1、水池結構設計中的要點分析【摘 要】水池是給水、排水水處理工程中最重要的土建工程，水池結構設計的合理性對水池的結構安全及造價有重要的影響，而在一座水處理廠中，水池構筑物在工藝環節及總造價中占有較大比例。鑒于此，本文對水池結構設計中的要點進行了分析。 【關鍵詞】水池；結構設計；要點 一、前言 水池結構屬于市政給、排水工程中的特種結構， 水池是給、排水工程中的重要構筑物，它既不同于一般的建筑結構，也有別于一般的水工結構，結構型式和荷載條件比較復雜，大部分都是采用鋼筋混凝土結構體系，其承受的荷載主要有水壓力、土壓力和溫度應力等。水池結構的設計應符合相關的設計規范，每座水池的結構方案都要進行相應的荷載分

2、析、強度分析、耐久性分析并應按照工程的地質條件、荷載條件以及水文地質條件來考慮結構的穩定性。水池的設計有其特定的要求，如抗滲、抗裂、抗凍等，本文針對水池結構設計中涉及到的這些重要問題行了簡單的分析探討。 二、水池結構設計中的要點 1、地下水位對水池設計的影響 水池的設計與地下水位的標高密切相關。由于地下水位未掌握好而引起結構選型錯誤及抗浮不夠等工程事故時有發生。根據現行國家設計規范，地下水位應根據地方水文資料，考慮可能出現的最高地下水位，一般設計均取用水文資料的最高地下水位。在50年設計基準期內，一般水工構筑物地下水可變作用的取用按“工程結構可靠度設計統一標準”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。如果詳勘在當地枯水期進行，所提供的地下水位標高將無法被設計取用，或導致結構計算的失誤。所以結構設計人員應當詳細了解當地的水文情況，對未滿足設計要求的地質勘察報告要求予以補充。要求考慮當地有無暴雨、臺風的影響，是否會出現由于地表水不能及時排除而引起的地下水位提高。土建專業設計人員應該對地下水位和地質勘探的情況進行綜合考慮，與水工藝專業設計人員一起決定水池的基底標高，綜合工藝流程、運營成本、土建造價等多方面因素制定方案。例如當地質情況不太理想或地下水位較高時，設計人員應該考慮是否可以

4、適當提高基底標高，減少浮力對水池的影響及避開軟弱地基層。 2、強度設計 水池強度設計關鍵在于安全系數的取值，水池頂板強度設計的附加安全系數：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，附加安全系數取1.0是合適的。池壁強度設計的附加安全系數：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，附加安全系數取0.9，即能滿足結構設計要求。底板強度設計的附加系數：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，因此底板強度設計的附加安全系數取0.9，即能滿足結構設計要求。 3、水池抗凍設計 改良持力層地基土是水池抗凍設計的主要措施，改變水池結構基底的土質量，主要有換土墊層和強夯兩種方法。改變地基土基本結構的辦法是進行水池持力層地基土換填，就是將原有的細顆粒土體挖走，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使用尚可，若在凍土深度較大的地區使用，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，如淤泥質粘土，其排水性能差，毛細作用旺盛，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、設施降低地下水位外，可用小于0.05mm粒徑的砂礫料或者風積砂置換地基土層。置換層的厚度隨土質條件變化，一般不宜小于30cm。經過砂礫置換之后，可阻斷毛細水分聯系，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構基底持力層夯擊，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1.61.7t/m3以上，就能降低水池外地下水對水池結構的侵襲，從而達到預防凍脹破壞的作用。 4、水池抗裂設計 根據對已建成水池所作的調查，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、現于池壁外側的表面裂縫，其逐步擴伸至全截面。另外在工程實踐中發現，所有的外挑現澆走道板都產生嚴重裂縫，并隨之擴展到池壁，因此，有必要考慮到預制裝配式走道板，或作現澆走道板，每隔3 m4 m設伸縮縫一道。很多鋼筋混凝土結構的破壞都是由裂縫開始的，對裂縫形成的原因、預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。在我國現在的施工技術水平條件下，水池是不可能一次澆筑完成的，必須要設置水平施工縫，分段進行施工。如果施工過程中施工縫處理得不好，很容易導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象，嚴重影響到以后使用。水池裂縫計算時，由于潮濕環境下混凝土干縮性較小，其裂縫增大系

8、數取值可以適當減小，取1.8較為合適。在選用鋼筋強度等級時，雖然受裂縫寬度的限制，不能充分發揮其強度作用，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上和經濟上都比較合理。 5、水池抗浮設計 目前在抗浮設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^提高池體結構自重來達到抗浮的目的。一般可以通過增加水池池壁或底板來實現自重增加，這樣做雖然增加了混凝土的用量，但是由于結構厚度增加可以降低結構配筋率，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計水池截面配筋率相對較大的水池最為經濟適用。壓重抗?。簤褐乜垢∈峭ㄟ^在池內、池頂或池

9、底外挑墻趾上壓重來抗浮。池內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。基底配重抗浮：池底配重抗浮是在水池底板以下設配重混凝土，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采用強度等級不小于C15的混凝土?？拱螛痘蝈^桿抗浮：此類方法對大體積埋地水池的抗浮相當有效，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、單樁抗拔力相應較小的樁進行密布?？拱螛兜臉堕L宜盡量控制在單節樁的長度范圍內，這樣可以減少接樁費用以及避免由于接樁不牢固造成的抗拔力損失。 三、結語 隨著城市的發展，對水池建造需求也越來越大，水池設計中涉及若干問題，如抗滲、抗浮抗凍、抗裂設計等，本文根據給水排水結構設計規范和已建工程較成熟的經驗，對此進行了簡單的分析探討并提出一些建議，供相關設