地埋式污水處理廠工藝設(shè)計(jì)

1、地埋式污水處理廠工藝設(shè)計(jì)有別于傳統(tǒng)的地上式污水處理廠，地埋式污水處理廠將污水處理的主要構(gòu)筑物全部或多 數(shù) 集中在一個(gè)構(gòu)筑物箱體內(nèi)，埋設(shè)在地下，占地而積大大縮小，對(duì)周邊環(huán)境的影響較小，同 時(shí)因 為地下的恒溫使得英污水處理效果受外界環(huán)境影響較小，但是也具有建設(shè)成本高、運(yùn)營 管理難 度和成本髙等缺點(diǎn)。一、污水處理廠建設(shè)方案選型 污水處理廠主要目的是處理污水中的有機(jī)物和濁度，達(dá)到更好的岀水水質(zhì)才是根本，在 污 水處理廠的選型上，需要因地制宜，結(jié)合廠址位置、地質(zhì)條件、整體規(guī)劃以及地形地貌和遠(yuǎn)期規(guī)劃進(jìn)行考慮。從上地資源利用方而考慮，地埋式污水處理廠在城市中心，或者上地資源緊缺的地方，而在一些中小城市、偏遠(yuǎn)

2、地區(qū)就沒有太大的必要性。再者地埋式污水處理廠具有噪音和臭味污染小特點(diǎn)，而且頂而均作景觀綠化處理，可以建設(shè)成為居民休閑鍛煉的場(chǎng)所，因此在人員密集區(qū)附近建設(shè)的污水廠宜采用地埋式設(shè)汁。此外地埋式污水處理廠埋設(shè)與地下，水處理構(gòu)筑物內(nèi)溫度較為恒定， 污水處理的效果不容易受到環(huán)境因素的影響， 在北方冬季氣溫較低地 區(qū)應(yīng)用較好。 還有地埋式污水處理廠采光通風(fēng)要求較髙，建設(shè)投入和運(yùn)營成本都很髙，運(yùn)營 期間設(shè)備故障率 較高，在半地埋式與全地埋式比較起來，半地埋式操作層可采取自然采光、 自然通風(fēng)，對(duì)機(jī)械 通風(fēng)和采光需求較小，同時(shí)又具有地埋式的特點(diǎn)，投資和運(yùn)營成本都相對(duì)較小，更具有優(yōu)勢(shì)。從地形地貌和城市規(guī)劃考慮，污

3、水處理廠的設(shè)汁同時(shí)應(yīng)請(qǐng)園林景觀參與規(guī)劃，結(jié)合建設(shè)地面的現(xiàn)場(chǎng)地形地貌、將來的規(guī)劃來確怎是否采用地埋式，以及是采用半地埋式還是全地埋式。從地質(zhì)條件考慮，采用地埋式污水處理廠一般都需要進(jìn)行支護(hù)設(shè)計(jì)、地質(zhì)條件決龍了支護(hù)設(shè)訃的難度和安全風(fēng)險(xiǎn)，施工難度和風(fēng)險(xiǎn)因素也應(yīng)充分考慮，如果地質(zhì)條件較差，常年雨水量較大的地區(qū)不適宜采用全地埋式污水處理廠，而應(yīng)采用半地埋式設(shè)計(jì)，至于很多人考慮的操作層廠房露出地面的部分可以通過景觀的藝術(shù)處理進(jìn)行亮化。此外由于地埋式污水處理廠集中在地下，因此其后期改造升級(jí)難度就非常大，處理能力和出水水質(zhì)很難提升，因此在確左地埋式方案時(shí)，應(yīng)予以考慮，必要時(shí)應(yīng)預(yù)估國家標(biāo)準(zhǔn)的提高的可能性，在設(shè)計(jì)

