首先分析了隔墙两侧形成水头差的不同原因，对于开洞隔墙按水头取至洞底标高进行验算，对于曝气段与非曝气段之间的隔墙按300mm水头差进行验算。同时在设计说明中，对闭水试验以及初次进水的水位与水量做相应要求。

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