浅析某污水处理厂磁浮子翻板液位计设计重点研究

1工程概况

某污水处理厂扩建工程，一期已建水处理构筑物的建设规模为3万旷＇／d，扩建规模为3万旷＇／d，生产和辅助性建筑物土建的一次性建设规模为6万旷尬。主要的污水处理生产构筑物有z细格栅间及旋流沉砂池、改良型A2/0生物处理池、二沉池、接触消毒池、巧泥浓缩脱水车间、加氯及加药间等。细格栅间及旋流沉砂池一座，单座分2个池，单池直径3.65m，总池深3.95m，砂斗直径I.Sm，砂斗深度l.70m。改良型A2/0生物处理池，共2座，单座规模1.5万旷Id,平面尺寸62.6mX32.3m，池深7.5m。二沉地，共2座，单座规模1.5万旷Id。采用周边进水、周边出水辐流式沉淀池，单座池内径32m，池边水深4.lm,超高0.65m，总高度为4.75m。

接触消毒池1座，平面尺寸为20.80mx12.55m，有效水深4.2m，有效容积885旷。污泥浓缩脱水车间、加氯及加药间为一期建成建筑，本次扩建增加设备。

2工程地质、水文地质

2.1地质岩土层特征

根据勘察钻孔土工试验成果和工程地质编录资料，本次勘探深度内共揭露第四系人工堆积层、第四系冲积层、第四系冲积层、燕山期花岗岩，各岩土层的工程地质特征和分层如下。

第四系人工堆积层。素填土z稍密状，土质不均匀，由粘性土夹少量碎石堆填而成，未完全完成自重固结，层厚0.20～1.40m，全场均匀分布，力学强度差。该土层为H类土壤。第四系神积层。①冲积粉质粘土z可塑状，层理不明显，刀切面较光滑，可见少量的石英砂成分，中等韧性，无摇振反应，中等干强度，层厚1.10～3.20m，全场均有分布，力学强度一般。该土层为H类土壤。②卵石z稍密～中密状，粒径一般为2～5锢，大者达40阻，呈亚圆状，局部夹有较多的圆砾及砾砂，层厚5.00-6.70m，全场均有分布。该土层为IV类土壤。第四系冲积层。残积粉质粘土z可塑状，局部硬塑状，系由花岗岩风化残积而戚，斜长石及锦长石己基本风化成士，残留下较多的石英砂砾，全场均有分布，层厚1.30～5.90m,力学强度一般。该土层为H类土壤。燕山期花岗岩。①全风化花岗岩z岩芯呈坚硬士柱状，粗晶结构，裂隙很发育，主要成分绑长石受到风化呈褐色，遇水易软化，层厚2.40～5.60m，力学性质较好。该土层为W类土壤。②强风化花岗岩z岩芯呈坚硬土柱状夹少量岩石碎片，粗粒结构，裂隙发育，主要成分饵长石受到风化呈褐色，岩芯手捏易碎，层厚2.30～8.00m，顶板埋深9.70～19.60m，力学性质较好，可作为拟建建筑物桩基础持力层。该岩石为次坚石。

2.2水文地质条件

拟建场地内地表水不发育。经勘探揭露，拟建场地地下水属上层滞水及孔隙水结合类型，含水量一般，地下水主要由大气降水补给及临近场地侧向补给。勘探期间，实测得地下水位埋深：2.90-4.00m，平均埋深3.32m，地下水位标高20.070『21.300m，平均标高20.600m。该场地环境类型属H类环境。

3磁浮子翻板液位计设计原则

(1）在磁浮子翻板液位计设计时，不仅要满足工艺设计要求，而且要确保池体结构的安全性和耐久性，同时结构要受力合理，体现结构设计的经济性。

(2）在磁浮子翻板液位计设计时，要根据工程地质和水文条件、构筑物埋深，合理地选择结构形式。

(3）在磁浮子翻板液位计设计过程中，要根据相关的设计规范和结构受荷情况，按施工阶段、使用阶段zui不利荷载组合对结构进行承载力极限状态和正常使用极限状态的承载力、稳定、变形、抗裂及裂缝宽度等方面的计算和验算。

4磁浮子翻板液位计设计要点

4.1池体设计

改良型A2/0生物处理池池深7.5m，设计水深7.0m，池壁若按单向板设计则所需壁厚达900mm。对于此类大体量深池，在工艺和建设空间允许的情况下，可考虑沿池壁间隔3-4m设置扶壁，可大幅减小壁厚。

由于池体内部连通，运行时水位基本相同，不均匀荷载较小，故中部底板可减薄，厚度从四周lOOOmm减为500m血。池体处于露天环境且未设置外部保温层，根据GB50069-2002《给水排水工程构筑物结构设计规范》，可在池体x向、y向每隔约20m设置一道伸缩缝。

