喬克昌

(杭州市城建設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 310001)

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給水排水工程結(jié)構(gòu)專業(yè)施工圖審查中的常見問題

喬克昌

(杭州市城建設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 310001)

摘要：給水排水工程結(jié)構(gòu)屬于特種結(jié)構(gòu)，今針對(duì)施工圖審查中存在的問題，逐一進(jìn)行歸類和剖析，并提出了合理的建議及可行的解決方案。這對(duì)給水排水工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員有一定的指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：給水排水工程；存在的問題；歸類和剖析；建議；解決方案

給水排水工程結(jié)構(gòu)屬于特種結(jié)構(gòu)的范疇，從2006年開始至今筆者審查了許多結(jié)構(gòu)施工圖，發(fā)現(xiàn)有些設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中存在諸多的問題，主要有政策性問題、計(jì)算模式上的問題、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)不合理及構(gòu)造上的問題等不合理不規(guī)范的現(xiàn)象，對(duì)結(jié)構(gòu)安全和使用產(chǎn)生了安全隱患。本文結(jié)合工程實(shí)際，提出了給水排水工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題及一些建議，供同行參考。

1程序性政策性問題

1)采用指定產(chǎn)品問題?！吨腥A人民共和國(guó)建筑法》規(guī)定“設(shè)計(jì)文件選用的建筑材料、建筑構(gòu)配件和設(shè)備，不得指定生產(chǎn)廠、供應(yīng)商”。但有些結(jié)構(gòu)施工圖卻指定了某種型號(hào)的材料(如某種型號(hào)的材料實(shí)際就特指了某廠生產(chǎn)的混凝土微膨脹劑、某廠生產(chǎn)伸縮縫結(jié)構(gòu)膠、某廠生產(chǎn)的水池防腐涂料等)。

2)注冊(cè)設(shè)計(jì)人員及其相關(guān)人員未按規(guī)定在施工圖上加蓋相應(yīng)的圖章并簽字。

3)有些設(shè)計(jì)人員在簽字欄中跨專業(yè)簽字，這是不允許的。

4)有時(shí)使用已廢止的標(biāo)準(zhǔn)圖、設(shè)計(jì)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)。

5)有些施工圖未達(dá)到建設(shè)部規(guī)定的深度要求。

2基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方面的問題

2.1樁基設(shè)計(jì)方面的問題

1)構(gòu)筑物抗浮設(shè)計(jì)方面：①抗拔樁設(shè)計(jì)方面在設(shè)計(jì)中往往缺少抗拔樁抗裂性驗(yàn)算，缺少抗拔樁靜載試驗(yàn)及其配筋做法等要求說明?？拱螛对O(shè)計(jì)時(shí)，樁身配筋量?jī)H按強(qiáng)度要求進(jìn)行計(jì)算，缺少裂縫寬度驗(yàn)算。②構(gòu)筑物施工階段抗浮驗(yàn)算經(jīng)常遺漏，未提供施工控制水位。

2)樁基工程中，二樁承臺(tái)下部主筋設(shè)計(jì)往往均布在二樁承臺(tái)范圍，偏于不安全，應(yīng)該把計(jì)算得出的主筋布置在樁的范圍內(nèi)比較合理，樁范圍外則適當(dāng)布置些構(gòu)造縱筋作為配筋儲(chǔ)備。建議如圖1所示配筋。

3)管樁與承臺(tái)(底板)的連接節(jié)點(diǎn)問題，施工圖中僅注明套用標(biāo)準(zhǔn)圖，未明確連接鋼筋及型號(hào)。

4)樁基礎(chǔ)負(fù)摩阻力問題，有些樁是在回填土上打樁，有些設(shè)計(jì)人員沒有考慮負(fù)摩阻力問題或者僅僅扣減了一部分樁基的承載力，并沒有按照《建筑樁基技術(shù)規(guī)范(JGJ 94—2008)》計(jì)算負(fù)摩阻力。實(shí)際上當(dāng)填土層較厚及回填較差時(shí)負(fù)摩阻力是非常可觀的，對(duì)樁基產(chǎn)生的負(fù)面作用是顯著的，特別對(duì)于純摩擦樁基礎(chǔ)，會(huì)造成比較大的沉降。

