淺析某污水處理廠磁浮子翻板液位計設計重點研究

1工程概況

某污水處理廠擴建工程，一期已建水處理構筑物的建設規模為3萬曠＇／d，擴建規模為3萬曠＇／d，生產和輔助性建筑物土建的一次性建設規模為6萬曠尬。主要的污水處理生產構筑物有z細格柵間及旋流沉砂池、改良型A2/0生物處理池、二沉池、接觸消毒池、巧泥濃縮脫水車間、加氯及加藥間等。細格柵間及旋流沉砂池一座，單座分2個池，單池直徑3.65m，總池深3.95m，砂斗直徑I.Sm，砂斗深度l.70m。改良型A2/0生物處理池，共2座，單座規模1.5萬曠Id,平面尺寸62.6mX32.3m，池深7.5m。二沉地，共2座，單座規模1.5萬曠Id。采用周邊進水、周邊出水輻流式沉淀池，單座池內徑32m，池邊水深4.lm,超高0.65m，總高度為4.75m。

接觸消毒池1座，平面尺寸為20.80mx12.55m，有效水深4.2m，有效容積885曠。污泥濃縮脫水車間、加氯及加藥間為一期建成建筑，本次擴建增加設備。

2工程地質、水文地質

2.1地質巖土層特征

根據勘察鉆孔土工試驗成果和工程地質編錄資料，本次勘探深度內共揭露第四系人工堆積層、第四系沖積層、第四系沖積層、燕山期花崗巖，各巖土層的工程地質特征和分層如下。

第四系人工堆積層。素填土z稍密狀，土質不均勻，由粘性土夾少量碎石堆填而成，未完全完成自重固結，層厚0.20～1.40m，全場均勻分布，力學強度差。該土層為H類土壤。第四系神積層。①沖積粉質粘土z可塑狀，層理不明顯，刀切面較光滑，可見少量的石英砂成分，中等韌性，無搖振反應，中等干強度，層厚1.10～3.20m，全場均有分布，力學強度一般。該土層為H類土壤。②卵石z稍密～中密狀，粒徑一般為2～5錮，大者達40阻，呈亞圓狀，局部夾有較多的圓礫及礫砂，層厚5.00-6.70m，全場均有分布。該土層為IV類土壤。第四系沖積層。殘積粉質粘土z可塑狀，局部硬塑狀，系由花崗巖風化殘積而戚，斜長石及錦長石己基本風化成士，殘留下較多的石英砂礫，全場均有分布，層厚1.30～5.90m,力學強度一般。該土層為H類土壤。燕山期花崗巖。①全風化花崗巖z巖芯呈堅硬士柱狀，粗晶結構，裂隙很發育，主要成分綁長石受到風化呈褐色，遇水易軟化，層厚2.40～5.60m，力學性質較好。該土層為W類土壤。②強風化花崗巖z巖芯呈堅硬土柱狀夾少量巖石碎片，粗粒結構，裂隙發育，主要成分餌長石受到風化呈褐色，巖芯手捏易碎，層厚2.30～8.00m，頂板埋深9.70～19.60m，力學性質較好，可作為擬建建筑物樁基礎持力層。該巖石為次堅石。

2.2水文地質條件

擬建場地內地表水不發育。經勘探揭露，擬建場地地下水屬上層滯水及孔隙水結合類型，含水量一般，地下水主要由大氣降水補給及臨近場地側向補給。勘探期間，實測得地下水位埋深：2.90-4.00m，平均埋深3.32m，地下水位標高20.070『21.300m，平均標高20.600m。該場地環境類型屬H類環境。

3磁浮子翻板液位計設計原則

(1）在磁浮子翻板液位計設計時，不僅要滿足工藝設計要求，而且要確保池體結構的安全性和耐久性，同時結構要受力合理，體現結構設計的經濟性。

(2）在磁浮子翻板液位計設計時，要根據工程地質和水文條件、構筑物埋深，合理地選擇結構形式。

(3）在磁浮子翻板液位計設計過程中，要根據相關的設計規范和結構受荷情況，按施工階段、使用階段zui不利荷載組合對結構進行承載力極限狀態和正常使用極限狀態的承載力、穩定、變形、抗裂及裂縫寬度等方面的計算和驗算。

4磁浮子翻板液位計設計要點

4.1池體設計

改良型A2/0生物處理池池深7.5m，設計水深7.0m，池壁若按單向板設計則所需壁厚達900mm。對于此類大體量深池，在工藝和建設空間允許的情況下，可考慮沿池壁間隔3-4m設置扶壁，可大幅減小壁厚。

由于池體內部連通，運行時水位基本相同，不均勻荷載較小，故中部底板可減薄，厚度從四周lOOOmm減為500m血。池體處于露天環境且未設置外部保溫層，根據GB50069-2002《給水排水工程構筑物結構設計規范》，可在池體x向、y向每隔約20m設置一道伸縮縫。

