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摘要：以某计规模为5.0万m3/d的全地埋式污水厂为例，从结构设计角度出发，介绍了地埋式污水厂设计中的重难点，可供类似工程借鉴。
0 引言
一个环境友好的污水厂，应能使厂区环境与周边环境完全协调，在有利于污水厂运行管理的基础上，合理利用污水处理设施的上部空间利用，达到土地资源节约的目的。污水处理设施的上部空间利用，是土地资源节约的一个重要途径。地埋式污水厂能满足上述所有的优点[1]。本文以某地埋污水厂为例，对结构设计方案、抗浮及抗震设计作一些简介。
1 工程概况
污水厂设计规模为土建5.0万m3/d。污水厂平面按功能分为厂前区（办公区）、地下生产区（污水及污泥处理区）、地上人工湿地区三部分。依据主导风向、地形和周边道路关系，厂前区（办公区）位于厂区东北侧；厂前区靠近区界南路，便于设置主入口。地下生产区位于厂中部的地下空间内，由于进水管在区界南路即厂区北侧，构筑物依流程由北向南布置。地上人工湿地则由南向北排水，最终汇入北侧紫外线消毒渠出水。所有构（建）筑物除综合楼、中水回用泵房、紫外线消毒渠、液氧站布置在地面上外，其余构（建）筑物均布置在地下空间内。为减少地下空间工程量，地下空间内的所有构筑物均是紧邻布置或者仅以管廊相隔。因此，总体而言，在地下空间内是一个整体的钢筋混凝土构（建）筑物混合体。图1为地埋式污水厂平面布置图。图2为局部剖面图。
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图1 地埋式污水厂平面图
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图2 地埋式污水厂剖面图
2 结构方案简述
地下空间内的所有构筑物均是紧邻布置或者仅以管廊相隔组成一个整体的钢筋混凝土构（建）筑物综合体。该地下空间综合体内包括以下构建筑物：粗格栅、细格栅、曝气沉砂池、超精细格栅、水解池、生化池、膜池、臭氧接触池、出水提升泵房、污泥浓缩脱水间、鼓风机房、变配电间。
地下空间综合体为大型地下式构间筑物综合体，平面尺寸：253.50x86.60m，根据工艺流程及功能需要，部分为地下一层，部分为地下二层。采用全现浇钢筋混凝土箱体结构，内部构筑物为现浇钢筋混凝土墙板结构，构筑物上部操作空间采用框架结构体系，采用筏板基础。
顶板厚400，中间板后300，底板厚900~1200；负一层壁厚800mm，负二层壁厚1100。该地下综合体长、宽均超出规范规定的设缝长度，采取设不完全变形缝（引发缝）措施。结合工艺布置及地下分层情况，地下综合体沿纵向设置4道引发缝，沿横向设置一道引发缝，引发缝之间设置后浇带，后浇带间距控制在40m之内。整个结构采用水池类钢筋混凝土壁板结构与框剪结构结合的模式。
地下空间综合体埋置深度较深，地下一层及地下二层构建筑物的基础均落在泥岩及泥质砂岩层上，故地下空间综合体采用天然地基基础，以泥岩及泥质砂岩层为基础持力层。由于地下空间综合体基础的深度差异较大，基坑开挖时会造成局部上层底板基础处于开挖区范围，底板未能达及基岩层。对于该部分开挖区域，采用C15素混凝土回填，以确保地下空间综合体基础持力层（基岩或素砼）的均匀性。
3 抗浮设计
本工程为全地下式污水处理厂，地下空间综合体基础埋深约为11.3m～19.6m。抗浮设防水位按最高洪水位450.18m考虑。拟建主要生产性构建筑物组成的地下空间综合体整体位于地下水位以下，需进行抗浮设计。根据地质情况，采用较为经济的抗浮方式：利用自重及配重(顶板覆土、底板吊重)和锚杆抗浮[2]。抗浮锚杆设计：抗浮水位490.0负一层2.35×2.2m，长约6.9m，负二层1.5×1.5m，长约9m。锚杆抗拔力设计特征值为250kN。
4 抗震设计
本地区Ⅱ类场地的地震动峰值加速度0.10g，反应谱特征周期0.45s，设计地震分组为第三组。地下箱体抗震类别为乙类。对乙类建筑应按7度进行抗震计算，按8度采取抗震措施。《室外给水排水和燃气热力工程抗震设计规范》(GB 50032-2003)[3]，地下箱体需进行抗震验算（考虑地震下的动水、动土、自重惯性力），经验算地震作用下弹性阶段最大位移角为1/3076.9远小于规范值1/550，截面及配筋均能满足抗震要求。地震工况不起控制作用，配筋以静力工况作为控制作用。计算结构如下图所示。
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a.地震作用位移
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b.地震组合竖向弯矩
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c.基本组合竖向弯矩
图3 抗震计算结果
5 结语
综上所述，地下式污水处理结构一般为超长结构，需合理考虑变形缝与后浇带布置。地埋式污水厂一般埋置较深，需考虑抗浮设计，一般采用抗浮锚杆+自重的抗浮方式。地埋式污水厂在7度区，抗震一般不起控制作用。
【参考文献】
[1]万玉生，叶雅丽，王长详，等.某全地下式无水处理厂结构设计的关键技术及相关问题[J].特种结构，2014，31(2):34-37.
[2]万玉生.某地下式污水厂抗浮设计方案比较及实证分析[J].中国给水排水，2017,33(4).
[3]GB50032－2003室外给水排水和燃气 热力工程抗震设计规范 [S].北京：中国建筑工业出版社，2003.