7.5 净水厂工程
7.5.1 总图设计
7.5.1.1 设计原则
水厂总体布置应结合工程目标和建设条件,在确定的工艺组成和处理构筑物形式的基础上进行。
(1)功能分区明确,构筑物布置紧凑,减少占地面积;一、二期衔接方便。
(2)流程力求简短、顺畅,避免迂回重复。
(3)高程布置应充分利用原有地形条件,力求流程通畅、能耗降低、土方平衡。
(4)变配电中心靠近用电负荷大的构、建筑物。
(5)交通顺畅,便于施工与管理。
7.5.1.2 平面布置
1.净水厂
净水厂位于牙南上村东南角的一处高地上,为近似长方形用地,南北长最宽处104.5m,最窄处80m,东西长268m,总占地面积2.57hm2。进厂道路入口位于厂区西北侧,外接南圣河沿河公路,进厂道路全长约600m,路面宽6m,沥青混凝土路面。总平面根据工艺流程要求、地域条件和当地气候特点,进行合理化布置。
净水厂分为办公区,一、二期公用设施及辅助生产区,净水处理主要生产构筑物区,排泥水处理区。
(1)办公区紧邻厂区大门,是全厂行政技术管理中心,设在厂区的西北部,布置有传达室、综合楼,人员办公主要集中在综合楼内,内有化验室、办公室、食堂、餐厅等。
(2)一、二期公用设施及辅助生产区位于办公区的东南侧,位于厂区的中部,布置有一、二期共用的加药加氯间、机修、仓库和车库等运行管理建筑物。
(3)净水处理主要生产构筑物区:位于厂区中央,按工艺流程从西向东依次布置有配水井、网格絮凝斜管沉淀池、翻板滤池、反冲洗操作间,清水池位于该区域的南面。
(4)排泥水处理区位于厂区的东南端。布置有回收排泥水池、浓缩池、污泥平衡池、污泥脱水车间,远离生产办公管理区。
2.变配电中心
变配电中心设在净水处理主要生产构筑物区的东侧,靠近用电负荷大的污泥脱水车间、反冲洗泵房设置。由于五指山城区冬季主导风向为东南风,因此将加药加氯间布置在厂区的西边。
3.厂区道路
厂区道路呈环状布置,主干道为6m宽,次干道为4m宽,道路转弯半径为9m。
7.5.1.3 竖向高程设计
1.设计原则
(1)满足排水及工艺流程要求。
(2)主要构筑物应尽可能坐落在原状土上,以减少地基处理费用。
(3)构筑物埋深适当,场地设计标高合适,尽量减少厂区挖填土方量,并力争就地平衡。
2.竖向设计
厂区自然地面高程390.00~415.00m,地势起伏较大。厂区排泥水经适当处理并回收利用后,体积得到大幅削减,考虑排入山脚下的一处水沟,雨水考虑自流排放。结合自然地形,根据生产工艺要求、运输要求、场地排水要求、工程地质等条件,按照土方厂内就地平衡原则,将厂区设为4个台地,分别为396.50m、400.00m、399.00m、398.50m。主要生产构筑物高程布置既避免了埋深过大,又防止了构筑物底板脱空,有利施工和降低造价。
3.土石方平衡
根据地质资料,净水厂区域上部土层一般厚2~4m,下部为全风化的花岗岩,强度接近砂质黏土,全风化花岗岩厚度一般15~20m。整体应该按照含砾质土考虑,考虑到荷载情况,坡比按1∶0.75~1∶1。
按照设计原则以及厂区地形地质条件,对净水厂区开挖回填进行如下设计处理:开挖和回填都按照1∶1坡比设计。开挖量为3.37万m3,回填量为1.85万m3;因厂内办公活动区台地高差大,故设置浆砌石挡土墙一道,其填筑方量为400m3。
