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摘要：水池是一種較為普遍特種結構，在工業(yè)上，特別是給排水工程、石油化工等方面有很大用途。本文討論地下工業(yè)用水池的各種結構，并探討了結構設計的要點、應當完成的各項要求和在設計時需要注意的事項，以期有所幫助。

關鍵詞：地下水池；工業(yè)水池；結構設計；應用研究

中圖分類號：TV332文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）10（b）-0000-00

地下水池用途廣泛，既可以做工業(yè)用途，也有用作民用情況，后者如化糞池等。對于工業(yè)用的地下水池結構的設計進行研究有其必要性，隨著現代社會經濟發(fā)展，各類建筑必將獲得更為廣泛的應用。

1水池結構的應用

水池是用來儲存液體的建造物，根據其儲存液體的不同，在給排水工程（儲存水）、石油（儲存石油）和化工（儲存化學藥品等）等各種領域發(fā)揮其作用。地下工業(yè)水池主要有沉淀池、污水池、儲油池等。

2水池的分類

2.1建筑材料

水池按建筑材料分可分為鋼筋混凝土、預應力混凝土和磚石三種不同的水池。鋼筋混凝土水池容積較大，抗?jié)B性和抗裂性等性能都比較出色。預應力混凝土水池則專門為防止?jié)B透和開裂而設計，對于各種荷載組合都有極好的表現，因此同樣可以具有較大水池容量。而磚石水池的優(yōu)點在于取材方便，相對而言抗?jié)B性能和抗裂性能都較差，且對地基有較高的要求，容量較小，一般都不超過五百方。

2.2施工方式

按施工方式區(qū)分，水池有現澆和裝配式兩種鋼筋混凝土水池。前者施工簡單，因此應用較廣；后者對于混凝土的早期開裂有著很好的預防作用（因其預制過程中已經經過了干縮），因此施工進度也較快。

2.3安裝位置

按照安裝位置來區(qū)分的話，主要有地下水池、半地下水池，以及地上水池和架空水池四種類型。不過后兩種類型，即地上水池和架空水池不在本文討論范圍之內，因此不予討論。地下水池的優(yōu)點在于水池內部環(huán)境不容易受到大氣環(huán)境的影響，可以保持水池內部相對的穩(wěn)定，其所受到的應力也較小。池壁外的土和池壁內的液體可以在壓力上相互抵消，因此所受到的應力效果較小。其主要問題在于埋池深度對頂蓋和底板壓力荷載的影響，這與地上水池有著很大區(qū)別。這點容易察知，因為地下水池頂蓋和底板所承受的荷載還需包括其上部巖土的壓力，埋得越深，壓力越大。此外不論是地下式還是半地下式的水池，對于地震都具有良好的抵抗作用，這也是為什么地下水池被用于儲藏的原因。

2.4水池形狀

水池的形狀可以分為圓形和矩形兩種，也可以分為單格水池和多格水池，或者開口水池和封閉水池。矩形水池的施工較為方便，對于場地的要求也不高，具有節(jié)約用地的效果，可與多個水池進行組合。圓形水池主要為池壁受到環(huán)向拉力的效果，所以對于三千方的大型池時，應當采取預應力圓形池，而如果池深較淺，也可以采用矩形池。

要根據實際需要設計形狀和尺寸，并針對施工場地的地質狀況和材料、施工條件采取不同的建造工藝。注意水池的強度，如鋼筋混凝土水池的強度要在C20以上，而預應力混凝土水池的強度則應當在C30以上。

3地下水池結構的設計

3.1設計要點

設計地下水池之前要充分收集資料，如地質水文、氣象等資料，關于建筑材料的情況也要了然于胸。再考察水池的受力，進行受力分析，選擇地下水池合理的結構形式。一般來說，小型水池對應磚石水池，中、小型則對應裝配式和現澆的鋼筋混凝土水池，大型水池建議使用預應力混凝土水池的形式?？傊鶕h(huán)境特點和使用需求，采用相對應的水池形式。進行結構設計是，則應當注意水池的強度和抗裂度在各種荷載組合的情況下是否滿足要求，并且要注意水池的穩(wěn)定性，對于滲透、凍裂和侵蝕的抗性情況如何，這些都要在結構設計中加以考慮，并且，針對地下水池結構的特點，還應當對池壁和底板在溫度變化之下所受到的應力進行計算。