5)構(gòu)筑物采用了樁基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)人員在池壁的下方布置了樁基而沒有設(shè)置承臺(tái)，而在沒有池壁的地方設(shè)置了承臺(tái)，當(dāng)樁徑不小于800 mm時(shí)，樁嵌入承臺(tái)或底板內(nèi)的長(zhǎng)度不宜小于100 mm，而底板鋼筋的保護(hù)層厚度為40 mm，此時(shí)問題出現(xiàn)了，設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)仍按照底板厚度按照保護(hù)層40 mm來計(jì)算配筋，偏于不安全，建議這種情況時(shí)考慮均設(shè)置承臺(tái)及按保護(hù)層厚度40 mm來設(shè)計(jì)。

6)樁基礎(chǔ)施工圖中經(jīng)常未注明樁端持力層檢驗(yàn)及施工完成后的工程樁進(jìn)行豎向承載力檢驗(yàn)的要求。

圖1　二樁承臺(tái)配筋剖面圖

2.2軟弱下臥層計(jì)算問題

構(gòu)筑物基礎(chǔ)持力層或樁基持力層下面存在軟弱下臥層，《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB 50007—2011)》[1]規(guī)定，應(yīng)驗(yàn)算軟弱下臥層地基承載力，而有些設(shè)計(jì)人員經(jīng)常不計(jì)算。

2.3壓實(shí)填土地基處理問題

有的工程處于部分挖方、部分填方地段，填方地段采用壓實(shí)填土人工處理地基，其壓實(shí)填土地基的填料、施工、壓實(shí)填土的范圍以及壓實(shí)填土地基檢驗(yàn)等均未提出具體要求說明。建議按圖2畫出示意圖。

圖2　基底換填剖面圖

2.4主體結(jié)構(gòu)與附屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題

主體結(jié)構(gòu)如泵房，附屬結(jié)構(gòu)如出水井，泵房一般采用大開挖施工或沉井施工，在泵房施工過程中，必然會(huì)對(duì)周圍的土體產(chǎn)生擾動(dòng)，使周圍土體下沉，而出水井往往是直接建在泵房的旁邊，設(shè)計(jì)人員往往對(duì)泵房的設(shè)計(jì)比較重視，而對(duì)出水井等附屬結(jié)構(gòu)不是太重視，對(duì)出水井的地基往往不提任何的處理，往往結(jié)果是泵房主體幾乎不會(huì)沉降，而出水井沉降會(huì)較大，造成它們之間的管道受損，影響使用。見圖3。

又如主體結(jié)構(gòu)落在原狀土上或基礎(chǔ)處理過，沉降很小，附屬結(jié)構(gòu)如鋼梯基礎(chǔ)落在開挖后的填土層上，將會(huì)發(fā)生沉降，容易拉開，盡管設(shè)計(jì)有壓實(shí)度的要求，但新近填土總會(huì)發(fā)生沉降，造成附屬結(jié)構(gòu)與主體拉開，設(shè)計(jì)對(duì)這一問題不夠重視。

圖3　泵房與出水井開挖斷面示意圖

2.5深淺基坑樁基施工及開挖問題

自來水廠和污水廠項(xiàng)目有沉井、泵房及變配電間等多個(gè)單體，間距較近，各單體基礎(chǔ)高差較大，由于處在軟土地基上，設(shè)計(jì)基礎(chǔ)采用支承樁，設(shè)計(jì)未明確打樁、開挖等施工順序及注意事項(xiàng)，較深基坑開挖極易造成較淺樁基受水平推力而破壞，因而造成不必要的麻煩和損失，這樣的工程事故時(shí)有發(fā)生，因此設(shè)計(jì)需明確施工順序及保護(hù)措施。如圖4所示設(shè)計(jì)。

圖4　埋深深水池和埋深淺水池剖面示意圖

2.6沉井下沉穩(wěn)定問題

沉井基礎(chǔ)往往處在淤泥層或淤泥質(zhì)土層上，下沉到該層后往往下沉穩(wěn)定不滿足，若設(shè)計(jì)人員不采取措施的話則會(huì)發(fā)生超沉，但設(shè)計(jì)人員往往對(duì)此不夠重視，此時(shí)應(yīng)地基處理或增加刃腳的踏面寬度或增加地梁來滿足下沉穩(wěn)定要求。

