李 丹

(撫州市水電勘測設(shè)計(jì)院，江西 撫州 344000)

1 水箱設(shè)計(jì)分析

1.1 容積

依據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范要求規(guī)定，建筑中的水箱設(shè)計(jì)高度應(yīng)依據(jù)最高日用水量的25%左右進(jìn)行容量的計(jì)算。因此，在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中，需要嚴(yán)格依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與施工工程性質(zhì)，綜合考量相關(guān)給水管網(wǎng)的供水情況。當(dāng)供水充足、進(jìn)水管徑充足時(shí)，其水箱的最低水位可按照最高日用水量的20%左右進(jìn)行綜合考量，并非一定要達(dá)到25%左右。在進(jìn)行高位水箱的設(shè)計(jì)過程中，依據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，需要保證水箱的調(diào)節(jié)容積高于最大用水量的50%左右。在實(shí)際工作中，往往直接選擇最大用水量，該種方式不利于用水的調(diào)節(jié)?？偠灾?，最大程度降低水池的水箱容積，能夠有效降低工程造價(jià)、保證水質(zhì)，在一定程度上節(jié)省了空間。

當(dāng)前，部分工程設(shè)計(jì)將冷卻循環(huán)水補(bǔ)水量納入生活用水系統(tǒng)中，部分工程高水位水箱中也包含了一些冷卻循環(huán)水補(bǔ)水量。該種設(shè)計(jì)方案經(jīng)濟(jì)效果不佳，對于生活用水量少的商場、會(huì)展中心等場所，通常建有集中空調(diào)系統(tǒng)，冷卻水的補(bǔ)水量較大，當(dāng)生活用水與冷卻水混為一體，采取統(tǒng)一供水時(shí)，則導(dǎo)致每一小時(shí)所需要的冷卻水補(bǔ)水量嚴(yán)重超標(biāo)，高于建筑最大時(shí)的生活用水量，當(dāng)空調(diào)面積較大時(shí)，該種問題則更嚴(yán)重。當(dāng)建筑物的冷卻水補(bǔ)量較大時(shí)，可以采取獨(dú)立變頻供水泵組的方式解決上述問題，能夠有效防止因水泵選擇不合理而造成無法及時(shí)維護(hù)的效果[1]。

1.2 結(jié)構(gòu)

對于水箱來說，確保其能夠完全泄空是尤為重要的。因此，在水箱設(shè)計(jì)過程中，不僅需要對裝置安全運(yùn)轉(zhuǎn)提高重視程度，更需要綜合考量水箱在實(shí)際應(yīng)用中，因水中礦物質(zhì)和泥沙等沉淀物質(zhì)沉積在水箱底部對水泵運(yùn)轉(zhuǎn)的影響效果。如果水箱中的沉積物增多時(shí)，極易出現(xiàn)水泵進(jìn)出口被堵住等問題，對吸水裝置與排水設(shè)備的安全性具有一定的威脅性。因此，在水箱上部設(shè)計(jì)受水箱和補(bǔ)水閥，在水箱下部設(shè)計(jì)相關(guān)的排污閥(如圖1所示)。該種水箱的設(shè)計(jì)體積小、占地面積小且能夠方面的清理水箱的底部沉積物。水箱在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量在水箱上部設(shè)計(jì)為受水箱，用來接受吸水管的水，并將其以焊接的方式安裝在水箱上部。保證下部和水箱相互連通，將吸水管中的水通過受水箱傳到水箱中。由于受水箱的容積相對較小，因此，在停泵后，水會(huì)發(fā)生倒流直到流入吸水井，吸水裝置中的空氣容積因裝置減少而導(dǎo)致體積膨脹，也就造成水箱體積的減少。在水箱底部設(shè)計(jì)安裝相應(yīng)的排污閥，能夠有效地將沉積在底部的雜質(zhì)和沉底物排出，避免水泵進(jìn)口被堵塞，確保吸水裝置的安全。在水箱上部進(jìn)行安全相應(yīng)的補(bǔ)水閥，需要注意的是，補(bǔ)水閥門不得向水箱與水泵中進(jìn)行充灌引水，可以將高壓皮管通過補(bǔ)水閥伸入到水箱中，采用高壓水清理的方式將水箱底部的沉積物有效的排除干凈，該種操作簡單、方面。