4、時(shí)提前考慮，避免后期國家規(guī)范標(biāo)注提髙后無法達(dá)標(biāo)運(yùn)行。二、地 埋式污水處理廠設(shè)計(jì)地埋式污水處理廠工藝選型目前一般采用 MBR 型和傳統(tǒng) A20, 或者是 A2O+ 生物曝氣 濾池， 或是前兩者結(jié)合。在工藝選型方而應(yīng)充分考慮進(jìn)水水質(zhì)和排放標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)結(jié)合各大污水處理廠的云因監(jiān)測(cè) 數(shù) 據(jù)分析，利用大數(shù)據(jù)分析，來確定工藝選型 ; 同時(shí)還應(yīng)考慮用地條件，一般地埋式污水處 理廠占 地都較小，為了進(jìn)一步分減少占地，縮短工藝流程尤為重要，同時(shí)便于設(shè)計(jì)布置，因 此國內(nèi)大 量的地埋式污水處理廠采用 MBR I 藝，具有工藝流程短， 岀水水質(zhì)好等特點(diǎn)， 但 同時(shí)具有建設(shè)、 運(yùn)營成本高的特點(diǎn)，因此也有很多大型地埋式污水

5、處理廠還是選用 A20 工 藝; 這需要綜合比擬， 同時(shí)還應(yīng)結(jié)合業(yè)主的管理水平并參考業(yè)主方的意見進(jìn)行確左。地埋式污水處理廠設(shè)計(jì)中目前存在兩大問題， 一是缺少地埋式污水處理廠的通風(fēng)規(guī)范標(biāo) 準(zhǔn)。 由于地埋式污水處理廠構(gòu)筑物全部或大多數(shù)集中在地下封閉空間，需要充分考慮人工照 明和機(jī) 械通風(fēng)，但目前通風(fēng)無地埋式污水處理廠國家標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)上一般參考民用建筑標(biāo)準(zhǔn)，通過已建成污水處理廠來看，很多廠通風(fēng)效果還是略差，易岀現(xiàn)安全事故 ; 二是消防設(shè)計(jì)缺 少地埋式污水 處理廠標(biāo)準(zhǔn)，按照民用地下建筑規(guī)范一般消防分區(qū)不大于1000 mJ,依據(jù)地下 車庫標(biāo)準(zhǔn)一般不大于 4000 nV, 但需要設(shè)計(jì)噴淋設(shè)施， 目前有些地區(qū)

6、消防管控嚴(yán)格地按前者 設(shè)計(jì)，有些地區(qū)采用 2000 m* 左右的方案，但即使是這樣，依然會(huì)導(dǎo)致操作層被分割的非常 密集，運(yùn)營管理難度大。在設(shè) 計(jì)中應(yīng)做好地方政府、消防部門的協(xié)調(diào)個(gè)工作，最好是能根據(jù) 工藝單體進(jìn)行劃分。三、地埋式污水處理廠施工 地埋式污水處理廠施工有別于傳統(tǒng)的地上式污水處理廠，在施工方而具有以下特點(diǎn)：(1) 地埋式污水處理廠占地而積小，一般只有傳統(tǒng)污水處理廠的1/3, 然而這也給施工帶 來了很大的難度，除去深基坑，地上可以利用的空間十分有限，材料的儲(chǔ)簽、加工、廠內(nèi)運(yùn) 輸難度 都非常大。以合肥市淸溪凈水廠為例，淸溪凈水廠原為望塘污水處理廠三期工程，后因采用 PPP 模式 建設(shè)，更名

