污水处理厂沉井结构设计

　　在对污水处理厂进行建设期间，如果应用到深基坑支护技术，那么会花费较多的费用，但结合相关数据调查可以看到，当污水处理厂使用沉井结构时，不会花费很多的资金，继而获得可观的经济效益。所以，文章针对污水处理厂沉井结构设计进行探讨具有一定的现实意义。

　　一、污水处理厂构筑物应用沉井结构设计的条件

　　结合相关资料可以发现，以往都是采取以下地基处理方法来建设污水处理厂的：一是陈井施工法;二是敞口开挖法等。但是倘若当该厂的建筑物碰到如下现象时，以往的地基处理方法根本无法适用，那么这个时候就要以沉井施工法为主。第一种情况是当土壤的含水量相对较高的时候，这个时候埋设深度就会受到很大的影响，要想更好地解决这个问题就需要以沉井施工法为主来进行施工处理。第二种情况是当污水处理厂建设的位置是土质强度相对较弱而且地下水位也非常高的情况下，这个时候也是要以沉井施工法为主。第三种情况就是当土壤渗透系数较高且排水量较大时，那么此时就可以将沉井施工法当作主要地基处理方式。第四种情况就是在水流比较密集的地方，也要尽可能以沉井施工法为主。第五种情况就是在建设场地附近存在大量的建筑物，这时也要选择沉井施工法。

　　针对沉井施工法而言，其实际上是一种在地面就能够制作，再通过将土体提取出来的手段，令其井体结构通过沉井作为相应的支护结构，就能够建设出各种各样的构筑物。不仅如此，该施工法无论是应用在构筑物中还是应用在深基础工程当中均发挥出了不容小觑的作用，而沉井结构就是与该施工技术最匹配的工程结构。从客观的立场出发，使用次数比较频繁的沉井方式有很多，如吸水井、双层沉淀池等。在使用该施工方式开展施工的前期阶段，应当对沉井的施工特征以及地质条件做好相应的勘察工作，只有经过深度剖析才能确保沉井施工的正常开展，确保建设完毕之后的污水处理厂的构筑物安全可靠。总而言之，只有熟练掌握污水处理厂构筑物应用沉井结构设计的条件，才能从根本上促进设计水平的全面提升。

　　二、给排水构筑物沉井结构设计的一般步骤和内容

　　首先，应当在全面了解当地水文条地质情况、施工条件等相关内容的基础上，对沉井的平面形状、埋置深度等参数加以明确，同时还要将目光放在沉井结构体系的设计上面，并在此基础上设计各种适合此种情况的施工方案，以便可以从中选择出最佳的施工方案。其次，对截面尺寸加以明确。相关人员应当对外荷载做好相应的计算工作，并及时绘制出与之相匹配的图形。结合结构布置状况，对封底混凝土厚度进行详细计算。与此同时，还要对以下两点加以明确：一是沉井井壁厚度;二是其他一些部位构件的截面尺寸。再次，对施工阶段做好强度计算工作。通常情况下，相关人员应当从以下方面入手：一是井壁平面框架内力计算及配筋;二是井壁的竖向计算配筋;三是刃脚计算及配筋;四是框架底梁防突沉的强度验算;五是钢筋混凝土底板的计算及配筋等。最后，对实际应用阶段做好相应的计算工作。一般而言，可以从以下方面入手：一是沉井结构各部分的强度计算和抗裂验算;二是沉井抗浮、抗滑移、抗倾覆稳定验算;三是地基承载力和变形计算等。

　　三、污水处理厂沉井结构设计要点

　　基于复杂环境之下，沉井结构设计在市政工程当中得到了普遍的认可与推崇，如果想要提高污水处理厂沉井结构设计水平，那么就要熟练掌握其设计要点，具体内容如图1所示。

　　3.1 沉井顶标高设计

　　设计人员应当在全面了解沉井结构特征的基础上，对其井顶标高做好相应的设计工作，不但要对污水处理厂对沉井结构的要求这一因素进行充分考虑，还要将安全因素放在首要位置上。在实际设计期间，需要对污水处理厂四周水位状况进行深层次的分析，当井结构终沉以后，还要做好内部填充、封底等一系列工作，并采取有效措施确保井顶设计标高大于四周水位0.5m以上，并且还要将井顶设计标高保持在0～0.3m，这样做的目的是为了尽可能减少地面水溢出情况发生的概率。一般而言，对污水处理厂进行深入分析以后，结合工程经验建议沉井结构井顶标高允许大于地面0.3m甚至更多，然而实际数值还应当结合具体情况加以明确。

　　3.2 沉井平面尺寸设计

　　针对平面尺寸而言，其在沉井结构设计中占有着重要的位置，该部分设计情况会对沉井结构抗压性能等因素带来直接的影响。对我国相关施工规范进行深度剖析以后，通过观察沉井结构中的四角可以发现：如果平面两角水平距离是小于10m的时候，这时只可以让两刃脚高差不得大于100mm，要控制在100mm之内。而且，四角里任何两刃脚之间地面高差都最好控制在1%之内，而且两刃脚之间要≤300mm。当沉井结构有下沉现象发生时，要确保下沉的总深度不能超过10m，这个时候水平移动的范围便可到100mm。如果下沉深度并没有发生较大变化，沉井结构水平位移就不得大于沉井结构下沉深度的1%。由此可见，在具体设计期间，一定要将该结构终沉深度等因素考虑在内，并以此为依据对平面之间的尺寸进行深层次的研究，同时在开展数值计算工作与尺寸设计工作期间还要做好反复试验工作。