3構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)計(jì)算的問題

3.1荷載代表值和組合值問題

在進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)計(jì)算和正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算時(shí)，作用效應(yīng)系數(shù)(俗稱分項(xiàng)系數(shù))時(shí)有弄錯(cuò)。承載能力極限狀態(tài)計(jì)算采用基本組合設(shè)計(jì)值；正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算，分別按短期效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合或長(zhǎng)期效應(yīng)的準(zhǔn)永久組合進(jìn)行驗(yàn)算，并應(yīng)保證滿足變形、抗裂度、裂縫開展寬度、應(yīng)力等計(jì)算值不超過相應(yīng)的規(guī)定限值。

3.2荷載方面

1)水池配筋計(jì)算時(shí)地面堆載往往會(huì)忽略；2)污水的重度標(biāo)準(zhǔn)值一般應(yīng)大于10 kN/m2,設(shè)計(jì)人員經(jīng)常采用10 kN/m2，荷載取值偏?。?)操作平臺(tái)、泵房等樓面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值2 kN/m2偏小，需考慮設(shè)備、材料堆放等因素適當(dāng)加大。

3.3計(jì)算模式方面

1)根據(jù)《給水排水工程鋼筋混凝土水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程(CECS 138∶2002)》第5.1.9條底板視為池壁的固定支承時(shí)，底板的厚度必須大于池壁，厚度應(yīng)為池壁的1.2～1.5倍，并應(yīng)外挑。這一條設(shè)計(jì)經(jīng)常不滿足，而計(jì)算書中設(shè)計(jì)考慮固定支承，因此計(jì)算模式存在問題，應(yīng)采用彈性支座來計(jì)算。

2)計(jì)算模式與實(shí)際不符的問題：當(dāng)利用走道板作為池壁的支承構(gòu)件時(shí)，敞口水池池壁的配筋計(jì)算按照上部有支承來設(shè)計(jì)，而在實(shí)際計(jì)算時(shí)上部走道板不滿足支承的邊界條件(設(shè)計(jì)人員未對(duì)走道板橫向進(jìn)行計(jì)算，未滿足作為橫向支承的要求及板厚不小于200 mm的要求)，此時(shí)池壁仍為懸臂結(jié)構(gòu)或頂部為彈性支座底板為固端支承，因而造成實(shí)際所配鋼筋不足，結(jié)構(gòu)不安全。

3)水池的扶壁柱問題：有些設(shè)計(jì)人員在池壁設(shè)計(jì)時(shí)考慮了設(shè)置扶壁柱，但底板未考慮設(shè)置地梁，僅考慮一塊大底板，實(shí)際受力是扶壁柱在底板處產(chǎn)生了集中彎矩，相連位置底板無法承受此彎矩。見圖5。

圖5　水池扶壁柱與底板連接示意圖

3.4保護(hù)層厚度計(jì)算與圖紙不符

結(jié)構(gòu)配筋計(jì)算書中保護(hù)層厚度取35 mm或30 mm，而結(jié)構(gòu)說明中取40 mm，偏于不安全。

3.5水池角隅設(shè)計(jì)問題

水池角隅處設(shè)計(jì)往往不夠重視，角隅處的局部彎矩雖按規(guī)范計(jì)算，但角隅位置的水平加筋長(zhǎng)度未按要求配置，其長(zhǎng)度與壁板頂端的支承條件有關(guān)，設(shè)計(jì)人員往往按水池高度的四分之一確定，這對(duì)于壁板頂端自由時(shí)的情況是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，同時(shí)也是不安全的。

3.6沉井的分隔墻問題

沉井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)師把中間的隔墻均作為后澆墻體，這樣的結(jié)果會(huì)造成一系列問題，如沉井壁厚較大(進(jìn)一步影響下沉穩(wěn)定)、配筋較大、投資浪費(fèi)，實(shí)際上沉井設(shè)計(jì)時(shí)可利用個(gè)別中間的隔墻作為沉井結(jié)構(gòu)的下沉井壁來處理會(huì)較好，既合理又經(jīng)濟(jì)，如圖6設(shè)置下沉井壁和后澆隔墻。

