某終端事故水池的設計

雷新海

（湛江南海西部石油勘察設計有限公司 524000）

引言

水池一般采用鋼筋混凝土建造的，便于就地取材、節省鋼材、且耐久性能好，防腐蝕、防水方面性能佳。水池是非常重要構筑物，廣泛應用于石油、化工、電力以及水處理工程等行業中。對于水池的設計，要注意裂縫的控制；對于地下水位高的埋地水池，還應該考慮抗浮設計。

1 水池概述

水池一般由池壁、頂蓋和底板三部分組成，按照水池的配筋方式可以分為預應力和非預應力水池；按照施工方式可以分為整體式和裝配式水池；按照安置方式也可分為地下式、半地下式和地上式水池；按照頂板是否封閉還可分為封閉式水池、開敞式水池和半封閉式水池。

水池的大小、埋深主要取決于工藝要求，同時土建結構、地質水文條件、施工條件以及技術經濟指標等因素的影響。

2 水池荷載

水池荷載一般包含以下幾種：

（1）恒荷載，結構構件的自重、粉刷抹面（防水層）重、墊層重等；

（2）活荷載，板面活載以及活載通過池壁外側土壤傳給池壁的水平側壓力；

（3）液壓力，池中介質對底板的豎向壓力以及對池壁的水平側壓力；

（4）水壓力，地下水對頂板的豎向壓力、對池壁的水平側壓力和底板的浮力；

（5）土壓力，頂板覆土豎向壓力以及對池壁的水平側壓力；

（6）地基反力，底板的地基反力。

3 工程實例

水池計算：

傳統的水池計算一般按照相關規范計算簡圖，根據水池實際的邊界約束條件，對池壁，頂板、底板進行分離計算分析，這樣無法充分考慮底板、地基的影響，有一定的缺陷。目前也有很多計算軟件可以進行水池的計算分析，比如SAP2000、MIDASGEN、世紀旗云、盈建科、理正等。

某石油化工陸地終端事故水池，平面尺寸30.6m×30.6m，以地坪標高為0.00m，頂板面相對標高為0.3m，板厚180mm；底板面相對標高-3.08m，板厚450mm，四周懸挑450mm；池壁厚250mm。地勘報告提供的地下水穩定水位相對標高為-2.5m，抗浮水位相對標高為-0.5m。

通過計算模型輸入和參數設置，可以自動考慮水池恒、活荷載、地面活載傳給池壁的水平側壓力、水池內介質對底板的豎向壓力以及對池壁的水平側壓力、地下水對頂板的豎向壓力、對池壁的水平側壓力和底板的浮力、土壓力、底板的地基反力等荷載，可以將水池的池壁、池頂、池底板，以及其他水池附屬的梁柱結構進行整體建模分析計算。水池基礎底板以及抗拔樁在基礎模塊中進一步計算，其他的頂板、側壁結構配筋都可以在上部結構計算結果中查看。

通過模型輸入和參數設置，可以自動考慮水池恒、活荷載、地面活載傳給池壁的水平側壓力、水池內介質對底板的豎向壓力以及對池壁的水平側壓力、地下水對頂板的豎向壓力、對池壁的水平側壓力和底板的浮力、土壓力、底板的地基反力等荷載，可以將水池的池壁、池頂、池底板，以及其他水池附屬的梁柱結構進行整體建模分析計算。水池基礎底板以及抗拔樁在基礎模塊中進一步計算，其他的頂板、側壁結構配筋都可以在上部結構計算結果中查看（見圖1）。

圖1 水池結構平面圖

通過模型輸入和參數設置，可以自動考慮水池恒、活荷載、地面活載傳給池壁的水平側壓力、水池內介質對底板的豎向壓力以及對池壁的水平側壓力、地下水對頂板的豎向壓力、對池壁的水平側壓力和底板的浮力、土壓力、底板的地基反力等荷載，可以將水池的池壁、池頂、池底板，以及其他水池附屬的梁柱結構進行整體建模分析計算。水池基礎底板以及抗拔樁在基礎模塊中進一步計算，其他的頂板、側壁結構配筋都可以在上部結構計算結果中查看。本工程采用泥漿護壁鉆孔灌注樁，樁直徑600，樁長18m，混凝土強度C30。根據地勘報告，按照《建筑樁基技術規范》（JGJ94-2008）[1]相關公式進行計算，單樁豎向承載力特征值為1000kN，單樁抗拔承載力特征值為600kN。除池壁以外的其他框架柱下布置抗拔樁，總共布置16根，水池角部的抗拔樁貢獻小不考慮布置，此時抗浮穩定安全系數為1.17，滿足相關設計規范要求，查看三維位移，沒有發現局部過大上抬的情況，局部抗浮也滿足要求。

中間柱下樁最大抗拔力N=418kN，抗拔樁配筋計算，按照受拉承載力計算配筋為8D16（HRB400）即可，按照單樁抗拔里程在離特征值受拉抗裂承載力計算配筋為16D18（HRB400），因此該抗拔樁配筋為裂縫控制。本工程基樁裂縫控制按照《建筑樁基技術規范》（JGJ94-2008）[1]表3.5.3，二a類環境中，位于穩定地下水位以下的基樁，最大裂縫寬度限值取0.3mm。

另外，抗拔樁的樁身軸力沿樁長方向變化，如果樁身通長都按照最大抗拔力進行裂縫驗算進行配筋，是偏保守的，如果樁數量較多，則會造成一定的浪費，因此可以對抗拔樁進行分段配筋設計[2]，具體可以參考國標圖集10SG813鋼筋混凝土灌注樁，在此不做詳述。

4 結束語

本文依據現行設計規范，闡明了水池以及抗拔樁的設計方法，明確抗拔樁設計的配筋和裂縫控制，為水池以及抗拔樁的設計與計算提供有益的參考。

[1]《建筑樁基技術規范》（JGJ94-2008）[S].中國建筑工業出版社，2008.

[2]王曙光，劉剛.抗拔樁的分段配筋設計.建筑結構，2006.