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摘要：伴随着城镇化、工业化进程的推进，水资源短缺、水资源污染严重等问题日益突出，进一步制约了我国经济社会的可持续发展。水资源作为社会发展的重要支撑，协调解决水资源利用及社会发展间的矛盾迫在眉睫。而其中最为有效的途径就是建设一批污水处理厂，从而起到解决水资源危机的作用。笔者通过查阅资料，发现污水厂水池作为污水厂的重要组成部分，其结构设计与污水处理效果之间有着密切的联系。因此，笔者就污水厂水池结构的优化设计提出了自身的看法，旨在为当前污水厂水池结构中不足之处的改进提供一定帮助。
关键词：污水厂；水池结构；污水处理；设计
一、引言
随着国民经济的跨越式发展，我国对水资源的需求也在逐步增长，水资源短缺已经成为了制约国家发展的关键因素。为了有效的环节水资源危机，建造污水处理厂变的愈发重要。尽管我国污水处理厂的数量在稳步提升，但由于污水处理厂建设不达标，导致预期的目标难以实现，并且造成了大量的财政拨款浪费。水池作为污水厂中的重要组成部分，也是最容易出现问题的一部分。因此，笔者就污水厂水池结构的设计优化展开研究，旨在为污水厂处理效率及处理质量的提升提供一定帮助。
二、污水处理厂水池结构设计特点
污水处理厂建设的初衷在于为社会取得良好的经济效益以及环境效益，在设计过程中就应当充分考虑到设计的可靠性、技术性以及经济性等因素。污水池作为污水处理过程中的重要组成部分，设计人员应当予以一定的重视。与传统水池不同，污水厂水池的设计应予以足够的重视，不仅仅要考虑水池抗裂度、强度、荷载等方面，还需要考虑到污染源中所含的化学成分，并基于上述考虑进行防腐设计、防渗设计以及抗压设计等。此外，对于含有重金属元素的污染源，对于防渗设计要求更为严格，一旦污水渗漏，不仅仅会影响水池的使用寿命，还会影响当地的土质情况。
三、污水处理厂水池结构设计存在问题
（一）防渗处理未达到标准，进而造成抗渗系数不足等问题，影响污水处理厂水池的使用年限。污水处理厂水池结构在设计过程中通常会选用钢筋混凝土作为主要材料，但部分设计师由于自身能力不足，往往只考虑到混凝土结构的抗压能力，而忽视了尤为关键的抗渗问题。与此同时，由于污水处理厂在水池使用过程中存在一些不规范操作，导致水池常年处于满水位运行状态，在温度等因素的影响下，进而导致水池内表面产生缝隙。
（二）对于水池表面材料的施工忽视了污水腐蚀性的影响。对污水池表面材料的选用未经过细致的考虑，通过对许多污水处理厂水池的表面材料进行分析，发现许多水池内部结构损坏的根本原因在于水池表面没有进行防腐措施。在传统的水池结构设计中，往往只是考虑到水池稳定性等因素，而忽视了污水的腐蚀性以及渗透性。
四、污水厂水池结构设计
（一）污水厂水池设计应当注重局部抗浮问题
大多数污水处理厂在进行水池设计时都会采用地埋式方案，在进行水池设计时，设计人员很容易忽视水池局部的抗浮设计，这也就导致了防水底板在水浮力的影响下，产生形变，进一步造成水池内部结构的损坏，影响了污水厂水池的使用寿命。故而，水池设计人员在设计时还需要进行局部性抗浮处理，利用锚杆、打桩等方式保证水池达到抗浮标准。
（二）污水厂水池的荷载及荷载组合
水池收到的荷载来自于多个方面，主要包括水池外侧土体对水池外壁所造成的压力、池内污水对内测池壁产生的压力、地下水的压力等。针对于不同的荷载种类，应当采取针对性的措施。为了更为准确的测出水池所能承受的荷载，针对不同的荷载种类，应采取不同的计算方法，如：为对水池外侧土体对水池外壁所造成的荷载进行计算，可以借助于朗肯主动土压力理论。为了计算池内水压，由于污水厂水池在实际使用过程中，常会出现实际水位高于设计水位的情况，为了保证水池结构的可靠性，笔者认为对内测水位应按满水进行设计，以避免实际水位超出预期水位而造成的水池结构破坏。再者，若为水厂水池的所在地受温度、湿度变化影响较为明显，也应当纳入设计的考虑范围之内。因此，在实际的污水厂水池设计中，可以采用的荷载组合包括以下几种：自重+水（土）压力组合、自重+水（土）压力+温、湿度荷载组合。
（三）污水厂水池结构内力计算
根据实际需求的不同，污水厂水池根据工艺不同，可以分为以下几类：敞口型水池、有盖型水池等，针对于不同的水池结构，应当选取合适的边界条件以及计算模型，进而保证内力计算的合理性。针对于大型水池，应当尽可能采取有盖型结构设计。污水厂水池池壁通常情况下均为矩形，在此基础上又可以根据设计思路的不同分为单向板与双向板。对单向板进行计算时，常采用以下方式：选取1m长度为计算单元，按实际边界条件计算出内力。对于双向板进行计算时，由于荷载是向两个方向传递，计算公式较为复杂，需要按线刚度与相邻池壁进行内力调幅，并以此为基础得到最终的结果。水池的底板可按与池壁简支连接，池壁内力传递方式进行计算，对于大型水池，应按单元截条法进行相关分析设计。
五、污水厂水池具体构造措施
（一）控制钢筋的配筋率及优化钢筋配置
对于污水厂水池结构进行集体施工时，水池的配筋率应当在0.3%至0.7%之间，当配筋率低于下限时，需要减少池壁的厚度，而当配筋率高于上限时，则需要增加池壁的厚度，以确保水池的质量。此外，为了使混凝土内部应力的分布更为均匀，在配筋方式的选择上也应区别对待，尽可能选取细密的配筋方式可以有效提升水池项目的整体抗拉性，并降低项目的成本。
（二）裂缝控制
混凝土结构容易受到温度、湿度等因素的影响，当水池所在地的温度、湿度发生变化时，混凝土结构也会发生一定的伸缩变化。在水池浇筑过程中，温度过高会造成混凝土结构产生裂缝。故而，设计人员应合理的设置膨胀加强带。此外，在水池池壁与底板交界处常会出现应力集中现象，在设计时应选用加强筋，以保证水池在交界处的可靠性。
（三）混凝土厚度
混凝土的厚度设置应当严格按照相关规范，污水厂水池保护层的厚度通常需要大于50mm，为了进一步提升水池的安全性，还可以在水池迎水面采用30-40mm的保护层外加20mm 的防水砂浆。
参考文献：
[1]凌保林.污水厂构筑物水池结构改造的优化设计分析[J].工程建设与设计，2019，405（07）：38-40.
[2]韦志党.污水处理厂水池结构施工质量问题分析[J].房地产导刊，2018，000（029）：100.
[3]郝臣君.污水处理厂大型水池结构设计方法[J].建筑技术开发，2019，046（003）：16-17.
作者简介：王建杭（1991-04-10），男，满族，籍贯：天津市，当前职务：设计人员，学历：本科，研究方向：污水厂水池结构优化设计