大型地下水池結構經濟性設計要點探究

王景濤+王霞

摘 要：從我國目前地下結構的基本構成來看，地下水池是其一個十分重要的組成部分。而地下水池結構設計時是否綜合考慮了經濟型以及合理性的相關要求，將對水池的整體造價起到至關重要的作用，在工程總成本中占有著比較大的比例。這就要求相關設計工作人員在設計的過程中必須本著經濟型原則對大型地下水池結構進行科學的設計，從而在保證水池使用功能的前提下能夠在最大程度上的降低成本。本文在研究的過程中就針對大型地下水池結構經濟型設計需要注意的幾點進行較為集中的敘述。希望對相關工作人員能夠起到一定的幫助作用。

關鍵詞：大型地下水池；結構經濟型；設計

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.14.096

0 引言

地下水池結構與很多其他的建筑物相比最大的一個不同點就是其所處的位置相對來說比較特殊，這就直接導致其內部結構以及構造與我們經常見到的建筑物結構有著十分大的差異。同時地下水池自身所承受的力也比較復雜，在進行設計的過程中往往要考慮比較多的結構力。在對其進行設計的過程中通常會選擇鋼筋混凝土的構造形式，從而達到預期的設計要求。不但要保證設計出來的地下水池結構質量能夠有所保證，更要保證其經濟型，應當采用相對來說比較科學的方法對其進行成本控制，只有這樣才能得到良好的經濟效益。

1 地下水池結構經濟型設計關鍵點

在對大型地下水池結構進行經濟型設計的過程中，應當對其周圍的地質條件、地形情況以及相應的水文特征進行充分的了解。結合這些基本的設計條件選擇比較合適的材料。在設計的過程中要采用分析軟件對地下水池的綜合性能進行可靠的分析與計算，要盡可能多的給出多個設計方案并對每種方案的經濟性進行可靠的評估，從而力求找出一種既符合相關地址要求，又能夠降低經濟效益的設計方案。

但是這里需要著重說明的一點就是一切為了達到經濟性要求而做出的相關設計都應當是滿足地下水池基本的使用要求的，例如要滿足其強度要求、抗裂性要求、穩定性以及抗滲性。設計人員在設計的過程中一定要一個經濟型的理念。筆者認為在設計的過程中應當從以下幾個方面進行比較詳細的優化，例如池壁厚度設計、地板設計等各個方面出發，對其采用優化布局、科學設計，從而最大限度上的提高低下水池結構設計的經濟型以及合理性。

2 地下水池結構的經濟型設計方法

2.1 水池壁厚設計

一般沒有特殊要求的情況下，大型地下水池都會選擇鋼筋混凝土的結構。而在確定水池壁厚的時候都會根據水池所處位置以及池壁板類型作為參考依據。同時在設計的過程中還要嚴格按照相關標準進行設計例如《地下工程防水技術規范》。但是作為設計人員應當明確的一點就是這些規范只能從強度等方面對結構的安全性和使用性進行保證，如果想要保證其經濟性的話，就需要我們充分發揮自身的設計經驗。

例如筆者在設計水池壁厚的時候，就總結出了一些相關的經驗。一般來說在涉及地下水池結構的過程中為了保證經濟型的原則應當將壁厚控制在20～50cm以內，而具體的取值則要根據水池的深度進行綜合額確定，當水池的深度小于3m時，則取最小值，而當水池的深度大于3m時，則應當取最大值。通過筆者的調查研究發現，很多設計者當遇到深度較大的水池結構時，都會采用擴大壁厚的方式保證其安全性能，但是這種方式往往都不是最為經濟的。筆者建議當水池深度大于6m時間，應當增設梁柱支持來減小池壁的厚度，從而最大限度上減少施工的成本。而池壁的厚度最小值也應當有一個方位，一般不應當小于20cm。通過筆者設計的一些項目來看，采用這樣的水池壁厚不當能夠達到經濟性的相關要求，也可以有效防止一些裂縫的出現，從而最大限度上的降低水池結構變形的情況發生。

