有別于傳統的地上式污水處理廠(chǎng)，地埋式污水處理廠(chǎng)將污水處理的主要構筑物全部或多數集中在一個(gè)構筑物箱體內，埋設在地下，占地面積大大縮小，對周邊環(huán)境的影響較小，同時(shí)因為地下的恒溫使得其污水處理效果受外界環(huán)境影響較小，但是也具有建設成本高、運營(yíng)管理難度和成本高等缺點(diǎn)。

　　一、污水處理廠(chǎng)建設方案選型

　　污水處理廠(chǎng)主要目的是處理污水中的有機物和濁度，達到更好的出水水質(zhì)才是根本，在污水處理廠(chǎng)的選型上，需要因地制宜，結合廠(chǎng)址位置、地質(zhì)條件、整體規劃以及地形地貌和遠期規劃進(jìn)行考慮。

　　從土地資源利用方面考慮，地埋式污水處理廠(chǎng)在城市中心，或者土地資源緊缺的地方，而在一些中小城市、偏遠地區就沒(méi)有太大的必要性。再者地埋式污水處理廠(chǎng)具有噪音和臭味污染小特點(diǎn)，而且頂面均作景觀(guān)綠化處理，可以建設成為居民休閑鍛煉的場(chǎng)所，因此在人員密集區附近建設的污水廠(chǎng)宜采用地埋式設計。此外地埋式污水處理廠(chǎng)埋設與地下，水處理構筑物內溫度較為恒定，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應用較好。還有地埋式污水處理廠(chǎng)采光通風(fēng)要求較高，建設投入和運營(yíng)成本都很高，運營(yíng)期間設備故障率較高，在半地埋式與全地埋式比較起來(lái)，半地埋式操作層可采取自然采光、自然通風(fēng)，對機械通風(fēng)和采光需求較小，同時(shí)又具有地埋式的特點(diǎn)，投資和運營(yíng)成本都相對較小，更具有優(yōu)勢。

　　從地形地貌和城市規劃考慮，污水處理廠(chǎng)的設計同時(shí)應請園林景觀(guān)參與規劃，結合建設地面的現場(chǎng)地形地貌、將來(lái)的規劃來(lái)確定是否采用地埋式，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(chǎng)一般都需要進(jìn)行支護設計、地質(zhì)條件決定了支護設計的難度和安全風(fēng)險，施工難度和風(fēng)險因素也應充分考慮，如果地質(zhì)條件較差，常年雨水量較大的地區不適宜采用全地埋式污水處理廠(chǎng)，而應采用半地埋式設計，至于很多人考慮的操作層廠(chǎng)房露出地面的部分可以通過(guò)景觀(guān)的藝術(shù)處理進(jìn)行亮化。

　　此外由于地埋式污水處理廠(chǎng)集中在地下，因此其后期改造升級難度就非常大，處理能力和出水水質(zhì)很難提升，因此在確定地埋式方案時(shí)，應予以考慮，必要時(shí)應預估國家標準的提高的可能性，在設計時(shí)提前考慮，避免后期國家規范標注提高后無(wú)法達標運行。

　　二、地埋式污水處理廠(chǎng)設計

　　地埋式污水處理廠(chǎng)工藝選型目前一般采用MBR型和傳統A2O，或者是A2O+生物曝氣濾池，或是前兩者結合。

　　在工藝選型方面應充分考慮進(jìn)水水質(zhì)和排放標準，同時(shí)結合各大污水處理廠(chǎng)的云因監測數據分析，利用大數據分析，來(lái)確定工藝選型;同時(shí)還應考慮用地條件，一般地埋式污水處理廠(chǎng)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)便于設計布置，因此國內大量的地埋式污水處理廠(chǎng)采用MBR工藝，具有工藝流程短，出水水質(zhì)好等特點(diǎn)，但同時(shí)具有建設、運營(yíng)成本高的特點(diǎn)，因此也有很多大型地埋式污水處理廠(chǎng)還是選用A2O工藝;這需要綜合比擬，同時(shí)還應結合業(yè)主的管理水平并參考業(yè)主方的意見(jiàn)進(jìn)行確定。