设计中整个厂区按照台地设计,主要开挖高程分别为:办公活动区为400.00m和396.00m高程,网格絮凝斜管沉淀池、加药加氯间及一个清水池区域为400.00m,翻板滤池、反冲洗操作间、另一个清水池及生活消防泵房区域为399.00m,变配电中心、排泥浓缩池、污泥脱水车间及回收、排泥水池区域为398.50m。
7.5.1.4 景观绿化
(1)设计原则。创造清洁、卫生、美观的厂区绿化环境,适地适树。
(2)景观绿地设计。景观设计要体现当地热带特色,与所处的自然环境协调,充分体现出海南园林的色彩美、芳香美、姿态美、风韵美的特点。环境设计方面采用点、线、面有机结合,构成全景观系统。以绿化为主,适量搭配园林硬地,雕塑以及亭、廊等建筑小品。
厂前区为企业形象展示及交通集散功能区,选用树形美观、挺拔高大、装饰性强、观赏价值高的热带树种、配套种植大红花、龙船花、玉兰、紫薇、紫檀等开花灌木树种,同时做到乔灌草相结合,并相应考虑植物的配置的艺术效果。在不同季节,不同时间,形成不同色彩,不同造型的良好的生态环境。
厂区围墙与厂内环形道路之间种植椰子树、木棉树、榕树等热带树种。在沉淀池、配水井、清水池等较高的外池壁,采用垂直绿化的方法,在池壁上种植花卉,爬藤植物,形成多层次的空间绿化环境和随四季演变的色彩美。
7.5.2 净水工艺
7.5.2.1 净水厂的设计原则
(1)积极采用稳妥、成熟的工艺技术,建成一座技术先进、安全可靠、管理方便、运行经济的新型现代化水厂。
(2)力求厂区布置紧凑、环境优美、建筑美观,做到经济、社会、环境的良好统一。
(3)在确保供水安全的前提下,尽量采用节能设备,降低制水成本,提高企业的经济效益。
(4)出水水质的要求除必须符合国家现行的水质标准外,还应结合今后水质可能的提高作出相应的考虑。
(5)净水工艺应能满足潜在的污染影响和原水水质今后发展的趋势。
(6)优化设计,降低工程投资,确保供水安全,方便调度管理。
7.5.2.2 规模分组
根据需水量预测,确定净水厂总设计规模为3万m3/d,一期至2015年实施规模为1.5万m3/d,水厂自用水系数为6%。各构筑物规模及分组情况见表7.5-1。
表7.5-1 生产构(建)筑物规模及分组情况
续表
7.5.2.3 净水构筑物工艺设计
1.混合及配水设施
(1)管道静态混合器。在配水井前设交叉型管道静态混合器1套,用来投加混凝剂,不锈钢材质,节数为3节,长度为3600mm,混合时间3.50~3.85s,水头损失为0.5~0.8m。在管式混合器加药口设置加药管,投加次氯酸钠。
(2)配水井。近期建设1座配水井,分2格,第1格为机械混合池,第2格为配水池。配水井总尺寸为2.60m×5.10m×5.60m,第一格尺寸为2.60m×2.60m×5.60m。第一格内设立轴式混合搅拌器1台(三叶片桨板快速混合器、可变频调速),技术参数如下:搅拌器共1台,双层桨叶,直径1000mm;轴长度4600mm;功率4.0kW。由第2格均匀分配,通过渠道与网格絮凝池相连。
在实际运行中,混凝剂可以实际运行效果在管道静态混合器与机械混合池灵活调整,以便取得最佳的混凝效果。
2.网格絮凝池
共设2座,每座分为2组,近期建设1座,单座处理规模为1.5万m3/d,与沉淀池合建,每组设计参数为:
设计流量:Q=0.092m3/s;
絮凝时间:T=16.82min;
有效水深:H=4.30m;
分格规格:1.20m×1.20m×15格;
空塔流速:0.063m/s;
平均速度梯度:G=30.18s-1;
