疊合式水池在東江引水工程項目的結構設計與研究

【摘要】結合東江引水工程項目的結構設計特點，從基礎設計、結構布置、計算分析等方面論述了疊合式水池的結構設計與研究，并提出了結構加強措施與施工注意事項。

【關鍵詞】疊合;結構設計;絮凝沉淀清水池

1、工程概況

東江引水工程包括東江水廠廠區工程、輸水系統工程及相應配套附屬工程。一期（已于2017年竣工并投產使用）設計規模為30×104m3/d，二期（建設中）設計規模為70×104m3/d，總供水規模為100×104m3/d，供往郴州市區、資興市、桂陽縣三地。

東江水廠位于資興市星紅村焦塘組。該廠址東邊為一條連接S322公路與焦塘組交通的鄉村公路。總征地面積為190703m2（合286.05畝），其中廠區征地185577m2（合283.06畝），進廠道路征地面積5126m2（合7.69畝）。本工程以東江水庫為水源地，采用絮凝池+平流沉淀池+氣水反沖洗砂濾池+清水池的常規水處理工藝。

本工程建筑結構安全等級為二級，設計使用年限為50年。根據國家標準《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010）（2016年版）和《中國地震動參數區劃圖》（GB18306-2015）抗震設防烈度6度（0.05g），設計地震分組為第一組，建筑場地類別為II 類，設計特征周期取0.35s，抗震設防類別為乙類，抗震措施按7度進行設計。

2、地基基礎設計

本工程地基基礎設計等級為丙級，根據地勘報告，采用整板基礎，地基持力層主要為粉質粘土層、粉質粘土夾塊石層和破碎灰巖層，地基承載力特征值分別為240kPa、260kPa和600kPa。

3、結構布置

該池體為上層絮凝反應+沉淀池，下層疊合清水池，全池平面內空尺寸長×寬為174.65×19.15m，池壁總高度9m，其中絮凝反應池池深5.75m，沉淀池池深3.5m，清水池池深5.5m，結構型式為現澆鋼筋混凝土結構。由于池體長度方向較長，在池體長度方向設六道伸縮縫（每隔25米左右設一道），縫寬30mm，縫內設橡膠止水帶。

水池外池墻厚350mm，內部導流墻厚250mm，上層沉淀池底板板厚350mm，下層清水池底板板厚450mm，混凝土強度等級均為C30。

沉淀池平面圖、清水池平面圖及1-1剖面圖分別見圖1、圖2及圖3。

圖1沉淀池平面圖

圖2? 清水池平面圖

圖31-1剖面圖

4、計算分析

4.1 計算模型

（1）上層沉淀池按單層水池計算，池壁按上端自由，下端固定取單位寬度截條按單向板進行計算，池壁固端力作為外荷載傳遞給下層清水池。

（2）下層清水池池壁作為上部水池的支撐墻，可截取截條，按多跨框架進行設計。

（3）上層沉淀池底板除了按受彎構件進行受彎承載力驗算外，還應按壓彎和壓彎構件進行配筋復核。其中，在上、下層水池均滿水池時，該板所受拉力為最大;在上、下層均放空，池外有土壓時，該板所受壓力為最大。

（4）下層清水池底板分工況按多跨連續板取截條進行內力計算。本文由于篇幅所限，在此不做描述。

根據本工程水池特點及外部條件，進行不利荷載組合，有如下幾種工況：①上、下層均為滿水;②上層滿水，下層空;③上層放空，下層滿水;④上、下層均放空，池外有土壓。

本文由于篇幅所限，僅以工況①上、下層均為滿水進行舉例說明。圖4～圖6為理正工具箱程序計算結果。

圖4計算簡圖

圖5? 彎矩圖（單位：kN*m）

圖6軸力圖（單位：kN）

4.2結果分析

從以上結算結果可以看出，水池池壁和上、下層底板互為支撐，池壁和底板內力均不大，可以認為是較為經濟合理的。

4.3 結構加強措施及施工注意事項

（1）加強措施：節點處加設腋角

為了防止節點處出現應力集中，改善其受力狀態，期望其達到計算時假定的力學模型，在池墻水平轉角處，頂（底）板與池墻節點處采取加腋角的構造措施。

（2）施工注意事項

本工程涉及到的危險性較大的分部分項工程有：搭設高度≥5m、施工總荷載大于10kN/m2的混凝土模板的滿堂支撐體系;施工單位應編制危大工程專項施工方案。

結論：

本工程疊合式結構設計是基于以往的工程經驗，清晰的結構概念和設計思路。經過實踐證明，該工程設計是安全可靠、經濟合理的。該設計理念不僅節約了大量的工程用地，而且很大程度上減少了地基處理的費用，施工也較為便利。擁有這一系列的優勢，可以預見到的是，疊合式設計理念在未來的水池結構設計中會得到更加廣泛的運用。

參考文獻：

[1]給水排水工程結構設計手冊（第二版）[M].北京：中國建筑工業出版社，2007.

[2]建筑抗震設計規范GB50011-2010（2016年版）[S].北京：中國建筑工業出版社，2016.

[3]給水排水工程鋼筋混凝土水池結構設計規程CECS138：2002[S].北京：中國建筑工業出版社，2002.

作者簡介：

王章化，男，工程師，碩士，主要從事結構設計工作。