7、為合肥市淸溪凈水廠，原望塘污水處理廠一期二期總規(guī)模18萬m3/d,占地 約275宙地，而采用地埋式設(shè)計(jì)的淸溪凈水廠暫占地僅 90 畝，除去深基坑以后，原設(shè)計(jì)上 口僅南側(cè)和北 側(cè)部分區(qū)域可修建臨時(shí)施工便道， 其他位置尺寸不足 3 m ,東四兩側(cè)上下通道 外壁更是緊貼紅線設(shè) 訃，材料設(shè)備無法運(yùn)送至施工部位。 后經(jīng)我單位參與設(shè)計(jì)優(yōu)化， 通過將 支護(hù)樁作為池壁外模板， 縮小二級(jí)平臺(tái)，調(diào)整放坡比例、兩側(cè)車道延后施工等方法，實(shí)現(xiàn)箱 體四周的連續(xù)環(huán)狀道路，打 通了施工機(jī)械設(shè)備和材料運(yùn)輸?shù)纳ǖ溃瑸槭┕ぬ峁┯辛Φ谋?障。本工程混凝上用量約15萬m3,鋼筋用疑約1.8萬(，模板高達(dá)26萬nV,腳手架高峰時(shí) 期

8、超 過200萬m,周轉(zhuǎn)材料現(xiàn)場(chǎng)儲(chǔ)存場(chǎng)地、鋼筋、模板加工場(chǎng)地都要進(jìn)行合理的規(guī)劃，為了更為合理的布置場(chǎng)地，發(fā)揮有限空間的吞吐能力，本項(xiàng)目采用 BIM 技術(shù)進(jìn)行三維場(chǎng)地布巻， 所有加工機(jī) 械，加工棚，結(jié)構(gòu)、道路、周邊髙壓線等均按 1 : 1 比例制作模型，整合在一起 進(jìn)行布置，確保 了布置的合理性。在廠區(qū)布宜時(shí)，同時(shí)兼顧了結(jié)構(gòu)內(nèi)的材料運(yùn)輸，工程共布置 6臺(tái)塔吊，為了保證塔吊的 有 效利用率，實(shí)現(xiàn)最大的覆蓋范囤，塔吊直接布置在箱體內(nèi)，經(jīng)驗(yàn)算并與設(shè)訃溝通后，利用箱體底板作為塔吊基礎(chǔ)，最終塔吊覆蓋而積可達(dá)箱體而積 95% 以上，由于是水工構(gòu)筑物， 頂部又做 景觀綠化，結(jié)構(gòu)每一層的梁板位宜、尺寸均不一樣，同

9、時(shí)還有管廊、渠道等，塔吊在布置時(shí)需要兼顧錯(cuò)開，為了方便布置，防止岀錯(cuò)，塔吊布置我們也是利用 BIM 制作了信 息化模型，將箱 體模型、廠區(qū)模型、塔吊模型進(jìn)行整合，通過三維可視化，一次性判斷塔吊與各層構(gòu)配件的位置關(guān)系，將塔吊洞口設(shè)置在只有板結(jié)構(gòu)的位置，同時(shí)規(guī)避掉廠區(qū)附近的高壓線、行道樹等，還可以模擬塔吊對(duì)加工廠成品區(qū)的覆蓋情況，使得塔吊布置十分合理。(2) 由于工程采用全地埋式設(shè)計(jì)，工程設(shè) il?較為集約化，水處理構(gòu)筑物、操作空間、地 下交通、綜合管線均集中在一個(gè)地下箱體內(nèi)部，埋設(shè)于地下，因此需要進(jìn)行基坑支護(hù)，而且一般地埋式污水處理廠的基坑都具有而積大、深度深的特點(diǎn)，設(shè)汁難度和施工難度都比較大。

10、此外因污水處理構(gòu)筑物隔墻多、渠道多、如果基坑采用內(nèi)支撐設(shè)計(jì)，施工難度更大，格構(gòu)柱、支撐梁與結(jié)構(gòu)沖突很難避免。昆山北區(qū)污水處理廠三期擴(kuò)建工程，深基坑采用的是灌注樁 +水泥攪拌樁 +內(nèi)支撐的形 式， 內(nèi)支撐設(shè)汁標(biāo)髙位于構(gòu)筑物中板下 3m 位置，施工時(shí)，必須要解撐，如果要施工至撐下， 等結(jié)構(gòu) 混凝土強(qiáng)度達(dá)到后，解撐，工期將會(huì)受到很大的影響，且未施工中板時(shí)外墻為懸臂結(jié)構(gòu)，拆撐時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生很大的影響，設(shè)汁上將底板外挑延伸至樁邊，作為宜換支撐，底板混凝土強(qiáng)度達(dá)到 70% 后拆除支撐。雖然昆山問題得到解決，但其基坑深度較淺內(nèi)支撐對(duì)地下箱體施工效率和安全的影響不容忽視，在基坑設(shè)計(jì)時(shí)，必須充分考慮箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