　　地埋式污水處理廠(chǎng)設計中目前存在兩大問(wèn)題，一是缺少地埋式污水處理廠(chǎng)的通風(fēng)規范標準。由于地埋式污水處理廠(chǎng)構筑物全部或大多數集中在地下封閉空間，需要充分考慮人工照明和機械通風(fēng)，但目前通風(fēng)無(wú)地埋式污水處理廠(chǎng)國家標準，設計上一般參考民用建筑標準，通過(guò)已建成污水處理廠(chǎng)來(lái)看，很多廠(chǎng)通風(fēng)效果還是略差，易出現安全事故;二是消防設計缺少地埋式污水處理廠(chǎng)標準，按照民用地下建筑規范一般消防分區不大于1000?，依據地下車(chē)庫標準一般不大于4000?，但需要設計噴淋設施，目前有些地區消防管控嚴格地按前者設計，有些地區采用2000?左右的方案，但即使是這樣，依然會(huì )導致操作層被分割的非常密集，運營(yíng)管理難度大。在設計中應做好地方政府、消防部門(mén)的協(xié)調個(gè)工作，最好是能根據工藝單體進(jìn)行劃分。

　　三、地埋式污水處理廠(chǎng)施工

　　地埋式污水處理廠(chǎng)施工有別于傳統的地上式污水處理廠(chǎng)，在施工方面具有以下特點(diǎn)：

　　(1)地埋式污水處理廠(chǎng)占地面積小，一般只有傳統污水處理廠(chǎng)的1/3，然而這也給施工帶來(lái)了很大的難度，除去深基坑，地上可以利用的空間十分有限，材料的儲備、加工、廠(chǎng)內運輸難度都非常大。

　　以合肥市清溪凈水廠(chǎng)為例，清溪凈水廠(chǎng)原為望塘污水處理廠(chǎng)三期工程，后因采用PPP模式建設，更名為合肥市清溪凈水廠(chǎng)，原望塘污水處理廠(chǎng)一期二期總規模18萬(wàn)m3/d，占地約275畝地，而采用地埋式設計的清溪凈水廠(chǎng)暫占地僅90畝，除去深基坑以后，原設計上口僅南側和北側部分區域可修建臨時(shí)施工便道，其他位置尺寸不足3m，東西兩側上下通道外壁更是緊貼紅線(xiàn)設計，材料設備無(wú)法運送至施工部位。后經(jīng)我單位參與設計優(yōu)化，通過(guò)將支護樁作為池壁外模板，縮小二級平臺，調整放坡比例、兩側車(chē)道延后施工等方法，實(shí)現箱體四周的連續環(huán)狀道路，打通了施工機械設備和材料運輸的生命通道，為施工提供有力的保障。

　　本工程混凝土用量約15萬(wàn)m3，鋼筋用量約1.8萬(wàn)t，模板高達26萬(wàn)?，腳手架高峰時(shí)期超過(guò)200萬(wàn)m，周轉材料現場(chǎng)儲存場(chǎng)地、鋼筋、模板加工場(chǎng)地都要進(jìn)行合理的規劃，為了更為合理的布置場(chǎng)地，發(fā)揮有限空間的吞吐能力，本項目采用BIM技術(shù)進(jìn)行三維場(chǎng)地布置，所有加工機械，加工棚，結構、道路、周邊高壓線(xiàn)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(chǎng)區布置時(shí)，同時(shí)兼顧了結構內的材料運輸，工程共布置6臺塔吊，為了保證塔吊的有效利用率，實(shí)現最大的覆蓋范圍，塔吊直接布置在箱體內，經(jīng)驗算并與設計溝通后，利用箱體底板作為塔吊基礎，最終塔吊覆蓋面積可達箱體面積95%以上，由于是水工構筑物，頂部又做景觀(guān)綠化，結構每一層的梁板位置、尺寸均不一樣，同時(shí)還有管廊、渠道等，塔吊在布置時(shí)需要兼顧錯開(kāi)，為了方便布置，防止出錯，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(chǎng)區模型、塔吊模型進(jìn)行整合，通過(guò)三維可視化，一次性判斷塔吊與各層構配件的位置關(guān)系，將塔吊洞口設置在只有板結構的位置，同時(shí)規避掉廠(chǎng)區附近的高壓線(xiàn)、行道樹(shù)等，還可以模擬塔吊對加工廠(chǎng)成品區的覆蓋情況，使得塔吊布置十分合理。

