水廠(chǎng)新建項(xiàng)目建筑及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案第一章項(xiàng)目總體定位與邊界條件1.1功能定位本工程為××市第三水廠(chǎng)新建項(xiàng)目，一期規(guī)模20萬(wàn)m3/d，遠(yuǎn)期40萬(wàn)m3/d，以“常規(guī)+深度”處理工藝為核心，兼顧臭氧生物活性炭（O?BAC）應(yīng)急擴(kuò)容接口。建筑與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須滿(mǎn)足《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB57492022）水質(zhì)目標(biāo)，同時(shí)預(yù)留未來(lái)原水水質(zhì)惡化至Ⅳ類(lèi)時(shí)的提標(biāo)可能。1.2紅線(xiàn)與地形紅線(xiàn)呈不規(guī)則梯形，南北向最大縱坡3.2%，東西向橫坡1.8%。場(chǎng)地內(nèi)存在一條現(xiàn)狀DN1800原水管、一條110kV高壓走廊及一處清代縣保古井。設(shè)計(jì)須保證原水管正常輸水、高壓線(xiàn)邊導(dǎo)線(xiàn)15m保護(hù)距離、古井本體5m隔離帶。1.3氣象與地質(zhì)抗震設(shè)防烈度7度（0.15g），設(shè)計(jì)地震分組第二組；基本風(fēng)壓0.45kN/m2，雪壓0.30kN/m2；地下水類(lèi)型為第四系孔隙潛水，穩(wěn)定水位埋深1.9～2.4m，對(duì)混凝土具微腐蝕性（SO?2?450mg/L）。持力層為③2粉質(zhì)黏土，fak=180kPa，下伏④1中砂層fak=220kPa，可作為樁端持力層。1.4設(shè)計(jì)使用年限與安全等級(jí)主體結(jié)構(gòu)50年，膜車(chē)間及臭氧制備間等接觸強(qiáng)氧化劑部位30年；建筑安全等級(jí)二級(jí)，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)γ?=1.0；液氯庫(kù)、臭氧車(chē)間抗震設(shè)防類(lèi)別乙類(lèi)，其余丙類(lèi)。第二章總圖與交通組織2.1總平面分區(qū)自北向南依次布置：廠(chǎng)前區(qū)（綜合樓、門(mén)衛(wèi)）、預(yù)處理區(qū)（折板絮凝平流沉淀池）、深度處理區(qū)（O?BAC車(chē)間）、清水池及送水泵房、排泥水調(diào)節(jié)及污泥脫水區(qū)、輔助生產(chǎn)區(qū)（加氯加藥、臭氧制備、變電站）。各區(qū)間距≥12m，滿(mǎn)足消防車(chē)道≥4m×4m要求。2.2豎向設(shè)計(jì)采用“南高北低”階梯式布置，廠(chǎng)內(nèi)絕對(duì)標(biāo)高由北側(cè)城市道路中心線(xiàn)標(biāo)高（23.85m）向南抬升至25.30m，減少土方外運(yùn)3.2萬(wàn)m3。雨水經(jīng)明溝→格柵井→沉淀塘→市政管網(wǎng)，重現(xiàn)期P=3a，徑流系數(shù)ψ=0.55。2.3交通流線(xiàn)原料運(yùn)輸（活性炭、PAC）設(shè)獨(dú)立物流門(mén)，與人流門(mén)間距>50m；液氯槽車(chē)設(shè)置專(zhuān)用回轉(zhuǎn)場(chǎng)，回轉(zhuǎn)半徑15m；脫水后泥餅外運(yùn)通道寬度7m，坡度≤5%，轉(zhuǎn)彎半徑12m。第三章建筑單體設(shè)計(jì)3.1綜合樓（建筑面積3890m2，地上4層）3.1.1功能平面一層：營(yíng)業(yè)大廳、水質(zhì)自助查詢(xún)、24h自助繳費(fèi)；二層：生產(chǎn)調(diào)度中心（含DLP大屏55m2）、機(jī)房；三層：化驗(yàn)中心（ICPMS、LCMS/MS、兩蟲(chóng)檢測(cè)室）；四層：應(yīng)急指揮及專(zhuān)家會(huì)商。3.1.2空間凈高與荷載調(diào)度中心凈高4.5m，活荷載4.0kN/m2；化驗(yàn)室凈高3.9m，活荷載3.5kN/m2；樓板采用350mm厚現(xiàn)澆空心樓蓋，內(nèi)置GBF高強(qiáng)薄壁管，自重減輕22%。