對盛水構筑物進行抗震驗算時，當構筑物高度1/2以上埋于地下時，可按地下式結構驗算：當構筑物高度1/2以上位于地面以上時，可按地面式結構驗算。抗震計算需考慮在自重慣性力、動水和動土壓力下產生的荷載作用。

根據GB50032-2003《室外給水排水和燃氣熱力工程抗震設計規范》要求，下列情況的盛水構筑物在滿足抗震構造要求時可不進行抗震驗算：設防烈度為6度的各種結構型式磁浮子翻板液位計z設防烈度為7度各種結構型式的不設變形縫、單層磁浮子翻板液位計：設防烈度為8度的地下式敞口鋼筋混凝土和預應力混凝土圓形磁浮子翻板液位計：設防烈度為8度的地下式，平面長寬比小于1.5，無變形縫構造的鋼筋混凝土或預應力混凝土的有蓋矩形磁浮子翻板液位計。

4.2池內水壓力

對于半埋地磁浮子翻板液位計，池內水壓是磁浮子翻板液位計的主要荷載，因此出于安全考慮，在水壓計算過程中，應按照滿水高度進行計算。其原因如下：(1)在磁浮子翻板液位計使用過程中，可能會因為液位計的失靈或工作人員的疏忽，從而造成漏地現象的出現：（2）考慮到未來工藝上的創新，池內水壓力會超過原設計水位，池內水壓荷載的取值直接影響到擋水墻式洗池的下端彎矩。

4.3池外水作用

在計算池壁外側鋼筋時，需考慮地下水位上升造成的池壁外側壓力增大。同時還要重視地下水對池體的浮托力作用。在污水廠磁浮子翻板液位計設計中，若未能掌握好地下水位易造成抗浮不夠和結構選型錯誤等問題。特別是若在枯水期進行地質勘查，可能無法得到地下水位全面準確的數據，進而造成結構計算錯誤。因此，在確定地下水位標高時，應結合當地的地質資料，確保磁浮子翻板液位計在使用階段的安全性，降低工程造價。

4.4磁浮子翻板液位計壁板邊界條件確定

池體結構主要由3個部分組成z池壁、底板和頂蓋。為確保結構設計的準確性和可靠性，應合理選擇結構計算簡圖和計算公式。在磁浮子翻板液位計內力計算時，應確保磁浮子翻板液位計邊界條件與實際情況相符。在確定池壁頂端的邊界條件時，應根據地壁與頂板的構造進行確定。當地壁與頂板線剛度的比值較大時，可將池壁頂端視為鍍支。而當磁浮子翻板液位計為開敞式磁浮子翻板液位計時，其池壁邊界條件可視為三邊支承。

4.5底板內力計算模式的選擇

對于池體容積小，短跨尺寸小于6m的底板，在內力計算時，應按照地基反力直線分布進行計算。通常而言，底板上的池內水重與地基反力直接抵消，不產生底板彎曲應力。在壁板和頂板等附加荷載作用下，底板上地基反力在底板產生彎曲應力。

當池底為軟土地基時，根據以上計算模式，在荷載作用下，不考慮彈性地基上的底板彈性變形和地基士的彈性沉陸。底板支座按鏡支計算，跨中彎矩zui大。按照這種彎矩進行配筋，底板上表面的配筋較大，下表面為構造配筋。但在實際受力情況下，縱墻處底板下表面會受支座負彎矩影響，按鏡支計算所得配筋可能不能滿足要求。

因此，為解決以上問題，應采用單位截取的計算方式，將油體內外墻作為固定支座，上部附加荷載作為集中力，并按彈性地基梁進行內力分析，以此計算方式計算縱墻處配筋。同時，基予地基變形影響考慮，應按照半無限彈性體假定計算。

4.6濕、溫度作用

計算結構構件內力時，避免溫差的低溫一側受拉。在中面溫差作用下，通常對圓形貯水構筑物并非必然起控制作用，而對矩形構筑物，一般通過設置變形縫來消減水化熱和中面溫差的影響。因此設計中對中面溫差作用，需要結合具體條件確定是否納入計算。

溫差和濕差作用不需同時考慮，對夏季應考慮溫差作用，對冬季應考慮溫差作用，設計時應取二者大值計算內力。

4.7耐久性設計

該磁浮子翻板液位計環境類別為二b類，場地土對混凝土結構具微腐蝕性，地下水對混凝土結構具弱腐蝕性。根據GB5004命一2008《工業建筑防腐蝕設計規范》要求，磁浮子翻板液位計混凝土抗滲等級時，墊層采用C20混凝土，采用普通硅酸鹽水泥。承臺、地基梁等埋地構件采用聚合物水泥漿兩遍防腐。地體采用鋼筋混凝土自防水，可不做其他抗滲處理。

5結束語

綜上所述，在污水處理廠水地結構設計時，要從結構承載力，抗滲、防腐等方面著手，以確保磁浮子翻板液位計的耐久性。同時在污水處理廠磁浮子翻板液位計設計過程中，設計師應全面分析各種因素，合理選用設計方案和措施，在確保工程質量的同時降低工程的建設成本，提升工程的生態效益和經濟效益。