　　(2)由于工程采用全地埋式設計，工程設計較為集約化，水處理構筑物、操作空間、地下交通、綜合管線(xiàn)均集中在一個(gè)地下箱體內部，埋設于地下，因此需要進(jìn)行基坑支護，而且一般地埋式污水處理廠(chǎng)的基坑都具有面積大、深度深的特點(diǎn)，設計難度和施工難度都比較大。此外因污水處理構筑物隔墻多、渠道多、如果基坑采用內支撐設計，施工難度更大，格構柱、支撐梁與結構沖突很難避免。

　　昆山北區污水處理廠(chǎng)三期擴建工程，深基坑采用的是灌注樁+水泥攪拌樁+內支撐的形式，內支撐設計標高位于構筑物中板下3m位置，施工時(shí)，必須要解撐，如果要施工至撐下，等結構混凝土強度達到后，解撐，工期將會(huì )受到很大的影響，且未施工中板時(shí)外墻為懸臂結構，拆撐時(shí)對結構會(huì )產(chǎn)生很大的影響，設計上將底板外挑延伸至樁邊，作為置換支撐，底板混凝土強度達到70%后拆除支撐。雖然昆山問(wèn)題得到解決，但其基坑深度較淺內支撐對地下箱體施工效率和安全的影響不容忽視，在基坑設計時(shí)，必須充分考慮箱體結構設計，考慮施工的順序，確定換撐方案。

　　清溪凈水廠(chǎng)項目采用的是咬合灌注樁+預應力錨索支護體系，有效避免了內支撐的影響，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(chǎng)土方總量約20萬(wàn)m3，合肥清溪凈水廠(chǎng)土方外運量高達70萬(wàn)m3，尤其是國家環(huán)保督查越來(lái)越嚴格，土方外運將受到極大地限制，土方工程成為影響工期的較大因素。

　　尤其是清溪凈水廠(chǎng)2016年全年有效出土天數僅有85天，給工程進(jìn)度帶來(lái)了很大的影響。

　　由于廠(chǎng)區占地面積小，地上空間有限，廠(chǎng)內臨時(shí)堆放土方，基本不可能，土方平衡無(wú)從談起，后期基坑和頂部填土還需要外購土方。我公司一方面從土方開(kāi)挖方案，運輸通道上進(jìn)行優(yōu)化，對土質(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，最大單天出土量達1萬(wàn)m3。另一方面在業(yè)主以及我單位的共同努力下，向環(huán)保、城管部門(mén)溝通，爭取出土時(shí)間，多方尋找棄土場(chǎng)，保證外運效率。

　　(4)因為集約化的設計，各水處理構筑物集中在一個(gè)箱體內部，需要分區施工，而各單體、各分區之間沒(méi)有過(guò)度空間，施工集中在一塊，施工相互干擾，且一般工期都較緊，材料運輸沖突，嚴重制約工程進(jìn)度。

　　兩個(gè)水廠(chǎng)施工時(shí)，我們均利用結構施工縫、膨脹加強帶或者后澆帶對箱體進(jìn)行分區施工，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)隊伍進(jìn)行施工，各個(gè)勞務(wù)作業(yè)隊伍之間往往互不相讓?zhuān)谑┕た臻g上、運輸設備上都爭搶不休。

　　(5)地埋式污水處理廠(chǎng)綜合管線(xiàn)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)很多地方需要設置起重設備，從設計角度的碰撞規避、施工工序的合理組織、各專(zhuān)業(yè)交叉施工要求很高。有些設備管道需要在土建施工過(guò)程中就提前就位或先放入單體。

　　綜合管線(xiàn)施工方面，利用BIM軟件進(jìn)行碰撞分析，找出各管線(xiàn)之間以及其余結構之間的碰撞關(guān)系，本著(zhù)小讓大，弱讓強的修改原則，在設計階段就予以規避，避免了后期大量變更改動(dòng)給工期帶來(lái)的影響。在施工時(shí)各管線(xiàn)的施工順序要進(jìn)行合理的安排，先下后上，先內后外，需要統籌管理，不能隨意施工。

