水池結(jié)構(gòu)設(shè)計中的要點(diǎn)分析

1、水池結(jié)構(gòu)設(shè)計中的要點(diǎn)分析【摘 要】水池是給水、排水水處理工程中最重要的土建工程，水池結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性對水池的結(jié)構(gòu)安全及造價有重要的影響，而在一座水處理廠中，水池構(gòu)筑物在工藝環(huán)節(jié)及總造價中占有較大比例。鑒于此，本文對水池結(jié)構(gòu)設(shè)計中的要點(diǎn)進(jìn)行了分析。 【關(guān)鍵詞】水池；結(jié)構(gòu)設(shè)計；要點(diǎn) 一、前言 水池結(jié)構(gòu)屬于市政給、排水工程中的特種結(jié)構(gòu)， 水池是給、排水工程中的重要構(gòu)筑物，它既不同于一般的建筑結(jié)構(gòu)，也有別于一般的水工結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)型式和荷載條件比較復(fù)雜，大部分都是采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系，其承受的荷載主要有水壓力、土壓力和溫度應(yīng)力等。水池結(jié)構(gòu)的設(shè)計應(yīng)符合相關(guān)的設(shè)計規(guī)范，每座水池的結(jié)構(gòu)方案都要進(jìn)行相應(yīng)的荷載分

2、析、強(qiáng)度分析、耐久性分析并應(yīng)按照工程的地質(zhì)條件、荷載條件以及水文地質(zhì)條件來考慮結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。水池的設(shè)計有其特定的要求，如抗?jié)B、抗裂、抗凍等，本文針對水池結(jié)構(gòu)設(shè)計中涉及到的這些重要問題行了簡單的分析探討。 二、水池結(jié)構(gòu)設(shè)計中的要點(diǎn) 1、地下水位對水池設(shè)計的影響 水池的設(shè)計與地下水位的標(biāo)高密切相關(guān)。由于地下水位未掌握好而引起結(jié)構(gòu)選型錯誤及抗浮不夠等工程事故時有發(fā)生。根據(jù)現(xiàn)行國家設(shè)計規(guī)范，地下水位應(yīng)根據(jù)地方水文資料，考慮可能出現(xiàn)的最高地下水位，一般設(shè)計均取用水文資料的最高地下水位。在50年設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)，一般水工構(gòu)筑物地下水可變作用的取用按“工程結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)”原則確定，不考慮罕遇洪水的偶然作

3、用。但值得注意的是，有些工程地質(zhì)勘察報告所提供的地下水位未能從地方水文資料分析得出，而僅反映勘測期間的地下水位情況。如果詳勘在當(dāng)?shù)乜菟谶M(jìn)行，所提供的地下水位標(biāo)高將無法被設(shè)計取用，或?qū)е陆Y(jié)構(gòu)計算的失誤。所以結(jié)構(gòu)設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)詳細(xì)了解當(dāng)?shù)氐乃那闆r，對未滿足設(shè)計要求的地質(zhì)勘察報告要求予以補(bǔ)充。要求考慮當(dāng)?shù)赜袩o暴雨、臺風(fēng)的影響，是否會出現(xiàn)由于地表水不能及時排除而引起的地下水位提高。土建專業(yè)設(shè)計人員應(yīng)該對地下水位和地質(zhì)勘探的情況進(jìn)行綜合考慮，與水工藝專業(yè)設(shè)計人員一起決定水池的基底標(biāo)高，綜合工藝流程、運(yùn)營成本、土建造價等多方面因素制定方案。例如當(dāng)?shù)刭|(zhì)情況不太理想或地下水位較高時，設(shè)計人員應(yīng)該考慮是否可以

4、適當(dāng)提高基底標(biāo)高，減少浮力對水池的影響及避開軟弱地基層。 2、強(qiáng)度設(shè)計 水池強(qiáng)度設(shè)計關(guān)鍵在于安全系數(shù)的取值，水池頂板強(qiáng)度設(shè)計的附加安全系數(shù)：水池頂板所承受的荷載有自重荷載、覆土荷載、室外地面荷載等，其中自重和覆土重所占比例最大。由于土的容重隨密度和含水量而變，其變化很大，因此，附加安全系數(shù)取1.0是合適的。池壁強(qiáng)度設(shè)計的附加安全系數(shù)：池壁主要承受土壓力和水壓力，水深一般取滿池計算，水的容重差別極小。土壓力強(qiáng)度一般用朗肯主動土壓力理論，是略偏大的。從而說明池壁荷載的取值一般是高限，且變化很小，因此，附加安全系數(shù)取0.9，即能滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計要求。底板強(qiáng)度設(shè)計的附加系數(shù)：池底實際上是與地基共同工作的，

5、一般情況下計算水壓力及均布荷載均偏大，因此底板強(qiáng)度設(shè)計的附加安全系數(shù)取0.9，即能滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計要求。 3、水池抗凍設(shè)計 改良持力層地基土是水池抗凍設(shè)計的主要措施，改變水池結(jié)構(gòu)基底的土質(zhì)量，主要有換土墊層和強(qiáng)夯兩種方法。改變地基土基本結(jié)構(gòu)的辦法是進(jìn)行水池持力層地基土換填，就是將原有的細(xì)顆粒土體挖走，用大顆粒的土體填入水池的基底。這種換填工程量較大，換填厚度一般要大于等于凍土深度。如果在凍土深度小的地區(qū)使用尚可，若在凍土深度較大的地區(qū)使用，往往工程量是很大的。通常的地基土換填主要是針對凍脹敏感的地基土，如淤泥質(zhì)粘土，其排水性能差，毛細(xì)作用旺盛，一旦地下水位較高，地基土凍脹破壞加劇，此時，除采用排水