反应池GT值:GT=3.04×104。
高效网格絮凝池采用重力排泥方式,排泥管为吸泥扁嘴支管式,兼做放空管之用,并配气动浆液阀和手动闸阀,现场自动和手动操作;排泥历时和排泥周期可根据原水水质情况进行调节,排泥时同时开启的排泥阀不能超过两个。单座絮凝沉淀池尺寸为10.60m×8.90m×5.45m,絮凝池顶设置遮阳棚,避免阳光直射,减少藻类的滋生。
3.平流沉淀池
平流沉淀池共设1座,分2组。单座设计参数如下:
设计流量:Q=0.092m3/s;
沉淀池平均水平流速:11mm/s;
沉淀时间:1.5h;
有效水深:3.00m;
超高:0.30m;
池长:60m;
池宽:4.00m。
为保证配水均匀,提高沉淀池沉淀效率,采用穿孔式配水墙配水。配水设备安装在沉淀池前端配水区。沉淀池两侧设排泥槽。其中,出水渠宽1.50m,过渡区宽2.00m,单侧排泥槽宽1.50m。
单座平流沉淀池尺寸为62.10m×10.40m×3.30m。(不含过渡区,含排泥槽和出水渠)沉淀池顶设置遮阳棚,避免阳光直射,减少藻类的滋生。
4.翻板滤池
翻板滤池与反冲洗泵房合建。设翻板滤池1座,共分4格,单格尺寸为4.20m×5.80m,单排布置,设计参数如下:
设计流量:Q=0.184m3/s;
滤池尺寸:18.30m×12.40m,池深4.95m,管廊深5.80m;
设计滤速:v=6.93m/h;
强制滤速:v=9.24m/h;
总过滤面积:97.44m2;
单格过滤面积:24.36m2;
单独气反冲洗:空气强度约14L/(s·m2),时间约3min;
气水联合反冲洗:空气强度不变,水反冲洗强度约为3.5L/(s·m2),时间约5min;
单独水反冲:强度约12L/(s·m2),时间约2min;
表面扫洗强度:1.8L/(s·m2)。
滤池采用单排布置,方便与斜管沉淀池连接,同时也有利于管廊和反冲洗泵房合建。翻板滤池正常过滤时过滤周期为24~36h,原水浊度高时,应缩短滤池过滤周期,以保证出水水质。每格滤池出水管上设置气动调节阀控制滤池恒水位运行,滤料为双层滤料,上层为陶粒,下层为石英砂,有效粒径0.9~1.2mm,不均匀系数K80≤1.40,滤层厚度1.40m,下部砾石承托层厚度100mm。
在每格滤池底板的上部设横向排水管两排,下部纵向设布水和布气管,集配水渠净高1.30m,宽1.40m。
5.反冲洗操作间(包括鼓风机房、水泵间与反冲洗水池)
反冲洗操作间平面尺寸为18.30m×13.10m×7.70m,与滤池紧邻而建,其中反冲洗水泵间布置成半地下式,地下3.70m,以保证快速自灌起泵,鼓风机房设置为地面式框架结构,地上4.50m。
紧邻滤池工艺管廊设置反冲洗吸水池,滤池出水溢流进入反冲洗吸水池,再次溢流后进入出水总管,反冲洗吸水池内储存200m3的水量(水深3.30m),反冲洗泵房紧邻反冲洗吸水池修建,利用反冲洗吸水池中储存的滤后水直接进行反冲洗。由于反冲洗吸水池与清水池相比距离滤池更近,一方面可以减少反冲洗时的水头损失,减少动力消耗,另一方面此部分滤后水还未投加消毒剂,也可以减少消毒剂的用量。
反冲洗水泵采用4台单级单吸离心泵,其中,用于单独水冲的大泵2台,用于气水同时冲洗的小泵2台(1用1备)。大、小泵的规格分别为:流量Q=610m3/h,扬程H=14m,功率N=27kW以及Q=352m3/h,H=10m,N=22kW。
