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摘要：随着经济的发展，我国城市化与工业化的速度不断加快，水平不断提高，在这个过程中造成了非常严重的环境污染问题。尤其是对水体造成污染非常严重，受到了社会的广泛关注。我国相关部门也根据水资源的利用现状制定了相关的可持续发展的政策，其中大型污水处理厂的建设工作也正在开展，污水池是大型污水处理厂当中的核心构成，其设计的好坏直接关系到污水处理的效果。因此探讨污水池的结构设计要点具有重要的现实意义。
关键词：污水处理厂;水池结构;设计方法
当前，污水处理厂是我国解决水体污染问题的重要手段之一，已经成为各大城市建设、工业发展等领域中净化污水的重要环节。使用安全、技术水平先进、质量可靠以及经济成本合理的污水处理厂对于我国治理水体污染具有重要作用，也是环境保护的重要任务。污水处理厂中的核心工程就是水池结构工程，在设计水池的过程中，需要综合考虑其池壁的受力问题、出现沉降不均匀的问题以及温度裂缝等难题，因此水池的结构设计具有一定的复杂性。所以在实际设计工作中，相关技术人员应当针对可能出现的问题制定合理有效的解决措施，确保设计的可靠性以及水池结构工程的可行性。本文首先探讨大型污水处理厂水池结构设计方法，然后分析了水池结构的设计过程中出现的一系列的问题。最后系统的指出大型污水处理厂水池结构的设计要点，希望能够为同行提供相应的经验。
1.大型污水处理厂水池的结构设计特点
1.1水池结构设计应当满足国家与行业的相关规定
首先是对不同类型与结构的水池应当做好强度验算的工作，与工程的实际水文地质条件、荷载情况等，明确结构验算的稳定性。以钢筋混凝土水池为例，应当仔细的验算其产生的裂缝宽度。水池结构在池内水压力的巨大荷载的作用下，水池的构件截面会出现轴心受拉的状态，所以必须对其抗裂性能进行验算。在使用过程中出现荷载，水池的构件截面会呈现受弯的状态，所以必须对裂缝的宽度进行验算。对于预应力的混凝土水池，还需要对其抗裂度进行验算。
1.2水池结构设计中的截面设计重点
截面设计的重点问题首先就是强度设计中的安全系数，主要是是对以下三点进行设计：第一是水池顶盖设计中的安全系数。因为水池的顶盖需要承受来自于顶盖本身的自重以及覆土重等方面的荷载。且由于土壤的重量会随着密度、水分的变化而不同，具有明显的变异性特征。因此，在设计中应当以1.0作为水池顶盖的附加安全系数;其次是池壁设计过程中的附加安全系数，池壁需要承受的荷载主要是来自土壤和水体，水的深度通常按照满池状态实施计算，其容重差别较小。而土壤的压力通常使用郎肯主动土压力理论实施计算，相对于水其容重会偏大，所以池壁荷载的取值一般选择高限，不会出现较大程度的变异。0.9是较为理想的安全系数，与结构设计的要求也相一致。
第二是裂缝的问题分析，通过对几所已建成的水池实施调查发现，污水处理厂的水池裂缝通常呈现为竖向，且分为以下两种情况，首先是贯穿性的裂缝，主要是由于混凝土受到冷热交替影响产生收缩而导致的;其次是池壁外侧中发生表面裂缝，此时如果不采取有效的措施制止，裂缝将会蔓延到整个截面。除此之外，在工程实践期间中發现，水池中的外挑现浇走道板都出现了情况较为严重的裂缝，其范围还在不断扩大，逐渐延伸到池壁上。因此，应当对水池中的外挑现浇走道板每隔8-10m采用机械切缝的形式，切出一道伸缩缝，伸缩缝采用建筑油膏和麻丝进行填充，给混凝土水池留下一定的伸缩空间，防止裂缝的发生。
第三则是配筋的构造问题;在对水池池壁的配筋进行构造期间，需要根据水池的具体形状进行选择：以地上式矩形水池池壁为例，其受到温度与湿度的影响较大。因此为了防止贯穿性裂缝现象的出现，在池壁的水平方向，每侧的最小构造配筋率不应当低于0.15%;某部分没有顶盖的水池，池壁顶端经常会出现开裂，所以应当在其顶部四周配设水平向的钢筋进行加固，内外侧每边不少于3根;圆形水池的池壁外侧最低构造配筋率应当大于等于0.35，内侧也不能低于0.15%;最后是无顶盖敞口水池，其底板上层的钢筋最小构造配筋率不能小于0.15%。