3.1.3防腐蝕構(gòu)造臭氧制備間內(nèi)墻、頂棚采用氟碳涂層鋁板，耐臭氧濃度≥200ppm；地面3mm乙烯基酯玻璃鋼隔離層+導(dǎo)電銅箔網(wǎng)，表面電阻≤1×10?Ω，滿(mǎn)足《導(dǎo)（防）靜電地面設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB505152010）。3.2O?BAC車(chē)間（建筑面積5120m2，單層門(mén)式剛架）3.2.1工藝對(duì)建筑的要求炭池單格平面尺寸9m×8.1m，共12格，操作閥門(mén)井深4.5m，導(dǎo)致基坑挖深6.7m。車(chē)間內(nèi)設(shè)置3t防爆電動(dòng)單梁起重機(jī)2臺(tái)，軌頂標(biāo)高8.0m。3.2.2通風(fēng)與防爆換氣次數(shù)≥12次/h，采用屋頂防爆風(fēng)機(jī)（ExdIIBT4），與臭氧泄漏報(bào)警聯(lián)動(dòng)；地面設(shè)0.5%坡度坡向集液溝，溝內(nèi)敷設(shè)PPH耐臭氧管，集中至應(yīng)急中和池（Na?S?O?溶液）。3.3清水池（2座，單座有效容積13500m3）3.3.1結(jié)構(gòu)形式半地下式鋼筋混凝土，平面尺寸65m×42m，池深5.5m；采用無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力環(huán)向壁板，C40混凝土，抗?jié)B等級(jí)P8，預(yù)應(yīng)力鋼絞線(xiàn)fptk=1860MPa，張拉控制應(yīng)力0.75fptk。3.3.2變形縫與止水縱向設(shè)兩條變形縫，縫內(nèi)采用350mm寬鋼邊橡膠止水帶+雙組分聚硫密封膏；底板與壁板交界處設(shè)3mm厚不銹鋼U型止水鋼板，雙面滿(mǎn)焊。第四章結(jié)構(gòu)體系與計(jì)算4.1地基處理綜合樓及臭氧車(chē)間采用φ500mm預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁（PHCAB500125），樁長(zhǎng)18～22m，單樁豎向承載力特征值Ra=1200kN，以④1中砂為樁端持力層；清水池區(qū)域采用φ400mm水泥攪拌樁格柵布置，置換率m=0.22，復(fù)合地基承載力fspk=160kPa，減少差異沉降。4.2上部結(jié)構(gòu)選型綜合樓為現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架抗震墻結(jié)構(gòu)，框架抗震等級(jí)三級(jí)，抗震墻二級(jí)；O?BAC車(chē)間為門(mén)式剛架，梁柱采用Q355B，檁條Q235B，屋面坡度1/15，設(shè)置縱向水平支撐及柱間支撐，柱腳采用外露式剛接。4.3抗震計(jì)算（YJK2023版）4.3.1模型參數(shù)場(chǎng)地類(lèi)別Ⅲ類(lèi)，特征周期Tg=0.55s；多遇地震影響系數(shù)αmax=0.08；阻尼比0.05。4.3.2主要指標(biāo)綜合樓：X向最大層間位移角1/1050，Y向1/980；扭轉(zhuǎn)位移比1.25；剛重比EJd/GH2=3.6>2.7，滿(mǎn)足整體穩(wěn)定；框架柱軸壓比≤0.75，抗震墻軸壓比≤0.50。4.4水池結(jié)構(gòu)計(jì)算（MIDASGen2022）4.4.1荷載組合1.2D+1.4L+1.4H（池內(nèi)滿(mǎn)水）+1.4Fwp（池外地下水）1.2D+1.4W+1.4H（半池水）+1.4Fwp4.4.2壁板彎矩最大彎矩出現(xiàn)在底板角隅，Mmax=285kN·m/m，配筋采用HRB400Φ18@100雙層雙向，裂縫寬度驗(yàn)算ωmax=0.18mm＜0.20mm，滿(mǎn)足二類(lèi)環(huán)境要求。4.5抗浮驗(yàn)算清水池空池工況下，抗浮安全系數(shù)Kf=1.42>1.05，不滿(mǎn)足；采取池頂覆土1.2m+池底抗拔錨桿（φ25HRB400，L=4m，@2m×2m）綜合抗浮，Kf提升至1.35，滿(mǎn)足規(guī)范。