　　(6)由于箱體全部設置在地下，箱體又是超長(cháng)混凝土結構，易產(chǎn)生變形和收縮裂縫，混凝土抗滲控制難度高，地下箱體的防水、防漏控制要求很高。

　　設計院為了消除滲水、漏水隱患，箱體構筑物一般盡量減少設置伸縮縫，而是采用膨脹加強帶或后澆帶的方式控制混凝土收縮裂縫。

　　昆山污水廠(chǎng)箱體混凝土地下部分為C30P8混凝土，地面上部為C40P8混凝土。清溪水廠(chǎng)采用的全部是C40P8混凝土。在混凝土裂縫控制上，嚴格按照大體積混凝土施工規范進(jìn)行配合比設計和制定施工方案。通過(guò)添加微膨脹外加劑和抗裂纖維補償混凝土收縮和抗裂，增加粉煤灰用量降低水泥用量，減少水化熱。施工時(shí)，對混凝土進(jìn)行測溫檢測，大體積混凝土預埋冷凝管，池壁模板根據測溫數據延緩拆模時(shí)間，而不是按照經(jīng)驗拆除。在每一次施工分區，一般控制寬度小于25m(單向)。然而最后還是沒(méi)有完全避免收縮裂縫的產(chǎn)生，分析歸類(lèi)有以下三類(lèi)：①采用C40混凝凝土較C30明顯偏多;②外墻在填土后產(chǎn)生裂縫;③構筑物與車(chē)道連接處混凝土外墻結束，改磚砌體變化位置放射性裂縫，經(jīng)后期分析是由于剛性約束發(fā)生變化產(chǎn)生。建議設計上水平筋優(yōu)先考慮設置在立筋外側，施工時(shí)應嚴格控制混凝土保護層，外墻填土時(shí)分次回填，不得采用機械碾壓;在剛性約束發(fā)生變化的位置增加抗裂加強筋。

　　(7)由于地埋式臭氣需要收集處理，水處理構筑物基本上需要做封閉處理，有別于一般的敞口式污水廠(chǎng)，只是在一些必要的地方預留了一些檢修、吊裝孔，而二層的水處理構筑物高度高，周轉材料的消耗量非常大，混凝土完成后，周轉材料的拆除、轉運難度非常大，耗時(shí)費力。

　　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)現大量周轉使用。待箱體主體完工時(shí)，一次性投入的大量材料拆除外運，將成為一大難題。主體施工期間應考慮拆除外運通道走向，應及時(shí)與設計溝通增加永久或臨時(shí)預留洞口設計，洞口預留位置考慮上下統一，避開(kāi)隔墻，便于封堵且不影響主體結構質(zhì)量和安全的原則，此種辦法能大大提高工作效率。

　　清溪凈水廠(chǎng)項目在我項目部合理組織下創(chuàng )下一個(gè)月歸還120萬(wàn)米腳手架鋼管、60萬(wàn)枚扣減，20萬(wàn)個(gè)頂托的記錄，轉運出6萬(wàn)?模板，得到業(yè)主的肯定與表?yè)P。

　　(8)BIM技術(shù)應用輔助設計施工。我們兩個(gè)污水處理廠(chǎng)均應用了BIM技術(shù)，開(kāi)工初期進(jìn)行設計優(yōu)化與圖紙會(huì )審，解決綜合管線(xiàn)之間、管線(xiàn)設備與結構之間的沖突問(wèn)題，成功規避掉了多項設計沖突，施工場(chǎng)地三維布置、優(yōu)化塔吊設置、地下障礙物分析等、后期利用三維算量軟件實(shí)現工程量的電算、利用模型進(jìn)行三維技術(shù)交底、討論施工方案、施工進(jìn)度模擬演示等

　　四、結束語(yǔ)

　　隨著(zhù)國家對環(huán)保的重視以及老百姓環(huán)保意思的加強，地埋式污水處理廠(chǎng)將是今后大中型城市污水處理廠(chǎng)建設的主流，各方面的經(jīng)驗也將越來(lái)越豐富，以上我的總結也是聆聽(tīng)各界專(zhuān)家的意見(jiàn)后的一些體會(huì )，供大家參考。(來(lái)源：中鐵上海工程局集團有限公司)