　　3.3 沉井刃脚踏面标高设计

　　相关人员在对污水处理厂沉井结构刃脚踏面标高进行设计的过程中，应当在全面了解静空要求的基础上来对相关数值加以明确。首先，在具体设计期间应当重视污水处理厂的处理能力、沉井结构其他部位尺寸，同时还要深度剖析沉井结构抗滑移和沉井结构刃脚踏面标高之间的关系、倾覆等稳定性能和沉井结构刃脚踏面标高之间的关系，为可以及时明确刃脚踏面标高数值创造有利条件。其次，无论是针对相关设计者，还是就管理人员而言，二者均要在全面了解地质条件等相关内容的同时，对刃脚踏面标高数值做好相应的计算工作，并对哪些数值还存在模糊情况进行深层次的分析，将增强沉井结构可靠性与安全性当作核心任务，不断优化刃脚踏面标高数值。最后，严格按照既定标准对刃脚踏面标高最大允许误差进行科学预算，为能够预留出刃脚踏面标高误差提供应有的保障。

　　3.4 沉井井壁厚度及各部位界面尺寸设计

　　和沉井结构其他方面设计进行详细比较可以发现，无论是针对沉井井壁厚度设计，还是就各部位界面尺寸设计而言，二者均存在一定的繁琐性。总之，在对以上内容进行设计的过程中还应当将以下要求考虑在内，并采取相应技术措施满足这些要求：首先是下沉方面的要求。因为该结构在众多污水处理厂中扮演着地基的角色，所以在每一个环节中都要具备各种能力，如抗滑移能力、抗倾覆能力等，只有这样才能充分确保污水处理厂能够有条不紊地运作下去。其次是强度方面的要求。不管是对于污水处理厂建设还是日后运作而言，沉井结构均要具备与之相匹配的刚度和强度，以便可以从源头上降低下沉等情况发生的次数。最后是抗渗方面的要求。在实际施工期间，沉井结构很容易受到施工难度、天气等相关因素的干扰，致使污水处理厂施工不能严格按照既定要求进行，这样长此以往下去就会增加沉井等情况发生的概率。

　　如果污水处理厂下部属于流砂层时，那么这个时候相关人员在具体设计期间，一是要考虑沉井下沉期间出现的高程误差问题对施工带来的影响，二是要考虑沉井下沉期间出现的倾斜下沉问题对施工带来的影响。鉴于此，笔者结合自身经验在这里建议相关单位在把沉井结构下沉至流砂层时，需要采取针对性的手段使沉井结构自身重量得以提升，令该结构能够在充分满足既定标准的同时，加快下沉速度，同时还要充分确保沉井结构内水位处于最佳状态，以便可以从根本上增强建筑物的整体性能。

　　四、污水处理厂沉井结构设计问题与解决措施

　　沉井结构出现下沉等情况往往和地质条件存在着密切的联系。在实际下沉期间极易衍生出无法下沉以及下沉偏大等问题，所以要想解决此问题，就要从以下方面入手：首先，应当增加沉井结构自身重量。相关人员可通过以下两种方式来增加沉井结构自身重量，一种是在沉井结构上增加重量;另一种是对沉井结构上面需要砌筑且没有砌筑好的地方做好砌筑工作，以便可以强化下沉顺利度。其次，采取切实可行的沉降手段。相关人员可借助于部分排水法的方式来增加沉井结构自身重量。再次，对沉井刃脚四周土壤做好开挖工作。之所以这样做，主要是为了使沉井结构在实际下沉期间刃脚呈现出悬空状态，以便可以从源头上降低刃脚形成的反力。最后，采取有效措施降低四周土壤和沉井结构之间形成的摩擦，相关人员可通过冲刷沉井四周土壤的方法来强化土地的平整度。倘若沉井结构发生下沉偏差时，那么这个时候相关人员也可以采取这种方法处理土壤一侧较高的问题，目的是为了使一侧高的土壤结构慢慢降低，以便可以妥善处理好沉井偏差问题，为沉井结构可以发挥出最大的价值提供应有的保障。

　　五、结论

　　如今，我国的城市化脚步还在不断加快，沉井结构如今也在很多的行业领域中得到了重视以及应用，而且在沉井结构设计的研究方面也起到很大的作用，这一项技术目前已经越来越成熟。对于沉井施工方式，它不仅被广泛应用到污水处理厂构筑物，而且现在的桥梁以及地铁等施工当中都使用了沉井施工方式。因此，对于沉井结构设计进行必要的相关深入探索研究有非常重要的意义，不仅可以创造巨大的经济价值，还可以具有不可估量的理论价值。(来源：中国市政工程东北设计研究总院有限公司)