第五章耐久性、防腐蝕與材料5.1混凝土耐久性指標(biāo)|構(gòu)件部位|水膠比|強(qiáng)度等級(jí)|抗?jié)B等級(jí)|氯離子擴(kuò)散系數(shù)DRCM(×10?12m2/s)|堿含量kg/m3|||||||||清水池底板|0.36|C40|P8|≤800|≤2.5||臭氧接觸池壁板|0.32|C45|P10|≤700|≤2.0|5.2鋼筋與鋼材普通鋼筋HRB400E，屈強(qiáng)比≤1.25，最大力下總伸長(zhǎng)率≥9%；鋼材Q355B，厚度≤40mm，碳當(dāng)量CEV≤0.43%，20℃沖擊功≥34J。5.3防腐涂層門(mén)式剛架梁柱采用環(huán)氧富鋅底漆（80μm）+環(huán)氧云鐵中間漆（120μm）+脂肪族聚氨酯面漆（80μm），總干膜厚度280μm，防腐年限>15a；處于C4腐蝕環(huán)境。第六章施工階段關(guān)鍵技術(shù)6.1深基坑（臭氧接觸池6.7m）6.1.1圍護(hù)方案采用φ800mm@1000mm鉆孔灌注樁+三道φ609×16鋼支撐，支撐水平間距4.5m，豎向間距2.8m；坑外設(shè)φ850mm三軸水泥攪拌樁止水帷幕，搭接200mm，水泥摻量22%。6.1.2監(jiān)測(cè)控制頂部位移≤0.3%H且≤30mm；周邊地面沉降≤0.2%H且≤20mm；支撐軸力報(bào)警值0.8fyd×A。每天6:00、18:00兩次人工讀數(shù)，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳至“云基坑”平臺(tái)，超預(yù)警值即啟動(dòng)“黃橙紅”三級(jí)響應(yīng)：黃色：加密監(jiān)測(cè)至1次/4h，限制坑邊荷載；橙色：支撐補(bǔ)施加10%預(yù)應(yīng)力，坑外雙液注漿加固；紅色：立即回填反壓，啟動(dòng)應(yīng)急搶險(xiǎn)隊(duì)（隊(duì)伍常駐現(xiàn)場(chǎng)12人）。6.2大體積混凝土（清水池底板厚800mm）6.2.1配合比P·O42.5水泥+Ⅰ級(jí)粉煤灰20%+S95礦粉10%，水膠比0.36，砂率38%，高效緩凝減水劑摻量1.2%，初凝時(shí)間12h。6.2.2溫控措施采用“跳倉(cāng)法”分4×4=16倉(cāng)，每倉(cāng)平面≤20m×20m，間隔7d封閉；埋設(shè)φ40mm循環(huán)冷卻水管，水平間距0.9m，通水流量20L/min，控制溫升≤35℃，里表溫差≤20℃；保溫保濕養(yǎng)護(hù)14d，覆蓋雙層土工布+塑料薄膜，實(shí)測(cè)最高溫度68.5℃，無(wú)有害裂縫。6.3預(yù)應(yīng)力壁板張拉6.3.1張拉順序隔一拉一，對(duì)稱(chēng)張拉，0→0.1σcon（量伸長(zhǎng)值）→0.75σcon（持荷2min）→錨固；σcon=1395MPa。6.3.2摩擦損失測(cè)定埋設(shè)3組鋼弦式傳感器，實(shí)測(cè)平均摩擦系數(shù)μ=0.18，偏差系數(shù)κ=0.012，與設(shè)計(jì)值（μ=0.20，κ=0.015）相比，張拉力富余3.5%，滿(mǎn)足要求。第七章給排水、暖通與動(dòng)力7.1廠(chǎng)區(qū)給水自清水池引DN200支管，經(jīng)紫外消毒后供廠(chǎng)區(qū)，水壓0.35MPa；設(shè)倒流防止器，防止交叉污染。7.2排水系統(tǒng)雨污分流：生產(chǎn)廢水（沉淀池排泥水、濾池反沖洗水）經(jīng)調(diào)節(jié)池→濃縮池→離心脫水機(jī)，濾液SS≤30mg/L后回用；生活污水經(jīng)化糞池→一體化生化設(shè)備（MBR）→回用于綠化，回用率≥90%。7.3暖通臭氧配電間設(shè)全年制冷，室內(nèi)環(huán)境溫度≤28℃，相對(duì)濕度≤60%；采用風(fēng)冷恒溫恒濕空調(diào)，制冷量40kW，備用機(jī)組N+1；送風(fēng)管道采用304不銹鋼，法蘭跨接銅編織線(xiàn)，防止臭氧腐蝕。7.4動(dòng)力空壓機(jī)3臺(tái)（2用1備），排氣量6m3/min，壓力0.85MPa；壓縮空氣經(jīng)冷干機(jī)+精密過(guò)濾器（0.01μm）后，臭氧發(fā)生器入口露點(diǎn)≤40℃。第八章消防與安全生產(chǎn)8.1消防設(shè)計(jì)8.1.1火災(zāi)危險(xiǎn)性類(lèi)別臭氧制備間乙類(lèi)，液氯庫(kù)甲類(lèi)，其余為丙類(lèi)。8.1.2水量同一時(shí)間火災(zāi)次數(shù)1次，室外消火栓30L/s，室內(nèi)10L/s，火災(zāi)延續(xù)時(shí)間2h；消防水池300m3，與清水池共用，采取虹吸破壞管保證不被動(dòng)用。