11、，考慮施工的順序，確定換撐方案。淸溪凈水廠項(xiàng)目采用的是咬合灌注樁 +預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)體系，有效避免了內(nèi)支撐的影 響，施 工工序組織較為靈活，免去了拆撐的工序。(3) 土方工程量大，昆山半地埋式污水處理廠丄方總量約 20 萬 m3, 合肥淸溪凈水廠上 方外運(yùn)量高達(dá) 70 萬 m3, 尤其是國家環(huán)保督查越來越嚴(yán)格，上方外運(yùn)將受到極大地限制，上方工程成為影響工期的較大因素。尤其是淸溪凈水廠 2016 年全年有效出上天數(shù)僅有 85 天，給工程進(jìn)度帶來了很大的彫響。 由于廠區(qū)占地而積小，地上空間有限，廠內(nèi)臨時(shí)堆放丄方，基本不可能，上方平衡無從 談起，后期基坑和頂部填土還需要外購上方。我公司一方而從上方開挖

12、方案，運(yùn)輸通道上進(jìn) 行優(yōu) 化，對(duì)上質(zhì)較差的土體進(jìn)行改良硬化，在僅有一個(gè)出口的情況下，最大單天岀土量達(dá) 1 萬 m3。 另一方而在業(yè)主以及我單位的共同努力下，向環(huán)保、城管部門溝通，爭(zhēng)取出上時(shí)間，多方尋找棄土場(chǎng)，保證外運(yùn)效率。(4) 因?yàn)榧s化的設(shè)計(jì)，各水處理構(gòu)筑物集中在一個(gè)箱體內(nèi)部，需要分區(qū)施工，而各單 體、 各分區(qū)之間沒有過度空間，施工集中在一塊，施工相互干擾，且一般工期都較緊，材料 運(yùn)輸沖 突，嚴(yán)重制約工程進(jìn)度。兩個(gè)水廠施工時(shí)，我們均利用結(jié)構(gòu)施工縫、膨脹加強(qiáng)帶或者后澆帶對(duì)箱體進(jìn)行分區(qū)施工 , 由 于工程量較大，為了加快施工效率，一般都配備 2 到 3 家勞務(wù)作業(yè)隊(duì)伍進(jìn)行施工，各個(gè)勞 務(wù)作 業(yè)

13、隊(duì)伍之間往往互不相讓，在施工空間上、運(yùn)輸設(shè)備上都爭(zhēng)搶不休。(5) 地埋式污水處理廠綜合管線包含工藝管道、 通風(fēng)、除臭、消防、給水、電纜橋架、 加藥、 照明等，同時(shí)很多地方需要設(shè)麗起重設(shè)備，從設(shè)計(jì)角度的碰撞規(guī)避、施工工序的合理 組織、各 F 業(yè)交叉施工要求很髙。有些設(shè)備管道需要在上建施工過程中就提前就位或先放入 單體。綜合管線施工方而，利用 BIM 軟件進(jìn)行碰撞分析，找出各管線之間以及其余結(jié)構(gòu)之間 的碰 撞關(guān)系，本著小讓大，弱讓強(qiáng)的修改原則，在設(shè)計(jì)階段就予以規(guī)避，避免了后期大量變 更改動(dòng) 給工期帶來的影響。在施工時(shí)各管線的施工順序要進(jìn)行合理的安排，先下后上，先內(nèi) 后外，需 要統(tǒng)籌管理，不能隨意施