圖1 水箱結(jié)構(gòu)圖示

2 水箱施工

2.1 基坑降水

在位于地下水位2.8～5.2 m的位置進(jìn)行施工降水，確保土方開挖順利。降水管井布置在基坑兩側(cè)，降水管井之間的距離控制在8～12 m之間，井深為20～22 m。將地面水排放干凈確保管井與集水坑中的水能夠及時(shí)排入到泄水區(qū)域。水箱在施工道路外側(cè)需要設(shè)置相關(guān)的明渠，使得降水排水集中。在施工主干道位置設(shè)置預(yù)埋鋼管進(jìn)行水管的保護(hù)，水箱開挖邊設(shè)置集水池，集水池以土工膜防滲技術(shù)為主，使得降水能夠順利排入到集水池中。土方開挖完成后，開始降水作業(yè)，直到水箱涵到達(dá)一定高程后即可停止抽水。

2.2 土方開挖

土方在開挖前應(yīng)做好測量放線工作，對基地標(biāo)高、軸線以及樁號(hào)等嚴(yán)格依據(jù)圖紙要求進(jìn)行施工。水箱涵身的開挖高程在6.8 m左右，開挖深度為9.8 m，開挖開口線的寬度為45 m左右，底板寬度為19.2 m。開挖完成后需要對表層進(jìn)行及時(shí)清理，做好后期的明挖與保護(hù)層開挖工作。明挖第一層的深度在3.2～3.9 m，第二層的開挖深度在3.2～4.3 m，第三層開挖深度為4.1～4.6 m。共分為三個(gè)開挖順序，如圖2所示。

圖2 水箱涵身分層開挖圖示(單位：cm)

2.3 混凝土工程

水箱混凝土施工主要從墊層混凝土澆筑出發(fā)，分別做好底板鋼筋安裝、模板施工、混凝土澆筑驗(yàn)收，再進(jìn)行底板澆筑土澆筑、施工縫處理以及鋼筋驗(yàn)收工作。通常情況下，水箱底板需要設(shè)置15 cm厚度的混凝土墊層，寬度設(shè)置16.8～17.2 m。其中，墊層的澆筑使用汽車混凝土泵的方式送入到倉內(nèi)，以平板振搗器的方式進(jìn)行人工抹面[2]。

3 水箱設(shè)計(jì)與施工應(yīng)用實(shí)例分析

3.1 工程概況

以崇仁縣沙堤圩堤澇區(qū)治理工程為例。崇仁水一級(jí)支流，其主流主要發(fā)源于樂安縣附近，最大匯雨面積為2601 km2，保護(hù)耕地面積為0.22萬hm2，保護(hù)人口4.63萬。崇仁雨量站的最大一日暴雨量10年一遇深度達(dá)170 mm,5年一遇為141 mm，最大三日的暴雨10年一遇為266 mm，5年一遇為220 mm。依據(jù)灌溉排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，其排澇流量的年均排除法計(jì)算，其徑流系數(shù)見公式(1)：

W=0.1×a×F×H

(1)

式中：F為集雨的總面積，；a為徑流系數(shù)；H為最大一日暴雨10年一遇暴雨量，mm。

3.2 水箱設(shè)計(jì)

3.2.1 壓力水箱

通常情況下，水泵的出水多需要借助鋼筋混凝土壓力水箱進(jìn)行相應(yīng)的出水，其內(nèi)部長、寬、高尺寸為18.0 m×4.0 m×2.7 m，水箱的底板高程大約為48 m，頂板高程為50 m，其建筑材料主要為C30的鋼筋混凝土，其襯砌厚度在0.3～0.5 m 之間，周圍設(shè)有相應(yīng)的貼角。在本工程中，采取電排和自排兩種相結(jié)合的方式，每一臺(tái)水泵尺寸為1.2 m×1.2 m。其中，環(huán)境水對鋼結(jié)構(gòu)腐蝕性評價(jià)如表1所示。除此之外，壓力水箱共有兩層電排出水通道，還包括一層的自流排澇出水通道。其中，自流排水通道是指將自排閘打開后，能夠順利將水排入到外河中。在壓力水箱的頂部設(shè)置相應(yīng)的通氣孔，將其斷面尺寸設(shè)計(jì)為b×h=0.8 m×1.2 m，在壓力水箱和泵房位置設(shè)置一定的沉降伸縮縫，利用止水銅片進(jìn)行相應(yīng)的止水工作，借助瀝青對縫進(jìn)行填充彌合[3]。

表1 環(huán)境水對鋼結(jié)構(gòu)腐蝕性評價(jià)