1.3水池的荷载以及荷载组合
水池受到的荷载主要有水压、土压力、地下水的压力以及温度和湿度产生的荷载等。首先是水压，指的是水池中的水产生的压力，其在水池荷载中占有很大的比重。水压的计算通常将水池按照满水来考虑，之所以采用这样的方式是因为在运行过程中可能出现错误操作或其他原因导致水池满池现象出现，其未来的发展趋势则可能会挖潜而超出原设计水位;其次是土压力，土壤对于水池池壁的侧压力通常使用郎肯理论进行主动压力的计算。但是土壤的侧压力存在许多变化因素，主要有回填土的粘结性、密实度以及土壤的含水量等等。使用郎肯理论进行计算相对来说更为安全;第三是地下水压力，地下水产生的压力对水池底板会产生一个托浮力，从而严重威胁水池底板的安全，这也是水池结构设计过程中应当高度重视的问题。为了减小或避免地下水水压力对水池底板造成破坏，水池底板在结构设计上按无梁板考虑，在池底地基承载力与池体自重、池体浮力和水重的基础上实现平衡。当他们之间不能实现平衡时，如果池底地基承载力不足以承受他体自重及水重时，就应进行地基处理，当空池时，池体自重不足以抵抗地下水产生的浮力时，就应采取抗浮措施。当地基条件较好、地下水的水位不超过池底，且不考虑地下水压时，底板可构造处理，此时应采取相应的手段及时排除掉地表中积累的水，避免积水渗透而产生浮力;第四则是温度与湿度的荷载，水池受到环境的影响较大，其结构物的温度和湿度会随着环境气候等因素的变化而不同，很可能让结构物的体积发生了改变，当体积变化受到某种作用力的约束时，它也会产生相应的应力。
考虑荷载组合是水池结构设计中的重要环节，首先是水压与水池自重的组合，这也是水池结构设计中的最根本的荷载组合;其次是水压、自重以及冬季温差的组合，当冬季来临时水池会受到温差、湿差以及水压的同时作用，水池池壁面上产生温差的绝对值高于夏季绝对值时，会出现对水池结构最为不利的组合之一;第三是水压、自重以及温差的荷载组合，主要是在夏季来临时产生的，与冬季来临时相同该现象也是非常不利的组合;第四是土压与自重的组合，其所指的是外部有覆土的水池，地下水位产生地下水压时，该荷载组合是水池中最基本的组合，水池工程在完工之后以及水池的放空时期都会出现该荷载组合。结合上述内容，就能够发现，无覆土的水池计算池壁荷载的过程中，应当采用上述中最不利的组合情况来计算所需的内力，而对于有覆土的水池，第二种和第三种组合不需要考虑。 2、大型污水处理厂水池结构设计中的问题
2.1防渗等级低
大型污水处理厂中的水池结构一般都是钢筋混凝土结构，但是在实际的水池结构设计过程中，多数设计人员更加重视混凝土结构的抗压强度，而忽视了其抗渗等级。这样设计出来的水池结构在实际投入使用后，由于污水处理厂中的污水池一直是满水位运行的状态，再加上其温度和湿度之间存在的差异导致内部出现应力，致使水池的池壁表面出现龟裂，水池的使用寿命也很大程度的被缩短。
2.2水池表面材料的施工工艺不完善
在传统污水处理厂的水池结构设计过程中，更多的重视其稳定性和稳固性，对于因不均匀沉降导致的裂缝等现象采取非常积极的手段解决。但是水池在实际的运行过程中不仅受到不均匀沉降的影响，同时会由于污水腐蚀以及渗透等诸多因素的共同作用，导致水池表面出现细裂缝，严重的更会腐蚀水池的内部结构。同时设计工作者在设计过程中，没有制定完善的关于水池表面材料的施工工艺设计，缺乏有效的针对水池池壁的二级结构防腐措施。
3.大型污水处理厂水池结构的设计要点
3.1以当地地质环境为基础，进行结构设计和验算的工作
首先需要验算水池结构的强度，对于不同结构、类别以及形式的水池，都需要进行详细的结构强度验算。设计者在计算水池结构时，应当详细阅读工程地质勘察资料以及水文地质报告等。根据该项目的需求以及该地的实际条件开展强度的校核与验算工作。特别是需要加强不同形式岩层结构水池的验算，准确的计算出水池的地基基础以及其结构的稳定性，防止施工中或者运行中因地质原因出现各种结构问题，也为后期的维护检修工作降低难度;其次是验算最不利情况下水池的裂缝宽度，裂缝宽度不应超出有关规范的要求。