在设计中,选用大泵2台用于单独水冲洗,1用1备的小泵用于气水反冲洗。考虑选用2台小泵联合运行作为大泵的备用,不但解决了备用的问题,同时降低了设备购置费用。
在反冲洗水泵室内还设4台立式管道离心泵,其中前加氯动力泵:2台,1用1备;后加氯动力泵:2台,1用1备;单泵参数为Q=12m3/h,H=50m,N=5.5kW。为投加二氧化氯时,提供动力水。
空压机和鼓风机各2台,均为1用1备。空压机规格为:Q=1.5m3/min,H=97.5m,电机功率为11kW;三叶式罗茨鼓风机Q=1260m3/h,H=50kPa,电机功率为30kW。冲洗水管和气管上分别设置流量计对反冲洗水和空气进行计量。
设潜水排污泵2台,1用1备,Q=25m3/h,H=10m,N=1.5kW。
反冲洗泵房内设电动单梁悬挂起重机2套,起重量为2t,功率为8kW。
6.清水池
一期设清水池2座,二期再增设1座,单座容积约为2000m3。一期调节率分别约为27%。清水池尺寸为21.50m×21.50m×5.30m,有效水深4.80m。清水池内设导流墙,防止死水,放空及溢流水均排入厂区雨水系统。清水池内设投入式静压液位计2套,检测清水池中的水位,测量范围:0~5.0m。在清水池进出口设余氯在线检测系统2套,浊度在线检测系统2套,pH值测量仪2套。
7.加药间
净水厂加药间内设投加混凝剂PAC系统,一期设计规模为1.5万m3/d,加药间土建工程按3.0万m3/d一次建成,加药设备分期安装,加药间与加氯间合建,平面尺寸为24.00m×12.00m×8.50m。
混凝剂为聚合氯化铝(PAC),设计投加量为10~30mg/L。原水浊度较低时,投加10mg/L;原水浊度较高时,投加30mg/L。投加点为配水井内混合池部分。投加混凝剂系统设计参数如下:
设计流量:Q=0.37m3/s;
设计最大投加量:30mg/L;
平均投加量:15mg/L;
药剂配置浓度:20%;
药剂投加浓度:10%;
每日调制药剂次数:2次。
溶解池及溶液池按3万m3/d规模一次设计,共设计3组,每组溶解池体积为1.1m3。溶液池体积为3.15m3。近期1.5万m3/d的规模采用两组溶解池和溶液池,1用1备,采用4台溶药搅拌机,功率为N=1.1kW,一期采用3台隔膜式计量泵(两用一备),二期增设3台,单泵加注能力Q=200L/h,加注压力0.5MPa。溶解池和溶液池设置超声波液位计进行池内液位监测,在加药间内设工字钢电动葫芦辅助投加混凝剂1套。
设置药剂仓库,仓库按20天用药量储存,设计储存量为19t,仓库和加药间合用1台电动葫芦,方便运输混凝药剂。
8.加氯间
加氯间主要包括二氧化氯制备间和原料库。在制备间旁设置快速淋浴装置。加氯间土建按3万m3/d规模一次建设,二氧化氯设备分期安装,加氯间和加药间合建,平面尺寸为24.00m×9.00m×8.50m。
前加氯最大投加量为2.00mg/L,投加点设在配水井进水管上;滤后水最大投加量为1.0mg/L,投加点设在清水池进水管上,投加二氧化氯控制方式采用闭合环路法,一期工程安装3套二氧化氯发生器系统,2用1备,单台二氧化氯发生器额定有效氯产率为2000mg/h。远期再增设1套。盐酸储罐容积为1200L,近期可满足20天的用量,在储存室设置泄酸泵和化料器。
9.生活消防泵房
厂区设生活消防泵房1座,尺寸为6.40m×6.20m×8.00m,其中地下4.90m。内设系列变频恒压给水设备一套,流量Q=75m3/h,扬程H=50.00m,功率N=7.5kW。系列变频恒压给水设备直接从清水池出水管上吸水。
