全地下式污水处理厂结构设计实例课件.ppt

全地下式污水处全地下式污水处理厂结构设计实理厂结构设计实例例天津大天津大全地下式污水处理厂结构设计实例全地下式污水处理厂结构设计实例万玉生万玉生，王长祥，王长祥,史史 卿卿中国市政工程华北设计研究总院中国市政工程华北设计研究总院中国市政工程华北设计研究总院中国市政工程华北设计研究总院二零一三年九月二零一三年九月二零一三年九月二零一三年九月中国土木工程学会水工业分会结构专业委员会五届二次会议中国土木工程学会水工业分会结构专业委员会五届二次会议 汇报内容汇报内容青岛某污水处理厂工程：青岛某污水处理厂工程：1、工程概况、工程概况2、埋置深度解析、埋置深度解析3、基坑支护设计、基坑支护设计4、主体结构设计、主体结构设计1)抗浮设计抗浮设计2)空间整体内力分布研究空间整体内力分布研究3)超长钢筋混凝土结构设计超长钢筋混凝土结构设计4)防水、防腐蚀设计防水、防腐蚀设计 5、结语、结语全地下式污水处理厂结构设计实例全地下式污水处理厂结构设计实例1、工程概况、工程概况污水处理厂在国污水处理厂在国内大多数为：内大多数为：u半地上式结构半地上式结构全地下式污水处理厂结构设计实例全地下式污水处理厂结构设计实例u全地下式结构全地下式结构青岛某污水处理青岛某污水处理厂工程采用新型：厂工程采用新型：1、工程概况、工程概况全地下式污水处理厂结构设计实例全地下式污水处理厂结构设计实例全地下式污水处理全地下式污水处理厂利用地下空间而建，自厂利用地下空间而建，自下而上分为：下而上分为：设备层设备层操作层操作层地面景观层地面景观层具有环境污染小、噪音小、具有环境污染小、噪音小、节约土地资源等优点。节约土地资源等优点。1、工程概况、工程概况全地下式污水处理厂结构设计实例全地下式污水处理厂结构设计实例本工程设计规模为本工程设计规模为18万万立方米每天立方米每天。平面布置紧凑。平面布置紧凑。地下箱体平面占地面积地下箱体平面占地面积为为200mx208m。1、工程概况、工程概况主体结构设计高主体结构设计高度度14.7m，顶部设计覆，顶部设计覆土厚度土厚度1.5m，基底埋置，基底埋置深度深度16.2m。全地下式污水处理厂结构设计实例全地下式污水处理厂结构设计实例覆土深度覆土深度1.5m基底埋深基底埋深16.2m高度高度14.7m2、埋置深度解析、埋置深度解析本本工工程程土土建建投投资资占占总总投资比例投资比例60%左右。左右。工工程程造造价价的的影影响响因因素素较较多多，其其中中埋埋置置深深度度是是重重要因素之一。要因素之一。全地下式污水处理厂结构设计实例全地下式污水处理厂结构设计实例埋深埋深=？进行埋置深度优化设计：通过建立和埋置深度相关的工程造价目标方程，解析目标方程，得到池体埋置深度的最优解。全地下式污水处理厂结构设计实例全地下式污水处理厂结构设计实例埋深埋深=12.7+3.5=16.2mT=21100*2*(X+Y+4*5)*(1.12*H+2.0)/15+5100*2*(X+Y+4*5)*(1.12*H+2.0)/15目标方程条件为：V=(H-6.2)*(X-54.6)(Y-20.6)-8830.8)？2、埋置深度解析、埋置深度解析经深度优化设计后的典型剖面图经深度优化设计后的典型剖面图全地下式污水处理厂结构设计实例全地下式污水处理厂结构设计实例3、基坑支护设计、基坑支护设计 全地下式污水处理厂全地下式污水处理厂埋深较大，本工程设计对埋深较大，本工程设计对l深基坑支护的选型深基坑支护的选型l止水帷幕的选择止水帷幕的选择l锚杆及锚索的应用锚杆及锚索的应用等进行研究。等进行研究。全地下式污水处理厂结构设计实例全地下式污水处理厂结构设计实例3、基坑支护设计、基坑支护设计u水泥搅拌桩止水帷幕u高压喷射注浆止水帷幕u三轴水泥搅拌桩止水帷幕全地下式污水处理厂结构设计实例全地下式污水处理厂结构设计实例1)止水帷幕技术方案地下水位水头高度达15米。可采用止水措施主要有：3、基坑支护设计、基坑支护设计2)深基坑支护技术方案适合本工程的基坑的支护方案主要有桩锚支护桩+内支撑地下连续墙结合止水帷幕，对下列多种支护方案进行对比：全地下式污水处理厂结构设计实例全地下式污水处理厂结构设计实例灌注桩+高压旋喷桩止水帷幕+锚杆喷射混凝土相结合的复合支护方案；灌注桩+水泥搅拌桩止水帷幕+锚杆喷射混凝土相结合的复合支护方案；地下连续墙支护+预应力抗拉锚索支护；地下连续墙+锚杆相结合并考虑连续墙作为永久结构的复合支护方案；钢筋混凝土钻孔灌注桩+三轴水泥搅拌桩止水帷幕+预应力抗拉锚索支护；钢筋混凝土钻孔灌注桩+水泥土搅拌桩+预应力抗拉锚索支护；3、基坑支护设计、基坑支护设计2)深基坑支护技术方案方案对比图：全地下式污水处理厂结构设计实例全地下式污水处理厂结构设计实例选择方案：双排长螺旋压灌混凝土桩+预应力锚杆+高压旋喷止水帷幕选择方案选择方案3、基坑支护设计、基坑支护设计3)对流塑性淤泥的处理在沿海地区，表层土常见流塑状态淤泥，本工程采用抛石挤於处理方案。