3.2水池结构表面材料防腐涂刷施工工艺设计
污水对环境造成的危害非常大，一旦水池出现裂缝等现象，污水发生渗漏就会导致地下水被污染，更为严重的可能导致重金属污染。因此需要制定污水池表面防腐以及二级结构防腐和防渗措施，在制定这一系列措施的过程中应当充分考虑到水池结构设计的延伸应用，同时将其归纳到水池结构表面施工工艺的说明书及相关资料中，正确的指导水池结构的施工。水池的浇筑应当结合现浇混凝土施工工艺，掌握好具体的施工深度实施分节浇筑，浇筑完成后的第一时间对表面进行养护，避免出现裂缝现象;其次，如果是设计半埋式污水池结构，需要对水池底层采取相应的防腐、防渗、防潮处理措施。一般来说，需要制定系统的三层防潮处理措施。除此之外，在完成浇筑之后，对水池内壁的表面进行必要的防水层施工，多使用环保纳米材料在表面上进行反复的涂刷。同时对于地上水池的外层部分而言，需要喷涂完整的沥青防水层实施处理，首先在外层表面上涂抹一层冷底子油，随后实施沥青防水材料的涂刷，反复涂刷两次。
结束语
建设大型污水处理厂是我国践行环境保护举措、贯彻可持续发展战略的重要环节，而污水处理厂中的水池结构的设计则是其核心组成部分，其结构设计的优劣直接关系到污水处理工作质量的高低。综合前文所述，大型污水处理厂的水池结构不仅要满足对强度的要求，还必须确保其抗渗漏的性能、耐腐蚀的性能以及抗冻等性能的要求。设计人员在对水池结构进行设计的过程中，应当充分考虑各种客观条件和因素，結合当地的具体情况，制定合理有效的防腐抗渗措施，优化大型污水处理厂的水池结构设计方案。
参考文献：
[1]孙毓蕾.污水处理厂中水池结构设计要点的分析[J].中国新技术新产品，2012，（5）：62-62.
[2]宋寿宇.探讨污水处理厂中水池结构设计要点[J].商品与质量·建筑与发展，2014，（10）：46-46.
[3]张柏成，王建华.污水处理厂中水池结构设计要点的分析[J].工程建设与设计，2011，（3）：69-70，132.
关键词：污水处理厂;水池结构;设计方法
当前，污水处理厂是我国解决水体污染问题的重要手段之一，已经成为各大城市建设、工业发展等领域中净化污水的重要环节。使用安全、技术水平先进、质量可靠以及经济成本合理的污水处理厂对于我国治理水体污染具有重要作用，也是环境保护的重要任务。污水处理厂中的核心工程就是水池结构工程，在设计水池的过程中，需要综合考虑其池壁的受力问题、出现沉降不均匀的问题以及温度裂缝等难题，因此水池的结构设计具有一定的复杂性。所以在实际设计工作中，相关技术人员应当针对可能出现的问题制定合理有效的解决措施，确保设计的可靠性以及水池结构工程的可行性。本文首先探讨大型污水处理厂水池结构设计方法，然后分析了水池结构的设计过程中出现的一系列的问题。最后系统的指出大型污水处理厂水池结构的设计要点，希望能够为同行提供相应的经验。
1.大型污水处理厂水池的结构设计特点
1.1水池结构设计应当满足国家与行业的相关规定
首先是对不同类型与结构的水池应当做好强度验算的工作，与工程的实际水文地质条件、荷载情况等，明确结构验算的稳定性。以钢筋混凝土水池为例，应当仔细的验算其产生的裂缝宽度。水池结构在池内水压力的巨大荷载的作用下，水池的构件截面会出现轴心受拉的状态，所以必须对其抗裂性能进行验算。在使用过程中出现荷载，水池的构件截面会呈现受弯的状态，所以必须对裂缝的宽度进行验算。对于预应力的混凝土水池，还需要对其抗裂度进行验算。
1.2水池结构设计中的截面设计重点