6、設(shè)施降低地下水位外，可用小于0.05mm粒徑的砂礫料或者風(fēng)積砂置換地基土層。置換層的厚度隨土質(zhì)條件變化，一般不宜小于30cm。經(jīng)過砂礫置換之后，可阻斷毛細(xì)水分聯(lián)系，起到了減輕凍脹危害程度的作用。地基土夯實是通過對水池結(jié)構(gòu)基底持力層夯擊，從而提高地基土的干密度，防止水池外部地下水滲入地基土，是控制地下水位的最直接措施。在水池施工過程中，將地基土翻松2030cm后夯實，使干容度達(dá)1.61.7t/m3以上，就能降低水池外地下水對水池結(jié)構(gòu)的侵襲，從而達(dá)到預(yù)防凍脹破壞的作用。 4、水池抗裂設(shè)計 根據(jù)對已建成水池所作的調(diào)查，水池裂縫一般為豎向裂縫。這些裂縫有兩種：一是貫穿性裂縫，由混凝土收縮引起的；二是出

7、現(xiàn)于池壁外側(cè)的表面裂縫，其逐步擴(kuò)伸至全截面。另外在工程實踐中發(fā)現(xiàn)，所有的外挑現(xiàn)澆走道板都產(chǎn)生嚴(yán)重裂縫，并隨之?dāng)U展到池壁，因此，有必要考慮到預(yù)制裝配式走道板，或作現(xiàn)澆走道板，每隔3 m4 m設(shè)伸縮縫一道。很多鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的破壞都是由裂縫開始的，對裂縫形成的原因、預(yù)防以及處理必須重視，特別是要避免和控制有害貫穿性裂縫的出現(xiàn)。在我國現(xiàn)在的施工技術(shù)水平條件下，水池是不可能一次澆筑完成的，必須要設(shè)置水平施工縫，分段進(jìn)行施工。如果施工過程中施工縫處理得不好，很容易導(dǎo)致水池表面凹凸不平，麻面多、上下段池壁錯開甚至滲漏水等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響到以后使用。水池裂縫計算時，由于潮濕環(huán)境下混凝土干縮性較小，其裂縫增大系

8、數(shù)取值可以適當(dāng)減小，取1.8較為合適。在選用鋼筋強(qiáng)度等級時，雖然受裂縫寬度的限制，不能充分發(fā)揮其強(qiáng)度作用，但由于級鋼筋比級鋼用量可減少20%，所以采用級鋼筋在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上都比較合理。 5、水池抗浮設(shè)計 目前在抗浮設(shè)計中常用方法有自重抗浮、壓重抗浮、基底配重抗浮、抗拔樁抗浮或錨桿抗浮等。自重抗?。鹤灾乜垢〖赐ㄟ^提高池體結(jié)構(gòu)自重來達(dá)到抗浮的目的。一般可以通過增加水池池壁或底板來實現(xiàn)自重增加，這樣做雖然增加了混凝土的用量，但是由于結(jié)構(gòu)厚度增加可以降低結(jié)構(gòu)配筋率，減少鋼筋用量，因此對造價影響不大。采用自重抗浮對于原設(shè)計水池截面配筋率相對較大的水池最為經(jīng)濟(jì)適用。壓重抗浮：壓重抗浮是通過在池內(nèi)、池頂或池

9、底外挑墻趾上壓重來抗浮。池內(nèi)壓重增加了底板寬度和基坑寬度，但一般不會增加池底所受的不均勻地基反力，故對底板的內(nèi)力影響較小。此法常用于一般中小型水池的抗浮，但不宜用在平面尺寸較大的水池，對需考慮局部抗浮的水池也不適用?；着渲乜垢。撼氐着渲乜垢∈窃谒氐装逡韵略O(shè)配重混凝土，通過底板與配重混凝土的可靠連接來滿足抗浮要求。此法用于一般水池時，其受力情況近似池內(nèi)壓重抗浮，不需增加池壁高度，但要保證底板與配重混凝土的可靠連接，并且其配重材料一般應(yīng)采用強(qiáng)度等級不小于C15的混凝土?？拱螛痘蝈^桿抗?。捍祟惙椒▽Υ篌w積埋地水池的抗浮相當(dāng)有效，不僅能滿足池體的整體抗浮，還能通過樁或錨桿的合理布置，很好地解決大型水池的局部抗浮問題。抗拔樁一般宜選用樁徑較小、單樁抗拔力相應(yīng)較小的樁進(jìn)行密布。抗拔樁的樁長宜盡量控制在單節(jié)樁的長度范圍內(nèi)，這樣可以減少接樁費(fèi)用以及避免由于接樁不牢固造成的抗拔力損失。 三、結(jié)語 隨著城市的發(fā)展，對水池建造需求也越來越大，水池設(shè)計中涉及若干問題，如抗?jié)B、抗浮抗凍、抗裂設(shè)計等，本文根據(jù)給水排水結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范和已建工程較成熟的經(jīng)驗，對此進(jìn)行了簡單的分析探討并提出一些建議，供相關(guān)設(shè)