泵房結(jié)構(gòu)設(shè)計中幾個問題的探討

任立冬

（河南省建筑設(shè)計研究院有限公司，河南 鄭州 450000）

泵房結(jié)構(gòu)設(shè)計中幾個問題的探討

任立冬

（河南省建筑設(shè)計研究院有限公司，河南 鄭州 450000）

泵房在給排水工程中應(yīng)用廣泛、形式復(fù)雜，大致可分為矩形和圓形兩種結(jié)構(gòu)形式，兩種結(jié)構(gòu)形式各有利弊，應(yīng)根據(jù)工程具體情況合理選用。矩形結(jié)構(gòu)工藝布置比較方便，建筑面積能充分利用，但受力條件較差，對于面積較大，埋深較淺的泵房比較適宜；圓形結(jié)構(gòu)工藝布置受到一定的限制，建筑面積不能充分的利用，但受力條件較好，對于面積不大，埋深較深的泵房比較適宜。

1泵房設(shè)計荷載的選取

1.1考慮到泵房結(jié)構(gòu)較為特殊，應(yīng)根據(jù)使用過程中在結(jié)構(gòu)上可能同時出現(xiàn)的荷載，按承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)分別進(jìn)行荷載組合，并應(yīng)取各自的最不利組合進(jìn)行設(shè)計。

泵房結(jié)構(gòu)上的作用見表1.1.1

1.2 作用組合

地面以下的外墻、隔墻及底板，除應(yīng)考慮高水位和低水位兩種作用情況外，尙應(yīng)考慮進(jìn)水間完全充水，以及進(jìn)水間一格或某格放空時的情況。此外，泵房外的水壓力、土壓力應(yīng)按實際情況考慮。

2抗浮驗算

2.1 抗浮方式

由于泵房尺寸較大，埋置深度較大，且上部荷載較小，當(dāng)?shù)叵滤惠^高時，抗浮設(shè)計往往是設(shè)計控制因素之一。目前，工程中較常用的抗浮方式有：自重抗浮、配重抗浮、錨固抗浮、抗浮樁等。可根據(jù)實際情況同時采用一種或多種抗浮方式。

（1）自重抗浮

自重抗浮荷載計算時不包括設(shè)備重、使用荷載及安裝荷載。自重加大后，泵房體積也隨之加大，浮力相應(yīng)增加。因此自重抗浮只能在不具備其他抗浮條件或自重加大不多即可滿足抗浮要求時采用。

（2）配重抗浮

配重抗浮也有一定的局限性。由于泵房埋于地下，常用的配重方法是在泵房底板外挑部分的填土，底板向外延伸會使支護(hù)范圍加大，且當(dāng)泵房較深時，基坑回填壓實難度較大，不易滿足設(shè)計要求。也可在泵房頂板增加配重，但會加大結(jié)構(gòu)承載量，對抗震不利。

（3）錨固抗浮

錨固抗浮是一種有效的技術(shù)手段，錨桿靈活布置、錨固效率高、適應(yīng)性較廣，易于施工。在許多條件下優(yōu)于自重抗浮和配重抗浮。由于抗浮錨桿的工作環(huán)境和受力特點，錨桿受拉后桿體周圍灌漿開裂，使桿體極易受地下水侵蝕，影響其耐久性。同時，抗浮錨桿與底板的節(jié)點可能成為防水的薄弱環(huán)節(jié)。

（4）抗浮樁

抗浮樁是一種主動抗浮設(shè)計，前期施工費用較高，但后期維護(hù)簡單，結(jié)構(gòu)受力合理，不影響泵房的使用功能。當(dāng)?shù)叵滤惠^高，泵房平面尺寸較大，基礎(chǔ)埋置較深時多采用此種抗浮方法。

此外，工程中還有其他抗浮方法。例如通過改變結(jié)構(gòu)形式，泵房池壁與土體的黏結(jié)抗剪力抗浮。實際工程中，應(yīng)根據(jù)泵房的尺寸大小，水位高低，埋置深度選用合理的抗浮方式，以達(dá)到設(shè)計要求。

3抗滑移、抗傾覆驗算

當(dāng)采用嵌固或錨固抗浮時，泵房周圍填土較深且土面大體一致時，可不做抗滑移、抗傾覆驗算。當(dāng)泵房建造在軟弱土層上，有可能出現(xiàn)連同地基土一起滑動而失去穩(wěn)定時，尚應(yīng)采用圓弧滑動條分法進(jìn)行整體穩(wěn)定驗算。