8.1.3特殊滅火液氯庫(kù)設(shè)自動(dòng)噴淋+堿液噴淋塔（15%NaOH），漏氯報(bào)警≥1ppm啟動(dòng)；電控柜采用IG541氣體滅火，噴放時(shí)間≤60s，浸漬時(shí)間10min。8.2安全生產(chǎn)制度8.2.1危險(xiǎn)作業(yè)許可動(dòng)火、受限空間、吊裝、臨時(shí)用電四類(lèi)作業(yè)執(zhí)行“作業(yè)票”制度，審批鏈：作業(yè)負(fù)責(zé)人→安全員→項(xiàng)目副經(jīng)理→總監(jiān)理工程師，未經(jīng)批準(zhǔn)嚴(yán)禁作業(yè)。8.2.2液氯泄漏應(yīng)急預(yù)案（1）發(fā)現(xiàn)者立即佩戴正壓式呼吸器，按下庫(kù)外EStop，停液氯蒸發(fā)器；（2）啟動(dòng)堿液噴淋，關(guān)閉圍堰排水閥，形成液封；（3）疏散半徑300m，下風(fēng)向500m；（4）應(yīng)急搶修組穿A級(jí)防化服堵漏，使用專(zhuān)用氯氣捕集器（Ca(ClO)?反應(yīng)塔）；（5）監(jiān)測(cè)<1ppm方可解除警戒。第九章綠色建造與BIM應(yīng)用9.1綠色建造指標(biāo)建筑垃圾產(chǎn)生量≤350t/萬(wàn)m2，回收率≥55%；施工噪聲晝間≤70dB(A)，夜間≤55dB(A)；臨時(shí)用地綠化率≥20%。9.2BIM實(shí)施流程（1）建模深度：LOD400，構(gòu)件細(xì)化至鋼筋排布、預(yù)埋吊點(diǎn)；（2）碰撞檢查：土建工藝暖通三專(zhuān)業(yè)綜合，共發(fā)現(xiàn)碰撞312處，提前解決率98%；（3）4D模擬：關(guān)聯(lián)Project計(jì)劃，識(shí)別關(guān)鍵路徑，優(yōu)化后縮短工期18d；（4）無(wú)人機(jī)+激光雷達(dá)掃描，復(fù)核清水池壁板預(yù)應(yīng)力張拉后變形，誤差≤3mm。第十章質(zhì)量驗(yàn)收與移交10.1驗(yàn)收劃分單位工程6個(gè)，分部工程38個(gè)，分項(xiàng)工程216個(gè)；檢驗(yàn)批按《給水排水構(gòu)筑物工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GB501412022）執(zhí)行。10.2功能性試驗(yàn)清水池滿(mǎn)水試驗(yàn)：分三次注水，每次1/3，水位上升速度≤2m/d，48h后外觀(guān)無(wú)滲漏，蒸發(fā)量修正后滲水量q=0.72L/(m2·d)＜2L/(m2·d)，合格；臭氧管道氣密性：試驗(yàn)壓力0.6MPa，24h壓降≤0.02MPa，肥皂水檢測(cè)無(wú)氣泡；結(jié)構(gòu)實(shí)體檢測(cè)：回彈取芯法，C40混凝土芯樣強(qiáng)度48.6MPa，碳化深度0mm，滿(mǎn)足。10.3移交清單（1）竣工圖（DWG+PDF）共312份；（2）設(shè)備說(shuō)明書(shū)、軟件備份（PLC、DCS、臭氧發(fā)生器）加密U盤(pán)2套；（3）預(yù)應(yīng)力張拉原始記錄、傳感器數(shù)據(jù)光盤(pán)；（4）質(zhì)量終身責(zé)任信息檔案，二維碼標(biāo)識(shí)在主要單體入口。第十一章運(yùn)行維護(hù)手冊(cè)（節(jié)選）11.1臭氧車(chē)間每季度用臭氧檢測(cè)儀（BMT964）校核探頭，誤差>5%即更換；每年對(duì)不銹鋼管道做渦流探傷，重點(diǎn)檢查焊縫熱影響區(qū)；五年后委托第三方做防腐涂層厚度檢測(cè)，<200μm需補(bǔ)涂。11.2清水池每三年放空一次，檢查壁板裂縫、預(yù)應(yīng)力錨具銹蝕；發(fā)現(xiàn)裂縫>0.2mm，采用低壓注漿（改性環(huán)氧漿液），壓力0.2MPa；錨具銹蝕>5%面積，更換夾片并重新張拉至設(shè)計(jì)值。第十二章經(jīng)濟(jì)性與風(fēng)險(xiǎn)分析12.1經(jīng)濟(jì)指標(biāo)建筑及結(jié)構(gòu)部分概算3.86億元，單位造價(jià)1930元/m3·d；其中樁基占14%，土建占46%，預(yù)應(yīng)力及防腐占18%，綠