(合肥水泥研究設(shè)計(jì)院有限公司, 安徽 合肥 230051)
工業(yè)生產(chǎn)中的水池,從使用功能上,一般可分為三大類。第一類是用于水處理池,常見的有污水池、沉淀池、濾池和曝氣池等,第二類是貯水池,常見的有備用水池和消防水池等。第三類是生產(chǎn)用循環(huán)水池,主要用于工業(yè)生產(chǎn)中設(shè)備冷卻,以保證設(shè)備的正常連續(xù)運(yùn)行。
按照水池建造在地面上下位置的不同,水池又可分為地下式、半地下式及地上式。
按照水池底板的非柱下部分是否承受池頂荷載,可分整體式水池和分離式水池。當(dāng)水池底板位于抗浮水位以下或地基條件較差時(shí),水池的底板設(shè)計(jì)為板柱結(jié)構(gòu),稱為整體式水池。當(dāng)?shù)装逦挥诳垢∷灰陨希业鼗鶙l件較好時(shí),底板和支柱基礎(chǔ)則采用分離式,這種做法與地下室設(shè)計(jì)中獨(dú)立基礎(chǔ)加防水板做法類似,稱為分離式水池,此時(shí)非柱下池底板在考慮一定的構(gòu)造要求基礎(chǔ)上,滿足混凝土裂縫控制要求即可。
在滿足工藝正常使用功能要求,水池根據(jù)使用功能不同,綜合成本各有側(cè)重點(diǎn)。第一類水池在正常生產(chǎn)中持續(xù)使用的,水是單向流動(dòng),應(yīng)綜合考慮日常使用成本和建造成本。第二類水池在正常生產(chǎn)中不使用,只在緊急情況下使用,應(yīng)重點(diǎn)考慮一次性建造成本。第三類水池在正常生產(chǎn)中也是持續(xù)使用的,水是雙向流動(dòng),應(yīng)綜合考慮日常使用成本和建造成本??梢?,在日常使用成本一定的情況下,降低水池的建造成本是降低水池綜合成本的唯一途徑。
對(duì)于第一類和第二類水池,由于水是單向流動(dòng),應(yīng)盡量場(chǎng)地地勢(shì)條件,依靠重力勢(shì)能,來實(shí)現(xiàn)水的流動(dòng),以節(jié)約電能。第三類水池由于水是循環(huán)使用,應(yīng)盡量靠近用水設(shè)備,減少流動(dòng)距離,從而節(jié)省電能。
為了盡量減小外界氣溫變化對(duì)水池產(chǎn)生的溫度應(yīng)力,水池應(yīng)優(yōu)先采用地下式或半地下式。對(duì)于有全封閉的水池,頂板上可采用覆土在內(nèi)的保溫措施。
在滿足工藝使用要求的條件下,池底標(biāo)高應(yīng)盡可能高于抗浮水位;高于抗浮水位,可避免降水,便于池底板施工。當(dāng)工藝要求必須建造在抗浮水位以下時(shí),池壁等自重?zé)o法滿足抗浮要求時(shí),在在池頂增加覆土是一種經(jīng)濟(jì)可行的抗浮措施。
此外,在池頂覆土綠化,可用于增加廠區(qū)綠地面積,社會(huì)效益明顯。
分離式水池是池底板位于地下水位以上,如果是位于地下水位以下,在空池工況下,地下水壓力對(duì)池底板產(chǎn)生向上浮力作用,這與分離式水池非柱下底板設(shè)計(jì)假定不符;同時(shí)非柱下底板承受彎矩,會(huì)造成底板開裂,影響水池正常使用。如分離式水池底板位于地下水位以下,地基條件較好,一定要采取可靠措施來降低地下水位,否則不能做成分離式水池。
根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB50007-2011第5.4.3條和《給水排水工程構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50069-2002,抗浮穩(wěn)定安全系數(shù)取1.05。
當(dāng)水池的底面標(biāo)高在抗浮水位以下時(shí),應(yīng)對(duì)水池進(jìn)行抗浮穩(wěn)定性驗(yàn)算,一般包括整體抗浮驗(yàn)算和局部抗浮驗(yàn)算。整體抗浮驗(yàn)算:(池頂覆土總重標(biāo)準(zhǔn)值+水池自重標(biāo)準(zhǔn)值)/水池總浮力標(biāo)準(zhǔn)值≥1.05。該計(jì)算不考慮池壁與巖土之間的摩擦力,把這種摩擦力作為抗浮安全儲(chǔ)備。
封閉式水池的抗浮穩(wěn)定性不夠時(shí),可以用增加覆土厚度的辦法來解決。開敞式水池的抗浮穩(wěn)定性不夠時(shí),則可采取增加水池自重;將底板懸伸出池壁以外,在懸伸部分上回填土或砌筑毛石,如還不能滿足抗浮要求,可根據(jù)地質(zhì)情況,在水池底板下設(shè)置抗拔樁,或采用錨桿辦法來提高抗浮能力。
現(xiàn)代工廠規(guī)模越來越大,對(duì)水池容量要求也越來越大,為滿足工藝使用要求和避免漏水,應(yīng)避免設(shè)置伸縮縫,減少后澆帶設(shè)置的數(shù)量,通過采取覆土或保溫材料在內(nèi)的保溫措施,來減少溫度應(yīng)力影響;同時(shí)可采取增設(shè)相應(yīng)溫度應(yīng)力配筋來抵抗溫度應(yīng)力影響;如溫度應(yīng)力配筋較大,經(jīng)濟(jì)性不佳,可采用預(yù)應(yīng)力水池。
水池建造和日常使用,首先要考慮綜合成本,在日常使用成本一定的情況下,合理選定水池標(biāo)高,根據(jù)需要池頂板覆土可降低水池的建造成本。水池應(yīng)盡量避免設(shè)縫,采用后澆帶,或增設(shè)相應(yīng)溫度應(yīng)力配筋,或采用預(yù)應(yīng)力方案解決。
[1]GB50069-2002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
[2]GB50010-2010.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