林曉偉 陳夢(mèng)駿

(1.中海油天津化工研究設(shè)計(jì)院有限公司，天津 300131； 2.天津中海油服化學(xué)有限公司，天津 300301)

污水池在正常使用情況下，水池中盛滿(mǎn)水，不存在抗浮問(wèn)題。但在當(dāng)?shù)叵滤惠^高或雨、汛期時(shí)，以下幾種情況需考慮污水池抗浮問(wèn)題：1)施工過(guò)程中：地下水水位標(biāo)高高于基坑標(biāo)高，可以采取降水措施使地下水位降低，滿(mǎn)足抗浮要求；2)施工結(jié)束時(shí)：降水設(shè)備退出工作，池中無(wú)水，污水池所受浮力大于其本身自重；3)使用過(guò)程中：采用浸沒(méi)式膜處理方法時(shí)，當(dāng)需要更換膜或膜離線(xiàn)清洗時(shí)，污水池需要抽干水進(jìn)入待用狀態(tài)，此時(shí)池中無(wú)水，由于地下水位高，污水池所受浮力大于其本身自重，需要采取措施防止水池上浮。

1 工程概況

本工程位于天津市地區(qū)，地下水位較淺，地質(zhì)勘察報(bào)告給出最高地下水位相對(duì)標(biāo)高-1.2 m，雙膜法污水池埋深5 m，底板在最高地下水位以下，故設(shè)計(jì)階段需要驗(yàn)算水池抗浮穩(wěn)定性，不滿(mǎn)足時(shí)采取抗浮設(shè)計(jì)，施工階段需要采取人工降水等施工措施保證施工的順利進(jìn)行，以下為具體分析過(guò)程。

2 設(shè)計(jì)階段抗浮設(shè)計(jì)分析

雙膜法污水池寬14 m，長(zhǎng)20 m，20 m長(zhǎng)向分成兩個(gè)10 m分格，帶頂蓋，5 m高。水池壁板采用400 mm厚，底板采用600 mm厚，頂板采用150 mm厚，示意圖如圖1所示。

未進(jìn)行抗浮設(shè)計(jì)之前，驗(yàn)算抗浮穩(wěn)定性：

污水池自重：G=25×14×0.4×5×3+25×(20-0.4×3)×0.4×5×2+25×20×14×0.6+25×20×14×0.15=9 230 kN。

浮力：F=10×(5-0.3+0.6-1.2)×20×14=11 480 kN。

G=9 230 kN<1.05F=1.05×11 480=12 054 kN,抗浮穩(wěn)定性不滿(mǎn)足。

因抗浮穩(wěn)定性不滿(mǎn)足規(guī)范要求需進(jìn)行抗浮設(shè)計(jì)?？垢≡O(shè)計(jì)主要采用的方法有：增加配重、設(shè)置抗浮構(gòu)件、設(shè)置抗浮錨桿和設(shè)置抗拔樁?？拱螛逗涂垢″^桿相對(duì)工程造價(jià)比較高，首選增加配重方法，以下為兩種增加配重方法比較。

1)方案一：底板增加200 mm厚，如圖2所示。

此時(shí)，污水池自重：G=9 230+25×20×14×0.2=10 630 kN。

浮力：F=11 480+10×0.2×20×14=12 040 kN。

G=10 630 kN<1.05F=1.05×12 040=12 642 kN,抗浮穩(wěn)定性不滿(mǎn)足。

底板增加200 mm后仍無(wú)法滿(mǎn)足抗浮要求。

2)方案二：底板四周各增加懸挑板800 mm寬，厚度同底板，如圖3所示。

污水池自重：G=9 230+25×0.8×(14+0.8×2)×0.6×2+25×0.8×20×0.6×2+18×0.8×(14+0.8×2)×5×2+18×0.8×20×5×2=15 210.8 kN。

浮力：F=10×(5-0.3+0.6-1.2)×(20+0.8×2)×(14+0.8×2)=13 815.4 kN。

G=15 210.8 kN<1.05F=1.05×13 815.4=14 506.1 kN,抗浮穩(wěn)定性滿(mǎn)足。

以上兩種方案比較：采用方案一增加的混凝土用量為：14×20×0.2=64 m3，采用方案二增加的混凝土用量為：0.8×(14+0.8×2)×0.6×2+0.8×20×0.6×2=34.2 m3。

方案一需要增加混凝土用量多，并且抗浮穩(wěn)定性還不滿(mǎn)足，方案二需要增加混凝土用量少，并且抗浮穩(wěn)定性滿(mǎn)足規(guī)范要求，達(dá)到了節(jié)省造價(jià)的目的，本工程選用方案二的抗浮設(shè)計(jì)方案。