全地下式污水处理厂结构设计实例全地下式污水处理厂结构设计实例4、主体结构设计、主体结构设计1)抗浮设计抗浮设计本工程可以采用本工程可以采用抗浮锚杆和抗浮锚杆和抗拔桩抗拔桩两种以上抗浮设计方案。两种以上抗浮设计方案。大面积施工前进行桩大面积施工前进行桩(锚锚)静载静载试验，为施工图设计优化提供依据。试验，为施工图设计优化提供依据。全地下式污水处理厂结构设计实例全地下式污水处理厂结构设计实例试验抗浮桩试验抗浮桩(锚杆锚杆)数量及布置图数量及布置图4、主体结构设计、主体结构设计1)抗浮设计试桩抗浮设计试桩(锚杆锚杆)现场照片。现场照片。全地下式污水处理厂结构设计实例全地下式污水处理厂结构设计实例新型扩底工艺新型扩底工艺4、主体结构设计、主体结构设计全地下式污水处理厂结构设计实例全地下式污水处理厂结构设计实例根据检测结果：根据检测结果：选用混凝土灌注桩抗浮设计方案选用混凝土灌注桩抗浮设计方案。2)空间整体内力分布研究空间整体内力分布研究通过建立空间整体计算模型，通过建立空间整体计算模型，采用有限单元分析法对箱体结采用有限单元分析法对箱体结构进行空间整体分析，克服简构进行空间整体分析，克服简化计算模型的分析误差。化计算模型的分析误差。全地下式污水处理厂结构设计实例全地下式污水处理厂结构设计实例外侧土水压力作用下弯矩外侧土水压力作用下弯矩内力分布渲染图：内力分布渲染图：3)超长钢筋混凝土结构设计超长钢筋混凝土结构设计为了满足大型水处理构筑为了满足大型水处理构筑物的工艺要求，减少储水构筑物的工艺要求，减少储水构筑物的的渗漏隐患，同时为了提物的的渗漏隐患，同时为了提高混凝土的防渗抗裂性能，本高混凝土的防渗抗裂性能，本工程进行了工程进行了超长钢筋混凝土结超长钢筋混凝土结构设计构设计。全地下式污水处理厂结构设计实例全地下式污水处理厂结构设计实例通过设置适当数量的现浇通过设置适当数量的现浇加强带等措施，永久性伸缩缝的加强带等措施，永久性伸缩缝的数量数量减少减少50%以上。以上。4)防水、防腐蚀设计防水、防腐蚀设计本工程本工程滨海建设滨海建设，场区赋，场区赋存地下水，埋深较浅，对混凝存地下水，埋深较浅，对混凝土结构及钢筋具中等土结构及钢筋具中等强腐蚀性。强腐蚀性。全地下式污水处理厂结构设计实例全地下式污水处理厂结构设计实例4)防水、防腐蚀设计防水、防腐蚀设计本工程防腐防水设计本工程防腐防水设计要求达到一级防水标准，采要求达到一级防水标准，采取取“防腐防水合二为一防腐防水合二为一”的的设计方案，外侧防腐防水层设计方案，外侧防腐防水层采用聚脲、乙烯基酯等采用聚脲、乙烯基酯等柔性柔性材料。材料。全地下式污水处理厂结构设计实例全地下式污水处理厂结构设计实例对外侧防腐防水层的对外侧防腐防水层的延伸率延伸率作为重要性能指标，作为重要性能指标，抵御混凝土收缩裂缝。抵御混凝土收缩裂缝。4)防水、防腐蚀设计防水、防腐蚀设计本工程除了采取外防腐本工程除了采取外防腐防水措施外，采取了加强防水措施外，采取了加强混凝混凝土自身的防腐、防水措施土自身的防腐、防水措施，包，包括添加防腐剂、阻锈剂、粉煤括添加防腐剂、阻锈剂、粉煤灰等。灰等。全地下式污水处理厂结构设计实例全地下式污水处理厂结构设计实例为减少水泥和混凝土中为减少水泥和混凝土中碱的含量，本工程采用低碱水碱的含量，本工程采用低碱水泥，同时泥，同时合理使用粉煤灰、矿合理使用粉煤灰、矿渣等矿物掺和料渣等矿物掺和料，提高混凝土，提高混凝土抗裂和耐久性能，以提高混凝抗裂和耐久性能，以提高混凝土自防水、防腐蚀性能。土自防水、防腐蚀性能。5、结语、结语全地下式污水处理厂工程还可全地下式污水处理厂工程还可以针对以下几个方面进行了优化设计：以针对以下几个方面进行了优化设计：结合工艺特点、埋置深度、结合工艺特点、埋置深度、覆土厚度合理地布置柱网。覆土厚度合理地布置柱网。对施工阶段的填土、车辆布对施工阶段的填土、车辆布置等荷载进行模拟分析，置等荷载进行模拟分析，做到既经济又做到既经济又便于施工。便于施工。全地下式污水处理厂结构设计实例全地下式污水处理厂结构设计实例全地下式污水处理厂全地下式污水处理厂利用了地下利用了地下空间，处于地下全封闭状态，空间，处于地下全封闭状态，对周围环对周围环境的影响较小，与周边环境协调性强，境的影响较小，与周边环境协调性强，在我国具有很好的在我国具有很好的发展前景发展前景。本工程设计实例对同类工程的结本工程设计实例对同类工程的结构安全、经济设计具有借鉴意义。构安全、经济设计具有借鉴意义。24