截面设计的重点问题首先就是强度设计中的安全系数，主要是是对以下三点进行设计：第一是水池顶盖设计中的安全系数。因为水池的顶盖需要承受来自于顶盖本身的自重以及覆土重等方面的荷载。且由于土壤的重量会随着密度、水分的变化而不同，具有明显的变异性特征。因此，在设计中应当以1.0作为水池顶盖的附加安全系数;其次是池壁设计过程中的附加安全系数，池壁需要承受的荷载主要是来自土壤和水体，水的深度通常按照满池状态实施计算，其容重差别较小。而土壤的压力通常使用郎肯主动土压力理论实施计算，相对于水其容重会偏大，所以池壁荷载的取值一般选择高限，不会出现较大程度的变异。0.9是较为理想的安全系数，与结构设计的要求也相一致。
第二是裂缝的问题分析，通过对几所已建成的水池实施调查发现，污水处理厂的水池裂缝通常呈现为竖向，且分为以下两种情况，首先是贯穿性的裂缝，主要是由于混凝土受到冷热交替影响产生收缩而导致的;其次是池壁外侧中发生表面裂缝，此时如果不采取有效的措施制止，裂缝将会蔓延到整个截面。除此之外，在工程实践期间中發现，水池中的外挑现浇走道板都出现了情况较为严重的裂缝，其范围还在不断扩大，逐渐延伸到池壁上。因此，应当对水池中的外挑现浇走道板每隔8-10m采用机械切缝的形式，切出一道伸缩缝，伸缩缝采用建筑油膏和麻丝进行填充，给混凝土水池留下一定的伸缩空间，防止裂缝的发生。
第三则是配筋的构造问题;在对水池池壁的配筋进行构造期间，需要根据水池的具体形状进行选择：以地上式矩形水池池壁为例，其受到温度与湿度的影响较大。因此为了防止贯穿性裂缝现象的出现，在池壁的水平方向，每侧的最小构造配筋率不应当低于0.15%;某部分没有顶盖的水池，池壁顶端经常会出现开裂，所以应当在其顶部四周配设水平向的钢筋进行加固，内外侧每边不少于3根;圆形水池的池壁外侧最低构造配筋率应当大于等于0.35，内侧也不能低于0.15%;最后是无顶盖敞口水池，其底板上层的钢筋最小构造配筋率不能小于0.15%。
1.3水池的荷载以及荷载组合
水池受到的荷载主要有水压、土压力、地下水的压力以及温度和湿度产生的荷载等。首先是水压，指的是水池中的水产生的压力，其在水池荷载中占有很大的比重。水压的计算通常将水池按照满水来考虑，之所以采用这样的方式是因为在运行过程中可能出现错误操作或其他原因导致水池满池现象出现，其未来的发展趋势则可能会挖潜而超出原设计水位;其次是土压力，土壤对于水池池壁的侧压力通常使用郎肯理论进行主动压力的计算。但是土壤的侧压力存在许多变化因素，主要有回填土的粘结性、密实度以及土壤的含水量等等。使用郎肯理论进行计算相对来说更为安全;第三是地下水压力，地下水产生的压力对水池底板会产生一个托浮力，从而严重威胁水池底板的安全，这也是水池结构设计过程中应当高度重视的问题。为了减小或避免地下水水压力对水池底板造成破坏，水池底板在结构设计上按无梁板考虑，在池底地基承载力与池体自重、池体浮力和水重的基础上实现平衡。当他们之间不能实现平衡时，如果池底地基承载力不足以承受他体自重及水重时，就应进行地基处理，当空池时，池体自重不足以抵抗地下水产生的浮力时，就应采取抗浮措施。当地基条件较好、地下水的水位不超过池底，且不考虑地下水压时，底板可构造处理，此时应采取相应的手段及时排除掉地表中积累的水，避免积水渗透而产生浮力;第四则是温度与湿度的荷载，水池受到环境的影响较大，其结构物的温度和湿度会随着环境气候等因素的变化而不同，很可能让结构物的体积发生了改变，当体积变化受到某种作用力的约束时，它也会产生相应的应力。
考虑荷载组合是水池结构设计中的重要环节，首先是水压与水池自重的组合，这也是水池结构设计中的最根本的荷载组合;其次是水压、自重以及冬季温差的组合，当冬季来临时水池会受到温差、湿差以及水压的同时作用，水池池壁面上产生温差的绝对值高于夏季绝对值时，会出现对水池结构最为不利的组合之一;第三是水压、自重以及温差的荷载组合，主要是在夏季来临时产生的，与冬季来临时相同该现象也是非常不利的组合;第四是土压与自重的组合，其所指的是外部有覆土的水池，地下水位产生地下水压时，该荷载组合是水池中最基本的组合，水池工程在完工之后以及水池的放空时期都会出现该荷载组合。结合上述内容，就能够发现，无覆土的水池计算池壁荷载的过程中，应当采用上述中最不利的组合情况来计算所需的内力，而对于有覆土的水池，第二种和第三种组合不需要考虑。 2、大型污水处理厂水池结构设计中的问题