圖6　沉井井壁與后澆隔墻布置圖

4構(gòu)筑物構(gòu)造方面的問題

4.1水池加強(qiáng)帶和后澆帶問題

加強(qiáng)帶和后澆帶設(shè)計(jì)概念混淆不清，經(jīng)?；鞛橐徽?，對(duì)它們的構(gòu)造做法缺少詳細(xì)的交代。后澆帶是施工縫的一種，后澆帶位置將結(jié)構(gòu)暫時(shí)劃分為若干部分，在若干時(shí)間后再澆搗后澆帶位置的混凝土，將結(jié)構(gòu)連成整體。后澆帶是既可解決沉降差又可減少收縮應(yīng)力的有效措施。設(shè)置后澆帶的位置、距離通過設(shè)計(jì)計(jì)算確定，其寬度考慮施工簡(jiǎn)便及避免應(yīng)力集中，常為800～1 200 mm；后澆帶部位填充的混凝土強(qiáng)度等級(jí)須比原結(jié)構(gòu)提高一級(jí)。

膨脹混凝土加強(qiáng)帶設(shè)置在構(gòu)筑物混凝土收縮應(yīng)力的最大部位，用來增加混凝土的密實(shí)度，提高混凝土的強(qiáng)度及抗裂、防滲性能，強(qiáng)度等級(jí)比主體設(shè)計(jì)混凝土高一等級(jí)，混凝土內(nèi)摻入一定比例的微膨脹劑并與主體結(jié)構(gòu)混凝土一起澆筑。

4.2水池伸縮縫間距問題

大型矩形構(gòu)筑物需設(shè)置溫度變化的伸縮縫，其設(shè)縫間距一般按照《給水排水工程構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB 50069—2002)》[2]的相應(yīng)條款來執(zhí)行，如地基為土基時(shí)，露天環(huán)境伸縮縫間距現(xiàn)澆鋼筋混凝土水池為20 m，有保溫時(shí)為30 m。有些設(shè)計(jì)人員盡管嚴(yán)格按照規(guī)范設(shè)置伸縮縫，但出現(xiàn)了如下問題：

1)如圖7的伸縮縫兩側(cè)的池壁1、池壁2，由于水池為敞口水池，壁板頂端為自由，池壁1為兩邊固定一邊簡(jiǎn)支一邊自由；池壁2為底部固定三邊自由，兩者的頂端變形相差較大，故在實(shí)際運(yùn)行中頂部范圍橡膠止水帶被拉開，并出現(xiàn)了漏水現(xiàn)象。

圖7　某水池伸縮縫布置圖

2)杭州市某清水池項(xiàng)目，由于設(shè)計(jì)清水池頂板考慮覆土，池壁采用加氣混凝土塊保溫，水池基本按照最大伸縮縫間距30 m考慮，但由于水池在2015年2月完成結(jié)構(gòu)混凝土的施工，清水池在施工完成后未儲(chǔ)水，且一直暴露在大氣中，并未作覆蓋或采取其他保溫措施。7月23日才完成閉水試驗(yàn)，此時(shí)，基坑未回填，頂板上面也未覆土，完全暴露在夏季的烈日之下，后來池壁出現(xiàn)多條豎向裂縫。經(jīng)查結(jié)構(gòu)圖紙，池壁水平配筋僅按構(gòu)造配置，配筋見圖8。

圖8　某水池池壁配筋圖

以上問題的出現(xiàn)是設(shè)計(jì)人員未充分吃透設(shè)置伸縮縫的要領(lǐng)，如1)的池壁1和池壁2應(yīng)盡量使兩個(gè)池壁受力狀態(tài)一致，變形一致，正確的設(shè)置位置應(yīng)往池壁2方向平移一段距離。2)對(duì)伸縮縫的設(shè)置理解上不夠透徹，設(shè)計(jì)文件上應(yīng)明確施工階段的保溫措施或按照露天條件來設(shè)置伸縮縫，且應(yīng)該加大水平鋼筋。

4.3水池配筋方面

池壁豎向配筋統(tǒng)一采用@100間距，不合理且浪費(fèi)，由于池壁承受三角形荷載，一般池壁與底板交接處為最大配筋，而上部配筋較小，可考慮按@200間距通長(zhǎng)配筋后再在底部位置設(shè)置附加短筋，這樣受力合理也可節(jié)約投資。

4.4沉井的問題

1)沉井的后澆隔墻與井壁連接問題：有些設(shè)計(jì)師對(duì)后澆隔墻與井壁連接問題不夠重視，僅僅在井壁上預(yù)留了鋼筋，并沒有按照規(guī)范要求預(yù)留凹槽、止水片等，設(shè)凹槽的目的是使后澆的混凝土與老混凝土結(jié)合好，有利于防滲和抗剪。