14、工。(6) 由于箱體全部設(shè)置在地下，箱體又是超長(zhǎng)混凝上結(jié)構(gòu)，易產(chǎn)生變形和收縮裂縫，混凝土抗?jié)B控制難度高，地下箱體的防水、防漏控制要求很髙。設(shè)計(jì)院為了消除滲水、漏水隱患，箱體構(gòu)筑物一般盡雖減少設(shè)置伸縮縫，而是采用膨脹 加 強(qiáng)帶或后澆帶的方式控制混凝土收縮裂縫。昆山污水廠箱體混凝土地下部分為 C30P8 混凝土， 地而上部為 C40P8 混凝上。淸溪水 廠采 用的全部是 C40P8 混凝上。在混凝丄裂縫控制上，嚴(yán)格按照大體積混凝上施工規(guī)范進(jìn) 行配介比 設(shè)訃和制定施工方案。通過添加微膨脹外加劑和抗裂纖維補(bǔ)償混凝上收縮和抗裂， 增加粉煤灰 用量降低水泥用屋，減少水化熱。施工時(shí)，對(duì)混凝上進(jìn)行測(cè)溫檢測(cè)，大

15、體積混凝 土預(yù)埋冷凝管， 池壁模板根據(jù)測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)延緩拆模時(shí)間，而不是按照經(jīng)驗(yàn)拆除。在每一次施工 分區(qū)，一般控制寬 度小于25m (單向)。然而最后還是沒有完全避免收縮裂縫的產(chǎn)生，分析歸 類有以下三類：采 用 C40 混凝凝上較 C30 明顯偏多 ; 外墻在填土后產(chǎn)生裂縫 ; 構(gòu)筑物與 車道連接處混凝上外墻 結(jié)束，改磚砌體變化位巻放射性裂縫，經(jīng)后期分析是由于剛性約束發(fā)生變化產(chǎn)生。建議設(shè)訃上水平筋優(yōu)先考慮設(shè)宜在立筋外側(cè)，施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制混凝上保護(hù)層 , 外墻填上時(shí)分次回填，不得 采用機(jī)械碾壓 ; 在剛性約朿發(fā)生變化的位置增加抗裂加強(qiáng)筋。(7) 由于地埋式臭氣需要收集處理，水處理構(gòu)筑物基本上需要做封閉

16、處理，有別于一般的敞口式污水廠， 只是在一些必要的地方預(yù)留了一些檢修、 吊裝孔， 而二層的水處理構(gòu)筑物 髙度髙， 周轉(zhuǎn)材料的消耗量非常大，混凝丄完成后，周轉(zhuǎn)材料的拆除、轉(zhuǎn)運(yùn)難度非常大，耗時(shí)費(fèi)力。通常在工期不夠用的情況下， 箱體的模板和腳手架、 方木等材料， 難易實(shí)現(xiàn)大疑周轉(zhuǎn)使 用。 待箱體主體完工時(shí)，一次性投入的大量材料拆除外運(yùn)，將成為一大難題。主體施工期間應(yīng)考慮拆除外運(yùn)通道定向，應(yīng)及時(shí)與設(shè)汁溝通增加永久或臨時(shí)預(yù)留洞口設(shè)訃，洞口預(yù)留位巻考慮上下統(tǒng)一，避開隔墻，便于封堵且不影響主體結(jié)構(gòu)質(zhì)量和安全的原則，此種辦法能大大提高工作效率。淸溪凈水廠項(xiàng)目在我項(xiàng)目部合理組織下創(chuàng)下一個(gè)月歸還120萬米腳手架鋼管、 60萬枚 扣減，20 萬個(gè)頂托的記錄，轉(zhuǎn)運(yùn)出 6 萬耐模板，得到業(yè)主的肯建與表揚(yáng)(8) BIM 技術(shù)應(yīng)用輔助設(shè)計(jì)施工。我們兩個(gè)