淺議鋼筋混凝土水池的優(yōu)化設(shè)計(jì)

（合肥水泥研究設(shè)計(jì)院有限公司， 安徽 合肥 230051）

1 水池分類

工業(yè)生產(chǎn)中的水池，從使用功能上，一般可分為三大類。第一類是用于水處理池，常見的有污水池、沉淀池、濾池和曝氣池等，第二類是貯水池，常見的有備用水池和消防水池等。第三類是生產(chǎn)用循環(huán)水池，主要用于工業(yè)生產(chǎn)中設(shè)備冷卻，以保證設(shè)備的正常連續(xù)運(yùn)行。

按照水池建造在地面上下位置的不同，水池又可分為地下式、半地下式及地上式。

按照水池底板的非柱下部分是否承受池頂荷載，可分整體式水池和分離式水池。當(dāng)水池底板位于抗浮水位以下或地基條件較差時(shí)，水池的底板設(shè)計(jì)為板柱結(jié)構(gòu)，稱為整體式水池。當(dāng)?shù)装逦挥诳垢∷灰陨希业鼗鶙l件較好時(shí)，底板和支柱基礎(chǔ)則采用分離式，這種做法與地下室設(shè)計(jì)中獨(dú)立基礎(chǔ)加防水板做法類似，稱為分離式水池，此時(shí)非柱下池底板在考慮一定的構(gòu)造要求基礎(chǔ)上，滿足混凝土裂縫控制要求即可。

2 水池的綜合成本

在滿足工藝正常使用功能要求，水池根據(jù)使用功能不同，綜合成本各有側(cè)重點(diǎn)。第一類水池在正常生產(chǎn)中持續(xù)使用的，水是單向流動(dòng)，應(yīng)綜合考慮日常使用成本和建造成本。第二類水池在正常生產(chǎn)中不使用，只在緊急情況下使用，應(yīng)重點(diǎn)考慮一次性建造成本。第三類水池在正常生產(chǎn)中也是持續(xù)使用的，水是雙向流動(dòng)，應(yīng)綜合考慮日常使用成本和建造成本。可見，在日常使用成本一定的情況下，降低水池的建造成本是降低水池綜合成本的唯一途徑。

3 水池建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

3.1 水池布置原則

對(duì)于第一類和第二類水池，由于水是單向流動(dòng)，應(yīng)盡量場地地勢(shì)條件，依靠重力勢(shì)能，來實(shí)現(xiàn)水的流動(dòng)，以節(jié)約電能。第三類水池由于水是循環(huán)使用，應(yīng)盡量靠近用水設(shè)備，減少流動(dòng)距離，從而節(jié)省電能。

3.2 合理利用覆土

為了盡量減小外界氣溫變化對(duì)水池產(chǎn)生的溫度應(yīng)力，水池應(yīng)優(yōu)先采用地下式或半地下式。對(duì)于有全封閉的水池，頂板上可采用覆土在內(nèi)的保溫措施。

在滿足工藝使用要求的條件下，池底標(biāo)高應(yīng)盡可能高于抗浮水位；高于抗浮水位，可避免降水，便于池底板施工。當(dāng)工藝要求必須建造在抗浮水位以下時(shí)，池壁等自重?zé)o法滿足抗浮要求時(shí)，在在池頂增加覆土是一種經(jīng)濟(jì)可行的抗浮措施。

此外，在池頂覆土綠化，可用于增加廠區(qū)綠地面積，社會(huì)效益明顯。

4 水池的抗浮設(shè)計(jì)

分離式水池是池底板位于地下水位以上，如果是位于地下水位以下，在空池工況下，地下水壓力對(duì)池底板產(chǎn)生向上浮力作用，這與分離式水池非柱下底板設(shè)計(jì)假定不符；同時(shí)非柱下底板承受彎矩，會(huì)造成底板開裂，影響水池正常使用。如分離式水池底板位于地下水位以下，地基條件較好，一定要采取可靠措施來降低地下水位，否則不能做成分離式水池。

根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB50007-2011第5.4.3條和《給水排水工程構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50069-2002，抗浮穩(wěn)定安全系數(shù)取1.05。

當(dāng)水池的底面標(biāo)高在抗浮水位以下時(shí)，應(yīng)對(duì)水池進(jìn)行抗浮穩(wěn)定性驗(yàn)算，一般包括整體抗浮驗(yàn)算和局部抗浮驗(yàn)算。整體抗浮驗(yàn)算：（池頂覆土總重標(biāo)準(zhǔn)值+水池自重標(biāo)準(zhǔn)值)/水池總浮力標(biāo)準(zhǔn)值≥1.05。該計(jì)算不考慮池壁與巖土之間的摩擦力，把這種摩擦力作為抗浮安全儲(chǔ)備。

封閉式水池的抗浮穩(wěn)定性不夠時(shí)，可以用增加覆土厚度的辦法來解決。開敞式水池的抗浮穩(wěn)定性不夠時(shí)，則可采取增加水池自重；將底板懸伸出池壁以外，在懸伸部分上回填土或砌筑毛石，如還不能滿足抗浮要求，可根據(jù)地質(zhì)情況，在水池底板下設(shè)置抗拔樁，或采用錨桿辦法來提高抗浮能力。

5 水池的溫度應(yīng)力

現(xiàn)代工廠規(guī)模越來越大，對(duì)水池容量要求也越來越大，為滿足工藝使用要求和避免漏水，應(yīng)避免設(shè)置伸縮縫，減少后澆帶設(shè)置的數(shù)量，通過采取覆土或保溫材料在內(nèi)的保溫措施，來減少溫度應(yīng)力影響；同時(shí)可采取增設(shè)相應(yīng)溫度應(yīng)力配筋來抵抗溫度應(yīng)力影響；如溫度應(yīng)力配筋較大，經(jīng)濟(jì)性不佳，可采用預(yù)應(yīng)力水池。

6 總結(jié)

水池建造和日常使用，首先要考慮綜合成本，在日常使用成本一定的情況下，合理選定水池標(biāo)高，根據(jù)需要池頂板覆土可降低水池的建造成本。水池應(yīng)盡量避免設(shè)縫，采用后澆帶，或增設(shè)相應(yīng)溫度應(yīng)力配筋，或采用預(yù)應(yīng)力方案解決。

[1]GB50069-2002給水排水工程構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》[S]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002

[2]GB50010-2010.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010