对盛水构筑物进行抗震验算时，当构筑物高度1/2以上埋于地下时，可按地下式结构验算：当构筑物高度1/2以上位于地面以上时，可按地面式结构验算。抗震计算需考虑在自重惯性力、动水和动土压力下产生的荷载作用。

根据GB50032-2003《室外给水排水和燃气热力工程抗震设计规范》要求，下列情况的盛水构筑物在满足抗震构造要求时可不进行抗震验算：设防烈度为6度的各种结构型式磁浮子翻板液位计z设防烈度为7度各种结构型式的不设变形缝、单层磁浮子翻板液位计：设防烈度为8度的地下式敞口钢筋混凝土和预应力混凝土圆形磁浮子翻板液位计：设防烈度为8度的地下式，平面长宽比小于1.5，无变形缝构造的钢筋混凝土或预应力混凝土的有盖矩形磁浮子翻板液位计。

4.2池内水压力

对于半埋地磁浮子翻板液位计，池内水压是磁浮子翻板液位计的主要荷载，因此出于安全考虑，在水压计算过程中，应按照满水高度进行计算。其原因如下：(1)在磁浮子翻板液位计使用过程中，可能会因为液位计的失灵或工作人员的疏忽，从而造成漏地现象的出现：（2）考虑到未来工艺上的创新，池内水压力会超过原设计水位，池内水压荷载的取值直接影响到挡水墙式洗池的下端弯矩。

4.3池外水作用

在计算池壁外侧钢筋时，需考虑地下水位上升造成的池壁外侧压力增大。同时还要重视地下水对池体的浮托力作用。在污水厂磁浮子翻板液位计设计中，若未能掌握好地下水位易造成抗浮不够和结构选型错误等问题。特别是若在枯水期进行地质勘查，可能无法得到地下水位全面准确的数据，进而造成结构计算错误。因此，在确定地下水位标高时，应结合当地的地质资料，确保磁浮子翻板液位计在使用阶段的安全性，降低工程造价。

4.4磁浮子翻板液位计壁板边界条件确定

池体结构主要由3个部分组成z池壁、底板和顶盖。为确保结构设计的准确性和可靠性，应合理选择结构计算简图和计算公式。在磁浮子翻板液位计内力计算时，应确保磁浮子翻板液位计边界条件与实际情况相符。在确定池壁顶端的边界条件时，应根据地壁与顶板的构造进行确定。当地壁与顶板线刚度的比值较大时，可将池壁顶端视为镀支。而当磁浮子翻板液位计为开敞式磁浮子翻板液位计时，其池壁边界条件可视为三边支承。

4.5底板内力计算模式的选择

对于池体容积小，短跨尺寸小于6m的底板，在内力计算时，应按照地基反力直线分布进行计算。通常而言，底板上的池内水重与地基反力直接抵消，不产生底板弯曲应力。在壁板和顶板等附加荷载作用下，底板上地基反力在底板产生弯曲应力。

当池底为软土地基时，根据以上计算模式，在荷载作用下，不考虑弹性地基上的底板弹性变形和地基士的弹性沉陆。底板支座按镜支计算，跨中弯矩zui大。按照这种弯矩进行配筋，底板上表面的配筋较大，下表面为构造配筋。但在实际受力情况下，纵墙处底板下表面会受支座负弯矩影响，按镜支计算所得配筋可能不能满足要求。

因此，为解决以上问题，应采用单位截取的计算方式，将油体内外墙作为固定支座，上部附加荷载作为集中力，并按弹性地基梁进行内力分析，以此计算方式计算纵墙处配筋。同时，基予地基变形影响考虑，应按照半无限弹性体假定计算。

4.6湿、温度作用

计算结构构件内力时，避免温差的低温一侧受拉。在中面温差作用下，通常对圆形贮水构筑物并非必然起控制作用，而对矩形构筑物，一般通过设置变形缝来消减水化热和中面温差的影响。因此设计中对中面温差作用，需要结合具体条件确定是否纳入计算。

温差和湿差作用不需同时考虑，对夏季应考虑温差作用，对冬季应考虑温差作用，设计时应取二者大值计算内力。

4.7耐久性设计

该磁浮子翻板液位计环境类别为二b类，场地土对混凝土结构具微腐蚀性，地下水对混凝土结构具弱腐蚀性。根据GB5004命一2008《工业建筑防腐蚀设计规范》要求，磁浮子翻板液位计混凝土抗渗等级时，垫层采用C20混凝土，采用普通硅酸盐水泥。承台、地基梁等埋地构件采用聚合物水泥浆两遍防腐。地体采用钢筋混凝土自防水，可不做其他抗渗处理。

5结束语

综上所述，在污水处理厂水地结构设计时，要从结构承载力，抗渗、防腐等方面着手，以确保磁浮子翻板液位计的耐久性。同时在污水处理厂磁浮子翻板液位计设计过程中，设计师应全面分析各种因素，合理选用设计方案和措施，在确保工程质量的同时降低工程的建设成本，提升工程的生态效益和经济效益。