7.5.2.4 排泥水构筑物工艺设计
1.排水池
排水池设1座,接纳翻板滤池反冲洗排水,有效调节容积按不小于接纳1格滤池的反冲洗水量和污泥浓缩池上清液回流水量之和计算。按过滤周期为24h计算,单格冲洗水量约为77m3。远期水厂规模为3×104m3/d时,共有滤池8格,设计考虑最多每次冲洗2格,则每次反冲洗废水量为154m3。8格滤池按24h均匀冲洗,每次反冲洗周期间隔3h。
按照反冲洗排水在排水池中平均沉淀1h考虑,则排水池只需建1座,单格有效调节容量按冲洗2格滤池的反冲洗水量计算,确定为160m3。排水池底部采用斜坡式,顺水流方向设置纵坡10%,坡向末段集泥槽,以利于排泥,避免池底集泥,并有助于提高排泥浓度。
排水池平面总尺寸为11.00m×6.00m(含上清液收集池2.50m×6.00m),进水端池深4.5m,末端池深5.35m,超高为0.5m。每池由一系列排水池高程上固定位置安装的2个电动闸板阀排出上清液。根据沉淀时间要求,从上而下依次打开闸板阀,将上清液排至上清液收集池。
排水池末端设2台自动搅匀排污泵(1用1备),用于将池内底泥抽送至污泥浓缩池。单泵流量Q=43m3/h,扬程H=13m,配套电机功率N=4.0kW。上清液收集池中设3台潜水排污泵(2用1备),用于将上清液收集池清水送至配水井。单泵流量Q=43m3/h,扬程H=13m,配套电机功率N=3.0kW。排水池内设潜水搅拌器2套。
2.排泥池
排泥池主要收集絮凝池和沉淀池的排泥水,絮凝池一般每天排泥1~2次,最多3次,沉淀池一般每天排泥一次,最多排泥2次,当原水浊度不超过设计浊度时,反应池、沉淀池均按一天排泥一次考虑,按远期规模3万t来计算,每天最大干泥量为2.17t/d,含水率为99.5%,则絮凝沉淀池一日排泥水量为434m3,分4次排出。
排泥池尺寸为11.00m×5.00m,进水端池深4.5m,末端池深5.60m,超高为0.5m。排泥池底部采用斜坡式,顺水流方向设置纵坡10%,坡向末段集泥槽,以利于排泥,避免池底集泥,并有助于提高排泥浓度。
每池由一系列排水池高程上固定位置安装的2个电动闸板阀排出上清液。根据沉淀时间要求,从上而下依次打开闸板阀,将上清液排至与排水池共用的上清液收集池中。
排泥池末端设2台自动搅匀排污泵(1用1备),用于将池内底泥抽送至污泥浓缩池。单泵流量Q=43m3/h,扬程H=13m,配套电机功率N=4.0kW。
在每格排泥池中设置2台水下搅拌器,功率为3.3kW。
3.污泥浓缩池
浓缩池采用连续运行方式,其设计流量取决于污泥提升泵的流量。考虑采用2座辐流式污泥浓缩池。设计干污泥量为2.17t/d。
经计算污泥浓缩池直径为7.0m,总高6.30m,地下1.00m,池周边深5.00m,有效水深4.50m,实际水力负荷为1.47m3/(m2·h);实际固体通量为7.38kg/(m2·d)。
为了有效促进浓缩池中污泥颗粒之间的均匀絮凝,便于排泥,浓缩池中设置悬挂式中心传动污泥浓缩机,刮臂直径6.6m,池边深度3.6m,电机功率0.37kW,刮板外缘线速度1~2m/min。浓缩池兼有增浓、刮泥及搅拌功能。排泥水由污泥提升泵提升入浓缩池中心进水桶,浓缩底泥由浓缩机底部所带刮泥板刮至中心集泥坑,最终由设在集泥坑底部的排泥管重力输送至污泥脱水车间前的污泥平衡池。