（1）抗滑移驗算

f ——泵房底板與地基間的摩擦系數(shù)，一般由試驗確定，或根據(jù)實際經(jīng)驗確定；——水平力總和，按主動土壓力、水壓力及風(fēng)荷載等合力計算；——抗滑移穩(wěn)定系數(shù)，取

（2）抗傾覆驗算

f ——泵房底板與地基間的摩擦系數(shù)，一般由試驗確定，或根據(jù)實際經(jīng)驗確定；——水平力總和，按主動土壓力、水壓力及風(fēng)荷載等合力計算；。

sh=K

泵房內(nèi)力計算應(yīng)考慮矩形、圓形兩種形式的受力特點、并應(yīng)結(jié)合施工方法進(jìn)行受力分析，本文不做詳述。

4施工方法選擇

當(dāng)泵房埋深較淺，地下水位較低，且土質(zhì)較好時，可選擇開挖基坑。當(dāng)泵房埋深較深，地下水位較高，且土質(zhì)較差時，可選擇沉井施工。基坑開挖較為簡單，本文重點介紹沉井施工方法。沉井的施工方法對沉井的設(shè)計計算有著直接關(guān)系，應(yīng)根據(jù)場地的地質(zhì)條件結(jié)合施工條件決定。

（1）排水下沉

當(dāng)?shù)叵滤徊桓撸蚴请m有地下水但沉井周邊的土層滲水性不強(qiáng)，涌入井內(nèi)的水量不大且排水不困難時，可采用排水下沉法，此種方法施工費用較低，工期較短。

（2）不排水下沉

在下沉深度范圍內(nèi)存在粉土、砂土或其他強(qiáng)透水層而排水下沉有可能造成流砂或補(bǔ)給水量很大而排水困難時，可采用不排水下沉。當(dāng)沉井場地附近有已建建構(gòu)筑物及其他設(shè)施，排水施工可能導(dǎo)致其沉降及傾斜而難以采取其他有效措施防止時，也可采用不排水下沉。

（3）分次下沉

根據(jù)沉井的高度，地基承載力、施工條件和設(shè)計需要，沉井可沿高度方向一次澆筑下沉，或分段澆筑一次下沉，或分段澆筑分次下沉。

5結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)注意的問題

（1）池壁厚度的選擇

當(dāng)泵房較淺、采用開挖施工方法時，池壁厚度只要滿足受力要求、防水要求即可。當(dāng)泵房較深，采用沉井施工時，應(yīng)優(yōu)先考慮沉井依靠自重克服土層的摩擦力下沉，因此，池壁要有適當(dāng)?shù)暮穸取７粗?dāng)池體過重時，下沉系數(shù)過大或地基承載力不足時，應(yīng)適當(dāng)減小池壁厚度。當(dāng)?shù)叵滤惠^高時，沉井必須滿足抗浮要求，因此依靠自重沉井的泵房各部分也要有適當(dāng)?shù)暮穸取?/p>

（2）變形縫的設(shè)置

一般情況，在變形縫的設(shè)縫處，結(jié)構(gòu)的連續(xù)性受到了一定程度的影響。因此，變形縫設(shè)置位置的選擇，要考慮其對結(jié)構(gòu)的不利影響。對于可傳遞剪力或彎矩的縫，宜布置在內(nèi)力較小的位置。在可能的情況下，設(shè)縫應(yīng)盡可能合并，一縫多功能，以減少縫的數(shù)量。變形縫在泵房的頂、側(cè)壁及底板上必須貫通并在一個垂直面上。變形縫的寬度應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的變形計算決定，以避免縫兩側(cè)的構(gòu)件因變形而發(fā)生碰撞。

6小結(jié)

本文主要介紹了泵房設(shè)計中需要注意的以下幾個問題，在設(shè)計工作中要充分結(jié)合現(xiàn)場實際情況充分考慮。

（1）合理選取泵房的荷載；

（2）必須對空池進(jìn)行抗浮驗算，防止發(fā)生事故；

（3）進(jìn)行抗滑移、抗傾覆驗算，保證泵房的正常使用；

（4）結(jié)合現(xiàn)場實際情況，選擇合理的施工方法；

（5）池壁厚度的選擇應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)受力、防水、施工方法、抗浮等因素綜合確定；

[1]國家標(biāo)準(zhǔn).建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范.GB50009-2012.北京∶ 中國建筑工業(yè)出版社

[2]給水排水工程結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊（第二版）. 中國建筑工業(yè)出版社

[3]范毅雄、陳文華、齊慶春.水下泵房抗浮設(shè)計中幾個問題的探討[J].特種結(jié)構(gòu).2011.10

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1007-6344（2015）06-0064-02