2.2 水池底板設計

一般來說，大型水池的底板都會采用整體式地板的構造，也就是我們經常說道的筏板基礎。

地板作為水池比較重要的底部結構，應當確保其具有一定的厚度，很多設計人員都會選擇在水池壁厚的基礎上乘以1.2～1.5的倍數大致得到其尺寸。而只有將底板設計成為筏板結構，才能十分充分的發揮地下水池地基的牢固功能。同時其內還能比較有效的提高水池的自重、荷載能力、抗滲性能等等，所以當水池較深的時候，也可以采用這種發生達到降低水池壁厚的目的，從而良好的實現經濟性的相關要求。在計算底板厚度的過程中要充分考慮池壁的厚度，尤其是在彎矩分配方面，如果將底板厚度設計的較大時，雖然一般不會對彎矩分配造成一定的影響，但是會給池壁造成影響，直接引起池壁根部配筋數量的增加。

在對水池底板進行建模分析的過程中一般都是采用彈性地基板進行的計算，這是由于其并不適合采用地基反力法。同時在設計的過程中還要綜合考慮各個方面的因素例如池壁頂端走道板的支撐對池壁計算模式的影響以及走道板本身的計算等等，例如在設計一些上下高度比較大的泵房護著地面水池的拉彎計算過程中就要十分的注意。

2.3 地下水池受力鋼筋保護層厚度

根據地下防水工程的相關規范要求，大型地下水池迎面鋼筋的厚度應當保持在50mm以上，而對于不同的構件類別以及他們所處的不同工作環境對其保護層最小厚度也有著比較明確的界定。所以在設計的過程中應當按照工程的實際情況對鋼筋混凝土保護層的厚度進行充分的考慮。根據筆者過去的設計經驗來看，一般當厚度小于50mm時，在之后使用過程中出現事故的概率會隨之升高，輕則導致其無法正常工作，重則會導致整個水池結構出現嚴重的開裂現象。筆者建議，在設計迎水面的保護層厚度的時候應當采取30～40mm保護層再加上20mm防水砂漿層。這樣不當能夠將水池壁控制在較為合理的水平，還能為之后的配套施工工程創造一定的便利條件，而防水砂漿層的重要目的就是要最大限度上的保護水池結構的主體，對其起到良好的安全防護作用。

2.4 地下水池的抗浮設計

在對地下水池進行抗浮設計的過程中，設計人員一般都會采用以下幾種方法自重抗浮，壓重抗浮，基底配重抗浮，打抗拔樁抗浮等。但是通過筆者多年的設計經驗來看，對于增設梁柱底板城筏，縮小池壁厚的大型地下水池而言，由于其自重相對來說比較輕，在進行抗浮設計的過程中最好還是采用基底配重抗浮和打抗拔樁抗浮這兩種方法。第一種方法就是在水池底板下設置重量較大的混凝土，通過兩者之間的聯系起到抗浮的而作用，如果項目所在地能夠較為方便的獲得相應石材的話，這種方法相對來說好使比較經濟的。而第二種方法對于一些大型的地下水池結構來說效果還是比較明顯，不但能夠使其具有良好的抗浮能力，還能有效的解決局部抗浮的問題。這樣就良好的起到降低造價的作用。

3 小結

在大型地下水池結構設計的過程中，設計人員應當在充分滿足安全性以及使用性的前提下，充分的考慮到相應的經濟性問題。筆者在論述的過程中主要從底版設計以及側壁設計兩個角度出發對其進行科學的設計良好的把握，建議相關的設計人員在設計的過程中應當對底版的厚度以及側壁的厚度采取有效的措施進行科學的控制，有時還可以通過加設梁柱支持的方式的方式達到這一要求，這樣不但能夠最大限度上的保證大型地下水池結構的安全性，同時還能為相關的建設單位節省一定數量的資金可謂一舉兩得，希望通過本文的在研究對相關的設計人員能夠起到一定的幫助作用。

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