3.2荷載組合

地下水池的荷載組合，如果加以歸納的話，總共可以分為四種。第一種包括結構的自重和池內滿水壓力，這種荷載組合情況一般出現在水池的試水階段。第二組合則考慮雪的荷載，此外還包括結構自重、內外液體壓力和外土壓力，注意池內部有時沒有液體壓力的情況。其余兩種荷載組合對于地下水池包括地下式水池和覆土保護的半地下式水池的用處不大，即在考慮結構自重及內液體壓力的情況下，分別于夏季考慮濕度差的影響和在冬季考慮溫度差的影響。這類溫濕度差的影響對于有覆土保護的地下水池而言幾乎不構成影響，但對于地下式或半地下室水池在完成澆筑之后沒有能夠及時覆土，而長時間暴露在露天空氣環(huán)境中的話，這后兩種荷載組合就必須進行計算考慮。

3.3抗裂度

水池的抗裂度要求自然式不漏水，因此要重點考慮水池內部液體可能令池壁發(fā)生開裂的部位，并進行抗裂度的驗算。水池的其他部位則應當對裂縫寬度進行控制，清水池不可大于0.25毫米，其他水池則不可大于0.2毫米，為此要進行裂縫寬度的計算。

3.4穩(wěn)定性

地下水池的穩(wěn)定性主要需要考慮地下水對水池的浮托力影響，這種影響在水池內液體很少的情況下尤為明顯。地下水的浮托力等于地下會重度、地下水最高水位到水池基礎地面的高度差、浮托力折減系數三者的積。非巖質地基的浮托力折減系數可以取1，而巖石地基則需要根據地基的破碎程度對浮托力折減系數加以確定。上述值乘以水池底面積就得到總浮托力?？垢】傊氐扔诔乜傊亍⒏餐量傊睾偷酌嫱馓舨糠滞林氐暮?，當抗浮總重于總浮托力的比值大于等于1.05時，我們說這個水池的穩(wěn)定性良好。

3.5抗?jié)B性

水池的抗?jié)B性與所采用的混凝土的密實程度有關，一般而言，可以通過增加水泥用量來提供水池混凝土的密實度，從而提高其抗?jié)B性。但要注意，過多的水泥用量會導致混凝土干縮量的增大，因此3600N/m3是鋼筋混凝土水泥用量的極限，而預應力混凝土的用量也應當在4100N/m3以下。注意水灰比要小于0.55?？赏ㄟ^摻加防水料來制備高抗?jié)B性的混凝土。

3.6抗凍性

抗凍性的要求主要是為了外露型鋼筋混凝土水池能夠應對寒冷天氣對混凝土的影響，混凝土要大于C25，水灰比和水泥用量的要求與抗?jié)B性的要求相同。此外如水池具有某種重要性，則在澆筑或裝配前應當注意進行混凝土的抗凍實驗，以便對抗凍標號有一個良好的控制度。

3.7抗腐蝕性

某些土壤具有侵蝕性，對于需要被掩埋其中，長期受到土壤侵蝕的混凝土而言，選擇合適水泥和骨料十分必要。此外也要注意迎水面混凝土對鋼筋的保護，其保護層的厚度應當在五十毫米以上。

4注意事項

4.1水池變形縫

水池的變形縫是抗?jié)B性設計需要注意的一點，實際工程中可以通過摻外加劑，或者設置后澆帶的方法來調節(jié)水池伸縮縫，注意施工季節(jié)的溫度因素對伸縮縫間距的影響，并控制其范圍。

4.2轉角加腋

轉角加腋主要用于現澆鋼筋混凝土水池結構，其池壁的拐角處、池壁與頂板的連接處，底板與池壁的連接處都需要設置腋角。且腋角的寬度要在150mm以上。腋角內配斜鋼筋的直徑要與池壁受力鋼筋的直徑相同。且腋角鋼筋的間距要是池壁受力鋼筋間距的兩倍，如無法達到，間距也應當保持在二十公分以上。

4.3配筋構造要求

池壁受力鋼筋的直徑要小，其間距一般在十到二十公分之間。內側受力鋼筋、外側受力鋼筋，以及構造鋼筋，其配筋率要大于0.15%。實踐表明，0.3%-0.8%的配筋率較為經濟合理，適宜采用。

4.4角隅彎矩

在設計矩形水池時，應當注意四邊支承壁板的長度與高度之比。如此比值大于2，則必須對水平角隅處的局部彎矩進行仔細地考量，并加以計算。

5總結

地下工業(yè)水池的設計要充分考量水池的科學合理性以及在經濟上的適用性，除了以上提到的設計要點，在進行地下工業(yè)水池的設計時還應當注意對附屬設備和主體結構之間存在的關系的處理。例如對于管道、通風口、集水坑、檢修口、走道板，乃至于樓梯、操作平臺與安放位置和連接構造之間關系，充分、全面地加以考量，在考慮各種綜合因素后在進行設計，避免返工造成的資源浪費。

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