2)沉井井壁分節(jié)澆筑和分幾次下沉未做說明。若分節(jié)澆筑和分節(jié)下沉則需分別計(jì)算下沉系數(shù)、下沉穩(wěn)定及澆筑第二節(jié)時(shí)的地基穩(wěn)定驗(yàn)算等，有些設(shè)計(jì)人員未考慮這些問題，這對(duì)于軟土地基上的沉井施工就容易產(chǎn)生施工事故。

3)沉井由于分節(jié)澆筑、分次下沉，第一次下沉?xí)r的分節(jié)位置池壁頂部往往缺少水平加強(qiáng)鋼筋的配置。

4)沉井的刃腳削弱問題：薄壁沉井底板位置的刃腳由于凹進(jìn)去150～200 mm，造成壁厚較小，本來井壁厚度不大，減小的比例就較大，刃腳位置是受力最大的地方，壁厚反而最小，往往造成不安全，設(shè)計(jì)師容易忽略這個(gè)問題，見圖9。

圖9　沉井井壁刃腳比較圖

5抗震設(shè)計(jì)方面的問題

構(gòu)筑物抗震設(shè)計(jì)方面存在的問題有：

1)給水排水建筑工程未按《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)(GB 50223—2004)》[3]第3.0.2、第5.1.3和5.1.4條的要求確定抗震設(shè)防類別。當(dāng)為乙類時(shí)，地震作用應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求；抗震措施，一般情況應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度提高一度的要求。按照《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)(GB 50223—2004)》第5.1.3和5.1.4條的要求，乙類的構(gòu)建筑物有：①給水建筑中的主要取水設(shè)施和輸水管線、水廠的水處理構(gòu)建筑物、配水井、送水泵房、中控室、化驗(yàn)室等；②污水干管，污水處理廠的主要水處理構(gòu)建筑物、進(jìn)水泵房、中控室、化驗(yàn)室，以及城市排澇泵站和城鎮(zhèn)主干道立交處的雨水泵房等。

2)構(gòu)筑物抗震由于計(jì)算軟件很少，往往缺少這方面的計(jì)算書，這是通病。

6耐久性問題設(shè)計(jì)方面的問題

混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)[4]時(shí)，設(shè)計(jì)人員一般僅提“環(huán)境類別、保護(hù)層厚度、混凝土強(qiáng)度、抗?jié)B級(jí)別”等，設(shè)計(jì)內(nèi)容不夠全面。混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)是系統(tǒng)性的問題，它與結(jié)構(gòu)使用年限、結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境類別、作用等級(jí)有關(guān)。具體設(shè)計(jì)時(shí)，需提出材料要求，如混凝土最低強(qiáng)度等級(jí)、最大水膠比、抗?jié)B級(jí)別、混凝土最大堿含量與最大氯離子含量，以及采用的水泥品種、防凍要求等；構(gòu)造要求，如：鋼筋保護(hù)層厚度，裂縫寬度限值，施工縫伸縮縫的連接的設(shè)置要求等；施工質(zhì)量要求，如施工養(yǎng)護(hù)、保護(hù)層厚度等的檢測(cè)等。

7結(jié)語(yǔ)

本文是筆者在這些年審查結(jié)構(gòu)施工圖中存在的一些問題的匯總，根據(jù)規(guī)范和已建設(shè)工程的一些成熟經(jīng)驗(yàn)而提出了一些合理建議，供同行參考，目的是為了提高設(shè)計(jì)水平，促進(jìn)共同進(jìn)步。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]中國(guó)建筑科學(xué)研究院.GB 50007—2011建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2012.

[2]北京市市政工程設(shè)計(jì)研究總院.GB 50069—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(guó)建筑工業(yè)出版社，2002.

[3]中國(guó)建筑科學(xué)研究院.GB 50223—2004建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2004.

[4]中國(guó)建筑科學(xué)研究院.GB 50010—2010混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010.

收稿日期：2015-12-02

作者簡(jiǎn)介：?jiǎn)炭瞬?1971—)，男，浙江湖州人，高級(jí)工程師，從事市政水工結(jié)構(gòu)、基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)和邊坡?lián)鯄υO(shè)計(jì)等工作。

中圖分類號(hào)：TU82

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號(hào)：1008-3707(2016)03-0010-05

Common Problems in the Examination of the Structure MajorConstruction Plan for the Water Supply and Drainage Engineering

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