4.污泥平衡池
在污泥脱水间前设污泥平衡池,尺寸为5.50m×5.50m×3.00m,内分2格,有效水深2.50m。单格池内设2台潜水搅拌器,功率为3.3kW,共设4台。
5.污泥脱水机房
(1)干污泥产量确定。根据投加混凝剂在混凝过程中的化学反应、原水中悬浮固体对污泥量的贡献及其他污泥成分的来源,可以近似地计算出干污泥的产量。根据英国《供水手册》公式计算干污泥量。
式中 X——混凝剂形成悬浮固体含量,其值等于f×混凝剂加注量(以Al或Fe的含量计,mg/L),对于Al,f=2.9;对于Fe,f=1.9;
S——悬浮固体,mg/L,当缺乏悬浮固体数据时,可近似取2倍浊度(NTU)值;
H——0.2×色度;
C——0.2×叶绿素a,μg/L;
Fe——1.9×水中铁量,mg/L;
Mn——1.6×水中锰量,mg/L;
P——PAC投加量,mg/L;
L——石灰加注量,mg/L;
Y——聚合电解质加注量,mg/L。
原水浊度按年平均30NTU,Fe取0.08mg/L,其余参数取值均忽略不计0,计算得干污泥量为2.17t/d。
(2)需脱水湿污泥量计算。浓缩污泥含固率一般约为3%,据此计算,需脱水平均湿污泥量约为72m3/d(3%含固率)。
(3)脱水设备配置。根据设计干泥量及进泥含水率,考虑设置2台离心机,按每天运行16h计算,Q=10~15m3/h。当原水浊度超过设计值,且储泥池无法储存时,可考虑延长脱水机工作时间,直至24h连续运行。
(4)附属设备。两台污泥进料泵,1用1备,Q=10~15m3/h,H=15m,配2.2kW电机。
一套PAM投加系统,含聚合物的配制及投加系统,加药量按每吨干泥投加5kg PAM计。投加系统一套,两个投加点,一个投加至污泥浓缩池,一个投加至污泥平衡池。
房间内设电动单梁悬挂起重机1套,起重量为2t,配套电机机构运行电机:2台,ZDY12-4,N=0.4kW,n=1380r/min;电动葫芦配套电机:1台ZD1-32-4,1380r/min,4.5kW,11A。
脱水机房为钢筋混凝土框架结构,尺寸为20.60m×12.40m×8.30m。
7.5.3 建筑设计
7.5.3.1 建筑单体设计
建筑设计的主要内容是五指山净水厂工程的各主要生产用房和构筑物的单体建筑设计,确立建筑立面风格,并与周边环境相协调。
综合楼是整个厂区对外展示形象的窗口,也是使用频率最高的地方,因此,综合楼的建筑造型是本次设计的重点。在设计中,运用中国传统建筑设计理念,坡屋顶、深远的挑檐,将其抽象和提炼后作为建筑符号加以运用,并充分体现南方建筑空、灵、轻、透的特点,充满时代气息。
将综合楼的设计元素提炼作为建筑符号,合理设置在不同空间、不同用途的生产区建筑物上,使其相互协调,形成和谐的建筑风格。
整个厂区的建筑设计尽量做到艺术与技术有效的结合,使之成为别具一格的工业建筑。
7.5.3.2 建筑通风、防腐蚀
(1)对有噪音的建筑,内部采用吸音措施,隔音门窗。
(2)对加药间、变配电站、污泥浓缩脱水机房等进行有效通风。
(3)对具有腐蚀的楼面、地面、水池、墙面,采用防腐涂料及耐酸陶板面等。
7.5.3.3 建筑装修
(1)外墙面。采用彩色外墙面砖、外墙涂料。
(2)门、窗。采用气密性、耐用性好,易于开启的彩色高级断桥铝合金门窗,内门采用夹板门,进出设备大门、隔音门及防火门采用彩钢门。
