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        晴隆縣西泌河提水工程結(jié)構(gòu)設(shè)計探討

        2014-06-30 12:44:47譚妮娟
        中華民居·學術(shù)版 2014年7期
        關(guān)鍵詞:凈水廠構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計

        摘 要:本文以晴隆縣西泌河提水工程為實例對取水建(構(gòu))筑物、凈水廠建(構(gòu))筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計進行重點分析。

        關(guān)鍵詞:凈水廠;構(gòu)筑物;結(jié)構(gòu)設(shè)計;施工配合

        引 言

        除對水池的結(jié)構(gòu)進行合理設(shè)計之外,在凈水廠水處理構(gòu)筑物的設(shè)計過程中,還需要按照一定的設(shè)計措施,進行一定構(gòu)造設(shè)計,確保水廠水處理構(gòu)筑物的耐久性及安全性。

        1 項目簡介

        1.1 工程概況

        晴隆縣西泌河提水工程主要解決縣城供水,提水規(guī)模20000m3/d,由于城市所在位置控制高程1530.0m水源位置高程650.0m高差近900.0m,在全國城市供水中是提水揚程最高的。從供水安全可靠性、運行費用和經(jīng)濟性等方面進行工程布置,確定5級提水方案比較合理。本工程提水方案是將低處河道水通過5座泵站提升到水廠處理后供給城市管網(wǎng),各級泵站采用串聯(lián)布置,泵站前設(shè)置調(diào)節(jié)水池。

        取水泵站采用深井泵井筒式取水,取水井上部為泵房,面積約為70m2。2~4級加壓泵站泵房完全相同,尺寸:22×7.5×5.5m,揚程為H=255~225m。2~4級加壓泵房前均設(shè)置容積為200m3的調(diào)節(jié)水池,尺寸為7.5×7.5×4m,以保證輸水安全。

        1.2 主要結(jié)構(gòu)工作內(nèi)容

        取水工程內(nèi)容包括5座泵站,4座200m3調(diào)節(jié)水池和3875m輸水管線。凈水廠在原有老水廠基礎(chǔ)上進行擴建,主要建、構(gòu)筑物有綜合樓、機修間、加藥加氯間、沉淀池、濾池、1000m3清水池、500m3回收水池、以及邊坡處理、擋土墻等。

        2 工程地質(zhì)概況

        工程區(qū)屬抗震設(shè)防6度第三組,位于北盤江支流西泌河右岸,屬侵蝕—溶蝕型河谷地貌區(qū)。以地表溶蝕地貌形態(tài)為主,主要表現(xiàn)為巖溶洼地、溶蝕槽谷、溶丘、溶蝕裂隙等,偶見小型溶洞,滑坡主要為一些小規(guī)模的淺層覆蓋層滑坡,一般為公路開挖邊坡放坡不當引起,其規(guī)模較小,對工程影響不大。

        一級取水泵站,地基巖土地基巖體為中三迭統(tǒng)關(guān)嶺組第一段的泥質(zhì)白云巖夾泥巖,巖體強風化層厚3~6m;輸水管線及其余三級泵站沿西泌河右岸斜坡布置,管道沿地面鋪設(shè),全長約3.75km。沿線地形坡度陡緩相間,管道沿線基巖出露,覆蓋層零星分布,自然邊坡穩(wěn)定,主要為殘坡積的粘土夾碎石,基巖為三迭系中統(tǒng)關(guān)嶺組第一段的白云巖、泥質(zhì)白云巖夾泥巖;水廠場地內(nèi)無不良地質(zhì)現(xiàn)象,地下水埋深均在建基面以下,廠區(qū)為巖溶弱發(fā)育區(qū),場地穩(wěn)定性較好?;娱_挖邊坡主要為覆蓋層邊坡,擬建工程廠區(qū)新增建(構(gòu))筑物主要有平流沉淀池、濾池、清水池、綜合樓、加藥加氯間等建(構(gòu))筑物;根據(jù)地勘方建議,根據(jù)覆蓋層厚度及建(構(gòu))筑物特點采用紅黏土層或強風化基巖作為持力層,以強風化中下部巖體作地基巖體持力層,建議地基巖土承載力:粘土[R]=150kPa;強風化灰?guī)r[R]=1000~1200kPa。