3 施工階段降水措施選用

由于地下水位高于污水池基坑底面，污水池基坑施工前必須采取人工降水措施，本項(xiàng)目采用井點(diǎn)降水，井點(diǎn)降水在基坑四周埋設(shè)濾水管，用泵將水抽出。井點(diǎn)降水分為輕型井點(diǎn)、噴射井點(diǎn)和管井井點(diǎn)。噴射井點(diǎn)降水深度可達(dá)8 m～20 m，但是抽水系統(tǒng)復(fù)雜，能量損耗較大。管井井點(diǎn)適用于滲透系數(shù)較大的砂礫層和輕型井點(diǎn)降水效果不理想的場(chǎng)地。輕型井點(diǎn)施工簡(jiǎn)便，經(jīng)濟(jì)安全，降水深度可達(dá)6 m。本項(xiàng)目在天津地區(qū)，淤泥質(zhì)土層，要求的降水深度取為基坑底面以下0.5 m為4 m，輕型井點(diǎn)配合電滲井點(diǎn)可以適用。當(dāng)基坑寬度小于6 m時(shí)可以采用單排井點(diǎn)，本工程基坑寬度大于6 m，面積較大，采用環(huán)狀井點(diǎn)布置。

降水工程施工前，首先根據(jù)公式計(jì)算濾水管埋深。環(huán)狀井點(diǎn)水力坡度取為1/10，降水深度取為基坑底面以下0.5 m，以14 m方向計(jì)算，井點(diǎn)管距基坑中心距離取為8 m。通過(guò)計(jì)算本項(xiàng)目濾管埋置深度為：H=4.7+0.5+1/10×8=6 m。

依據(jù)埋置深度進(jìn)行降水工程的施工：

1)選擇井點(diǎn)管和濾管。濾管選用φ48×3，2 m長(zhǎng)鍍鋅管，一端用厚為4.0 mm的鋼板焊死，在距端點(diǎn)1.4 m長(zhǎng)范圍內(nèi)的管壁上鉆φ15 mm的小圓孔，孔距為25 mm，外包兩層編織布濾網(wǎng)，外部再包一層網(wǎng)眼較大的尼龍絲網(wǎng)，每隔50 mm用10號(hào)鉛絲綁扎一道，濾管另一端與井點(diǎn)管進(jìn)行連接。井點(diǎn)管選用φ35×3鍍鋅管。用透明管的連接管，將井點(diǎn)管和總管連接起來(lái)，用鉛絲扎緊以防漏氣?？偣苓x用φ50 mm×4鋼管，用法蘭盤(pán)加橡膠墊圈連接，防止漏氣、漏水。

2)井點(diǎn)安裝程序。井點(diǎn)放線(xiàn)定位→安裝高位水泵→鑿孔安裝埋設(shè)井點(diǎn)管→布置安裝總管→井點(diǎn)管與總管連接→安裝抽水設(shè)備→試抽與檢查→正式投入降水程序。井點(diǎn)降水過(guò)程中要做好降水監(jiān)測(cè)，根據(jù)水位水量變化情況及時(shí)采取調(diào)整措施。采用流量表監(jiān)測(cè)流量，監(jiān)測(cè)頻率為每天一次，采用水位計(jì)監(jiān)測(cè)地下水位，監(jiān)測(cè)頻率為剛開(kāi)始抽水時(shí)每5 h一次，第3天至達(dá)到預(yù)定標(biāo)高前為每天2次，水位降至標(biāo)高后每4 d一次。土方工程可在降水7 d后施工。土方開(kāi)挖完畢后，應(yīng)加緊組織水池底板及抗浮構(gòu)件的施工，在施工期間應(yīng)保持基坑的連續(xù)降水，防止地下水涌入基坑。

4 結(jié)語(yǔ)

在做雙膜法污水池工程項(xiàng)目時(shí)，抗浮設(shè)計(jì)和施工期間的抗浮措施是此類(lèi)項(xiàng)目的很重要的環(huán)節(jié)。避免出現(xiàn)水池的自重小于其承受的浮力現(xiàn)象，避免污水池等地下構(gòu)筑物浮起，造成工程事故。在此類(lèi)工程項(xiàng)目中應(yīng)考慮因地制宜，結(jié)合地基土層及水池構(gòu)筑物的埋深、平面尺寸等實(shí)際情況，選擇合適的抗浮設(shè)計(jì)方案和合理的施工期間抗浮措施，使水池免于破壞，達(dá)到安全可靠、節(jié)省造價(jià)、管理維護(hù)方便的目的。