3.2.2 控制閘

控制閘的設(shè)置一般在自排通道的最末端，閘門設(shè)置一道即可，閘門的主要作用在于當(dāng)電排時(shí)能夠有效地封閉自排涵，避免電排站進(jìn)口因澇導(dǎo)致內(nèi)澇水無法從出水涵管中倒灌。通常情況下的控制閘順?biāo)鞣较蜷L為2.6 m，寬度為2.8 m，底板高程為47.8 m，閘板厚度為0.6 m，閘邊厚度為0.7 m。檢修平臺(tái)的高程設(shè)置為52 m，啟平臺(tái)的高度設(shè)置為56 m。當(dāng)河流處于非汛期時(shí)，此時(shí)外河水位較低，閘門處于開啟狀態(tài)。而當(dāng)汛期時(shí)，則需要及時(shí)將閘門關(guān)閉。將閘前的自排通道設(shè)置為12 m、寬度設(shè)置為2.8 m，底部高程高度為47.2 m。

3.3 水位設(shè)計(jì)

對于進(jìn)水池來說，其主要特征為：(1)最高內(nèi)水位采取排水區(qū)建站后十年一遇的最高內(nèi)澇水位。(2)運(yùn)行內(nèi)水位的設(shè)計(jì)需要依據(jù)排田的實(shí)際要求，依據(jù)澇區(qū)的最低耕作區(qū)域的澇水被排出原則進(jìn)行內(nèi)水位的科學(xué)、合理設(shè)計(jì)。在進(jìn)行最低內(nèi)水位運(yùn)行設(shè)計(jì)過程中，需要最大限度滿足作物對降低地下水位要求進(jìn)行內(nèi)水位的確定。在進(jìn)行排水泵站的出水池水位特征為：(1)防洪水位需要選擇外河近20年一遇的洪水水位，并在此基礎(chǔ)上需要增加0.3 m。(2)運(yùn)行外水位的設(shè)計(jì)需要選擇排水期外河10年一遇的水位進(jìn)行有效設(shè)計(jì)，從而明確各電排站主要外水位。(3)在進(jìn)行最高外水位的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)選擇最近20年一遇的外河洪水位。

3.4 施工方法

3.4.1 土方回填

在正式進(jìn)行土方回填前需要進(jìn)行測試，保證鋪土的厚度以及碾壓程度符合施工要求，本次工程中的回填土料最佳含水率為16.2%，機(jī)械鋪土厚度為38 cm，碾壓次數(shù)定位8次，碾壓機(jī)的行駛速度為一檔。正式碾壓時(shí)，應(yīng)保證碾壓寬度均勻，保證碾壓實(shí)度?；靥钸^程中采用汽車運(yùn)料的方式，測量人員需要對鋪土厚度進(jìn)行合理控制，依據(jù)實(shí)際頻次進(jìn)行樣本的檢測，只有檢測合格后才能進(jìn)行下一層次的填筑。保證回填高度一致。利用砂石進(jìn)行回填時(shí)，需要采用人工振實(shí)的方式進(jìn)行回填。

3.4.2 聚硫密封膠工程

密封膠在未施工時(shí)，需要將水箱變形縫槽清理干凈，縫槽干燥后及時(shí)貼如膠條，密封膠在實(shí)際施工時(shí)以手動(dòng)的方式利用注膠槍將其射入到縫隙中。首先需要將密封膠放置到槍管中，保證管內(nèi)的空氣能夠順利從管孔中排出后，完成裝膠涂膠工作。采用分別灌注的方式，先灌注兩側(cè)壁縫，再進(jìn)行中間縫隙的灌注。當(dāng)灌滿聚硫密封膠時(shí)，利用抹灰刀進(jìn)行及時(shí)整形，當(dāng)密封膠強(qiáng)度較大時(shí)，及時(shí)撕去膠條，確保接縫整潔[4]。

3.4.3 平面閘門埋件安裝

平面閘門的埋件以起重機(jī)吊裝的方式進(jìn)行安裝，將控制點(diǎn)線進(jìn)行統(tǒng)一測放，在核驗(yàn)完成后進(jìn)行高程控制點(diǎn)的測放到平面閘門孔口中心線的位置。依據(jù)測孔口中心線與高程控制線位置對底檻和主軌進(jìn)行放樣處理。當(dāng)調(diào)整完成后，確保埋件的錨筋和混凝土插筋焊接相對固定。

4 結(jié) 語

水箱在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中，既需要最大限度滿足最小水箱容積，還需要保證水箱底部沉積物能夠有效地清理干凈。與此同時(shí)，應(yīng)采用科學(xué)、合理的施工方式，確保工程中的水箱施工合理，提高安全運(yùn)行效率，避免資源的浪費(fèi)，為相關(guān)工程的順利開展奠定基礎(chǔ)。