        3 取水及輸水管線結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

        3.1 設(shè)計原則

        取水構(gòu)筑物應(yīng)保證在枯水季節(jié)能取水,并保證在枯水保證率下取得所需的設(shè)計水量。取水構(gòu)筑物的位置選擇應(yīng)該全面掌握河流的特點。根據(jù)取水河段的水文、地形、地質(zhì)、衛(wèi)生防護,河流規(guī)劃和綜合利用因素等條件綜合考慮。

        3.2 取水構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計

        根據(jù)河床及岸坡的地形條件:河床岸坡陡,且主流近岸時,宜采用岸邊式取水構(gòu)筑物;河床岸坡平緩,且主流離岸時,宜采用河床式取水構(gòu)筑物。取水規(guī)模及安全度:大型取水泵房當安全度要求較高時,一般采用集水井與泵房合建的形式;小型取水泵房當條件許可時,可采用水泵吸水管直接取水。岸邊式取水構(gòu)筑物分為合建式與分建式兩種形式,詳見表1。

        本工程采用合建式岸邊式取水構(gòu)筑物,取水泵房采用井筒布置,底部為取水井,取水井上部為泵房,面積約為70m2。水泵選用深井泵。上部為泵房。取水井由取水塔和沉砂井組成:取水井為方形建筑,尺寸為:L×B×H=8.9m×4.4m×10.5m;取水井采用鋼筋混凝土底板及剪力墻結(jié)構(gòu),根據(jù)洪水設(shè)計高程上部取水泵房采用鋼筋混土框架結(jié)構(gòu)。本取水井結(jié)構(gòu)設(shè)計還注意到抗浮設(shè)計,經(jīng)計算采用在底板下布置間隔800mm梅花型布置直徑25mm螺紋鋼筋,以及高強度等級細石混凝土灌漿錨入基巖持力層中。

        3.3 輸水管線土建設(shè)計及三級泵房土建設(shè)計

        由于本工程輸水管道為泵站出水壓力管,泵站提水揚程200m左右,管道壓力較大,因此只能用剛性管道,本輸水管道設(shè)計輸水能力為20000m3/d,采用兩條DN400輸水管并行輸水,敷設(shè)形式主要為架設(shè),支墩每隔6.0m設(shè)一個,土建設(shè)計支墩材料考慮漿砌和加筋混土兩種,根據(jù)管道轉(zhuǎn)角及坡度等具體選用。過公路段采用埋設(shè),埋深1.0m,管道基礎(chǔ)為0.3m厚的砂石墊層,基槽深2.0m,底寬1.2m,邊坡根據(jù)地質(zhì)資料為1:0.5~1:0.75,采用雜土回填。

        其余2、3、4各級泵站及調(diào)節(jié)水池選址位置位于相對平緩場地,建筑物為一層,鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu);調(diào)節(jié)水池為無頂蓋鋼筋混凝土水池,荷載均不大,根據(jù)場地覆蓋層條件,均采用至于紅粘土層上,要求地基均勻,結(jié)構(gòu)計算采用常規(guī)設(shè)計,根據(jù)受力計算及最大裂縫寬度允許值配筋,做到安全、合理、經(jīng)濟。

        4 水廠建筑(構(gòu))筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計

        4.1 基本原則

        建(構(gòu))筑物結(jié)構(gòu)計算采用承載能力極限狀態(tài)計算和正常使用極限狀態(tài)驗算,對水池的配筋和裂縫進行控制,采用經(jīng)濟合理的配置滿足構(gòu)筑物使用要求。構(gòu)筑物分別按池內(nèi)有水、池外無土和池內(nèi)無水、池外有土工況進行結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算,無保溫措施的地面式構(gòu)筑物需考慮溫、濕度應(yīng)力的影響,壁面濕度當量溫差按10℃采用。池內(nèi)最高計算水位取至壁頂處。結(jié)構(gòu)按承載力極限狀態(tài)驗算強度及穩(wěn)定性和驗算正常使用極限狀態(tài)下的變形和裂縫寬度。

