某井控設備試壓間設計淺析

孫 巖 莫 偉

（湛江南海西部石油勘察設計有限公司， 廣東 湛江 524057）

1 項目概況

某公司因業務要求，需在工字梁車間內新建井控設備試壓間，該試壓間用于防噴器、節流管匯、閥件的壓力檢測試。檢測系統工作原理為對設備充水試壓，檢測其承壓能力，一旦發現設備承壓不足出現漏水立即停止試驗，記錄所承受壓力限值。為防止試驗時對人員和其他設備造成傷害，該試壓間設置在車間室內地面以下，四周及底板為鋼筋混凝土結構，上部無頂板，凈空尺寸為：6000X5000X3700mm(長X 寬X 深)，為防止人員跌落，頂部沿四周設置鋼筋混凝土擋板，擋板上設鐵門，試壓間側壁設置鋼爬梯供試驗人員出入。試壓間四壁和底板設置錨固設施用以固定接受檢驗的設備。根據上述條件和要求，結合試驗后僅極少量水流入試壓間底部，因此試壓間可按照無水地下水池進行設計。

根據地質勘察報告，本工程各土層工程地質特征如下：第①層：素填土，為老填土，堆填時間超過十年。層厚4,5-5.1m；fak=60 kPa。 --第②層：淤泥質粉砂，呈灰黑色，飽和，松散。層厚1.4m-2.6m；fak=60 kPa。--第③層：黏土,呈淺黃、灰黃色，粘性較強，土質均勻，層厚2.6-4.3m；fak=100 kPa。--第④層：黏土，灰色，軟可塑，由粉黏粒組成，層間夾粉砂粒。層厚5.4-20.7m；fak=120 kPa。擬建區域抗震設防烈度為7 度0.10g，基本地震動加速度反應譜特征周期為0.45s，抗震設防類別丙類?？垢∷粸檐囬g室內地面0.00

2 設計方法

2.1 設計總信息

敞口水池池外設計地面標高: 0.00；池壁壁板按下端固定上端自由進行設計；先假定池壁厚300mm；水池底板厚600mm;壁板軸線尺寸5300X6300mm,水池底板自壁板軸線算起外挑500mm;主要材料采用C30 抗滲混凝土，抗滲等級P8，鋼筋HPB300 和HRB400 兩種規格；各構件裂縫寬度限值0.2mm。

2.2 配筋和裂縫寬度計算

壁板和底板配筋計算采用荷載基本組合值，分內側外側兩個方向計算得出配筋。但常見的情況是，滿足強度控制的配筋不一定能滿足裂縫寬度控制的要求，故還須做裂縫寬度計算，同時將所求裂縫寬度的配筋和所求強度的配筋進行比較，確定設計配筋的控制目標。經計算池壁配筋為雙層雙向ψ14@200；底板配筋為雙層雙向ψ20@200。

值得注意的是本工程荷載主要有水池自重和池壁外側土的側向壓力產生的永久荷載；檢修設備荷載、地下水壓力等產生的可變荷載和地震作用。按規范本工程只需考慮水池無水即空池無設備和空池有檢測設備（附加活荷載90kN）與地震作用兩種工況進行荷載效應組合，取二者最不利的情況進行承載能力極限狀態的計算。還應按照規范相關要求進行正常使用極限狀態下的驗算，包括抗裂驗算和裂縫寬度驗算。各荷載分項系數和組合值系數詳見規范對應章節，此處不再贅述。實際工作時可根據裂縫寬度限值0.2mm 反算配筋，提高工作效率。

2.3 地基承載力驗算

fa= faE= 98.0 kPa;基底控制壓力計算:pk= (結構自重 + 覆土重 + 池內水重) / 底板面積

= (1396.20 kN + 976.80 kN + 0.00 kN) / 50.16 m2= 47 kPa ＜ fa= faE= 98 kPa 滿足要求。

pkmax= (結構自重 + 覆土重 + 池內水重) / 底板面積 + y 向水平地震彎矩 / y向抗彎截面模量 = (1396.20 kN + 976.80 kN + 0.00 kN) / 50.16 m2+ 149.60 kN.m / 55.18 m3= 50kPa ＜ 1.2faE= 118 kPa 滿足要求。

pkmin= (結構自重 + 覆土重 + 池內水重) / 底板面積 - y 向水平地震彎矩 / y向抗彎截面模量= (1396.20 kN + 976.80 kN + 0.00 kN) / 50.16 m2- 149.60 kN.m / 55.18 m3= 45 kPa

＞ 0 滿足要求。

2.4 抗浮驗算

本工程屬地下水池，按規范要求應進行抗浮穩定性驗算，計算時應注意不應計入檢測設備重量。 Ksb=ΣGk/ Qf=2373/2156.88 = 1.10 ＞KS= 1.05, 滿足要求。式中Gk為水池整體抗浮力標準值；Qf為作用于水池底板上的浮力標準值；KS為水池整體抗浮穩定系數，對于地下水池的整體抗浮計算取1.05。

2.5 構造要求

除了按規范進行驗算和配筋計算外，水池的設計還應滿足構造要求，對于直接與土和地下水接觸地下水池，壁板的混凝土保護層厚度不應小于30mm;底板的保護層厚度不應小于40mm（有墊層），本工程取規范最小值30mm 和40mm。

為避免水池壁板與底板交界處應力集中產生開裂現象，在轉角處設置加腋構造，并配置了ψ12@200 的構造鋼筋。壁板的頂端設置了直徑16mm 的水平加強筋，內外側各三根。

3 結束語

本文以現行設計規范為依據并結合工程實例，闡明了地下敞口水池的設計流程和設計方法，為今后類似項目的設計提供參考。