(3)内装修。根据建筑功能而定,办公、宿舍、饭堂内墙为乳胶漆,楼地面为耐磨砖,砌12cm高踢脚。卫生间地面为防滑耐磨砖,各建筑物内墙、天棚均有抹灰及饰面。
(4)地面。门厅、餐厅采用玻化砖,厨房、浴室、卫生间采用防滑地砖,值班室采用复合地板,控制室采用防静电活动地板,其他采用水泥砂浆地面。
(5)屋面。坡屋面、种植屋面,屋面防水等级为二级。
7.5.4 结构设计
7.5.4.1 工程地质概况
净水厂位于五指山牙南上村东南角,工程场区地层结构较简单,主要由二叠系至三叠系侵入的花岗闪长岩和第四系松散堆积物(Q)组成,据地质测绘成果及勘探成果揭露,场区地层由老至新分述如下。
1.二叠系至三叠系侵入的花岗闪长岩
该组地层为区内第四系地层的基底,岩性为灰白色、黄褐色花岗岩。根据地质测绘成果,该区域的基岩主要出露于河床两岸陡峭的岸坡上和大型支沟两侧。据钻孔资料,场区岩石的全风化厚度约2.2~25.4m,强风化层厚2.3~3.5m,其风化程度随地形有较大差异,分布高程越高,地形平缓处风化程度越强。
2.第四系松散堆积物(Q)
第四系地层在区内分布广泛,按其物质组成,结构特征和成因类型分述如下:
(1)第四系坡残积砂质黏土、黏土质砂(Q4dl+el)。工程区分布最广泛的地层,该层广泛分布在河流两岸坡地上。其中:①地表0.5m范围内为耕植土,土质松散,含有较多的植物根系;②地表往下0.5~3.6m为坡积土,土质中密~密实,可见较多的大型块石;③下覆残积土层,为花岗岩风化之后形成,灰白色~黄褐色,厚度0~3.2m,土质密实。
(2)第四系冲洪积砂砾石层。该层主要分布在河流两岸漫滩和河流一级阶地上,上部主要为粉质壤土,层厚0.5~3.6m,多被开垦为耕地;下部主要为冲、洪积砂砾石夹土,层厚0.6~2.8m。
(3)第四系冲洪积砂卵石。主要分布在河流及河流两岸支沟,岩性为砂卵石和漂石,厚度3~5m。
各层承载力值见表7.5-2。
表7.5-2 新建净水厂土体物理力学指标建议值表
地下水及环境水对混凝具有弱腐蚀性,对钢筋混凝土结构中钢筋为弱腐蚀,对钢结构具有弱腐蚀。
7.5.4.2 结构设计原则
(1)本工程建(构)筑物安全等级为二级,环境类别为一~二类,设计使用年限50年,结构构件的重要性系数采用1.0。
(2)本工程地基基础设计等级丙级。
(3)结构构件挠度限值。吊车梁挠度限值不大于L10/600(钢筋混凝土梁)和不大于L10/400(钢梁);钢筋混凝土楼盖、屋盖和楼梯挠度限值不大于L10/200(L10<7m)、不大于L10/250(7m≤L10≤9m)和不大于L10/300(L10>9m)。L10为构件的10m计算跨度。
(4)正常使用极限状态抗裂度及裂缝宽度要求。①钢筋混凝土水处理构筑物轴心受拉及小偏心受拉构件按不出现裂缝控制;②钢筋混凝土水处理构筑物及渠(管)道在使用阶段荷载作用下的最大裂缝宽度限值ωmax不大于0.2mm;③根据其环境类别,钢筋混凝土建筑物构件最大裂缝宽度限值ωmax≤0.20~0.30mm。
7.5.4.3 场地地震效应及抗震设计
五指山市设计地震分组为第一组,抗震设防烈度为6度,设计基本地震加速度值为0.05g。本工程一般构(建)筑物抗震设防类别为标准设防类(丙类),地震作用按6度考虑,建筑抗震措施按6度考虑,建筑抗震构造措施按7度考虑。
7.5.4.4 防腐蚀措施