        4.2 建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計

        水廠建筑物主要包括一棟兩層樓的綜合樓、倉庫機修間、加藥加氯間、變配電房等。各建筑物功能主要為工藝流程服務(wù),造型比較規(guī)則,結(jié)合建筑物層高、層數(shù)、開間格局及建筑外立面造型,對于綜合樓上部結(jié)構(gòu)采用磚混結(jié)構(gòu),根據(jù)地質(zhì)情況采用毛石混凝土墻下條形基礎(chǔ);其余單體建筑開間較大,均采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu),鋼筋混凝土柱下獨立基礎(chǔ)。

        4.3 構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計

        4.3.1 基本概念

        水池是給水排水和水處理結(jié)構(gòu)工程中最重要的土建工程,掌握水池選型和結(jié)構(gòu)布置的科學性是水池結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵。矩形水池的池壁主要是受彎,除小的偏心受拉外,一般截面存在受壓區(qū),因此裂縫一般不會貫通,只需控制最大裂縫滿足抗裂要求。在水池設(shè)計中,結(jié)構(gòu)設(shè)計人員和工藝設(shè)計人員要求非常良好的溝通,而不能閉門造車,對于結(jié)構(gòu)構(gòu)造加腋(八字角)要求是否會對工藝設(shè)備運行有否影響,如若工藝不允許,結(jié)構(gòu)設(shè)計人員應(yīng)靈活變通,對于構(gòu)造措施區(qū)別情況采用。該工程水廠構(gòu)筑物主要包括有沉淀池、濾池、清水池、回收水池等,清水池為矩形有頂蓋鋼筋混凝土水池,其余為敞口矩形鋼筋混土水池。

        4.3.2 內(nèi)力計算

        (1)頂板和底板:對于有頂蓋水池,頂蓋計算參同鋼筋混凝土樓蓋的計算方法,對于圓形頂板,根據(jù)支承條件可查靜力計算手冊計算。底板計算時,視水池底板的結(jié)構(gòu)形式而定,當水池池壁采用獨立基礎(chǔ)時,底板的反力按直線分布考慮;對于一般水處理結(jié)構(gòu)水池,由于平面尺寸較小,底板多為等厚平板,須按不同荷載情況計算內(nèi)力,進行組合疊加。

        (2)池壁的內(nèi)力計算:矩形水池池壁的內(nèi)力按彈性理論計算,根據(jù)池壁壁板的長度LB和壁板的高度HB的比值和壁板邊界條件按《給水排水工程鋼筋混凝土水池結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程》(以下稱為《規(guī)程》)第6.1和6.2條規(guī)定計算;對于敞口水池池壁和頂板為預(yù)制而擱置在池壁頂端且無連接措施時,池壁頂端應(yīng)視為自由端;當預(yù)制板與池壁頂端設(shè)有抗剪鋼筋連接或池壁與頂板整體澆筑,僅配置抗剪鋼筋時,池壁與頂板的連接應(yīng)視為鉸接;當池壁與頂板整體澆筑,并配置連續(xù)鋼筋時,池壁與頂板節(jié)點應(yīng)視為彈性固定,而當池壁與頂板整澆,且池壁的線剛度與頂板線剛度比值大于5時,頂板相對于池壁來說可視為鉸接。

        5 結(jié)束語

        在取水工程建(構(gòu))筑物的設(shè)計過程中,除對水池的結(jié)構(gòu)進行合理設(shè)計之外,還需要進行一定構(gòu)造設(shè)計,按照一定的設(shè)計措施,確保工程單體的的耐久性及安全性。

        參考文獻

        [1]劉澤,王領(lǐng)發(fā),田欣,金世玉.晴隆縣西泌河提水工程水泵選型設(shè)計[C].中國給水排水.2009(09).

        [2]羅云光.某大型水工構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計的體會[J].廣東建材.2007(09).

        [3]林俊昌.對水工構(gòu)筑物設(shè)計的幾點看法[J].科技資訊.2010(27).

        [4]CECS138:2002給水排水工程鋼筋混凝土水池結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程.

        作者簡介:譚妮娟(1973-),女,本科,高級工程師,從事工業(yè)與民用建筑設(shè)計工作多年。

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