2.1防渗等级低
大型污水处理厂中的水池结构一般都是钢筋混凝土结构，但是在实际的水池结构设计过程中，多数设计人员更加重视混凝土结构的抗压强度，而忽视了其抗渗等级。这样设计出来的水池结构在实际投入使用后，由于污水处理厂中的污水池一直是满水位运行的状态，再加上其温度和湿度之间存在的差异导致内部出现应力，致使水池的池壁表面出现龟裂，水池的使用寿命也很大程度的被缩短。
2.2水池表面材料的施工工艺不完善
在传统污水处理厂的水池结构设计过程中，更多的重视其稳定性和稳固性，对于因不均匀沉降导致的裂缝等现象采取非常积极的手段解决。但是水池在实际的运行过程中不仅受到不均匀沉降的影响，同时会由于污水腐蚀以及渗透等诸多因素的共同作用，导致水池表面出现细裂缝，严重的更会腐蚀水池的内部结构。同时设计工作者在设计过程中，没有制定完善的关于水池表面材料的施工工艺设计，缺乏有效的针对水池池壁的二级结构防腐措施。
3.大型污水处理厂水池结构的设计要点
3.1以当地地质环境为基础，进行结构设计和验算的工作
首先需要验算水池结构的强度，对于不同结构、类别以及形式的水池，都需要进行详细的结构强度验算。设计者在计算水池结构时，应当详细阅读工程地质勘察资料以及水文地质报告等。根据该项目的需求以及该地的实际条件开展强度的校核与验算工作。特别是需要加强不同形式岩层结构水池的验算，准确的计算出水池的地基基础以及其结构的稳定性，防止施工中或者运行中因地质原因出现各种结构问题，也为后期的维护检修工作降低难度;其次是验算最不利情况下水池的裂缝宽度，裂缝宽度不应超出有关规范的要求。
3.2水池结构表面材料防腐涂刷施工工艺设计
污水对环境造成的危害非常大，一旦水池出现裂缝等现象，污水发生渗漏就会导致地下水被污染，更为严重的可能导致重金属污染。因此需要制定污水池表面防腐以及二级结构防腐和防渗措施，在制定这一系列措施的过程中应当充分考虑到水池结构设计的延伸应用，同时将其归纳到水池结构表面施工工艺的说明书及相关资料中，正确的指导水池结构的施工。水池的浇筑应当结合现浇混凝土施工工艺，掌握好具体的施工深度实施分节浇筑，浇筑完成后的第一时间对表面进行养护，避免出现裂缝现象;其次，如果是设计半埋式污水池结构，需要对水池底层采取相应的防腐、防渗、防潮处理措施。一般来说，需要制定系统的三层防潮处理措施。除此之外，在完成浇筑之后，对水池内壁的表面进行必要的防水层施工，多使用环保纳米材料在表面上进行反复的涂刷。同时对于地上水池的外层部分而言，需要喷涂完整的沥青防水层实施处理，首先在外层表面上涂抹一层冷底子油，随后实施沥青防水材料的涂刷，反复涂刷两次。
结束语
建设大型污水处理厂是我国践行环境保护举措、贯彻可持续发展战略的重要环节，而污水处理厂中的水池结构的设计则是其核心组成部分，其结构设计的优劣直接关系到污水处理工作质量的高低。综合前文所述，大型污水处理厂的水池结构不仅要满足对强度的要求，还必须确保其抗渗漏的性能、耐腐蚀的性能以及抗冻等性能的要求。设计人员在对水池结构进行设计的过程中，应当充分考虑各种客观条件和因素，結合当地的具体情况，制定合理有效的防腐抗渗措施，优化大型污水处理厂的水池结构设计方案。
参考文献：
[1]孙毓蕾.污水处理厂中水池结构设计要点的分析[J].中国新技术新产品，2012，（5）：62-62.
[2]宋寿宇.探讨污水处理厂中水池结构设计要点[J].商品与质量·建筑与发展，2014，（10）：46-46.
[3]张柏成，王建华.污水处理厂中水池结构设计要点的分析[J].工程建设与设计，2011，（3）：69-70，132.