根据现场地质勘探结果:地下水及环境水对混凝土及钢筋具有弱腐蚀性,按照《工业建筑防腐蚀设计规范》(GB 50046—2008)的相关要求,采用以下处理方式:
结构混凝土最低强度等级采用C30、裂缝控制等级和最大裂缝允许值为三级0.20mm,板、墙的混凝土保护层最小厚度30mm,梁、柱为35mm,基础及地下室外墙及底板为50mm。
与土体直接接触的地下混凝土或钢筋混凝土,表面涂冷底子油两遍,沥青胶泥两遍,耐腐蚀垫层采用150mm厚碎石灌沥青。
7.5.4.5 结构设计
1.水池类构筑物
(1)配水井、网格絮凝沉淀池、翻板滤池、污泥浓缩池等,均采用现浇钢筋混凝土结构。
(2)清水池池体采用现浇钢筋混凝土结构,池顶覆0.5m厚土。
2.房屋结构
(1)综合楼、车库、检修间、污泥脱水间等建筑,采用现浇钢筋混凝土框架结构,柱下独立基础。
(2)对带地下室的建筑,例如加压泵站、加药加氯间等,地面以下部分为现浇钢筋混凝土坑池结构,地面以上采用现浇钢筋混凝土框架结构。
(3)门卫房采用砖混结构,墙下混凝土条形基础。
3.地基处理
本工程构(建)筑物主要考虑以天然地基作为基础持力层。部分承载力较大的构(建)筑物若天然地基承载力不满足要求,可考虑采用换填法进行地基处理。对于处于回填土层上的构(建)筑物,回填土较薄时,地基采用场平开挖土分层回填至基础底面标高,地基回填时,分层厚度、碾压遍数及碾压机械等严格按照相关规范的要求执行,要求分层压实系数不小于0.95。回填土较厚时,为了控制地基的不均匀沉降,可采用桩基。
4.设计主要参数
建筑物使用荷载按《建筑结构荷载规范》(GB 50009—2012)选用,水、土荷载和设备荷载按实际情况选用;
基本风压值取0.45kN/m3;
构筑物抗浮安全系数Kf不小于1.05;
构筑物周边场地堆载按10kN/m3;
构(建)筑物的沉降值及相邻构(建)筑物的沉降差满足《建筑地基基础设计规范》(GB 50007—2011)的要求。
5.材料选用
(1)混凝土。C30、C25、C20,抗渗标号:P6,垫层及池内填充混凝土采用C15。水灰比不应大于0.50。混凝土含碱量最大值应符合《混凝土碱含量限值标准》(CECS 53)的规定。
(2)水泥。本工程各构、建筑物所用水泥均为普通硅酸盐水泥。宜采用42.5号普通硅酸盐水泥。
(3)钢材。钢筋采用HPB300(钢筋)和HRB335(钢筋),预埋件及其他铁件采用Q235级钢材。
(4)砌体。承重砖墙地面以上采用MU10烧结多孔砖(非黏土类)或MU7.5混凝土砌块,地面以下采用MU15烧结多孔砖(非黏土类)或MU10混凝土砌块(其孔洞采用Cb20混凝土灌实),非承重砖墙及框架填充墙采用MU7.5烧结多孔砖(非黏土类)或MU5混凝土砌块或轻质分隔墙;地面以上部分墙体采用M7.5或Mb7.5混合砂浆砌筑,地面以下及与水接触部分用M10或Mb10水泥砂浆砌筑,非承重砖墙及框架填充墙采用M5或Mb5混合砂浆砌筑。
6.构造措施
(1)钢筋保护层厚度。水池、泵房类构筑物底板下层:40mm,底板上层:30mm,壁板:30mm,框架梁、柱:35mm,独立基础:40mm。
(2)钢筋接头。钢筋的锚固和搭接长度均要满足国标《混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图》(11G101—1)的要求。当钢筋直径大于22mm时,宜采用焊接接头。
(3)同一截面钢筋接头数量。受拉区不应大于25%,受压区不应大于50%。