大石山区家庭水柜工程建设应用技术分析

林学佳，阮清波，吴卫熊

（广西科源工程咨询有限责任公司，南宁 530023）

大石山区家庭水柜工程建设应用技术分析

林学佳，阮清波，吴卫熊

（广西科源工程咨询有限责任公司，南宁 530023）

结合广西大石山区家庭水柜工程建设中遇到的工程地质问题，从家庭水柜工程布置、蓄水池结构设计等方面，对大石山区家庭水柜建设应用技术进行了分析介绍，总结经验，为大石山区家庭水柜工程建设提供参考。

大石山区；家庭水柜；建设；应用技术

广西大石山区位于广西西北部，分布在河池、百色、南宁、柳州、来宾、崇左共6市30个县（市、区），占广西总面积的37.74%，区域内群峰层叠，山体岩石裸露，石山面积占区域总面积的45.20%。广西大石山区素有“地无三尺平，山无三寸泥”之称，大石山区具有地形高差大、喀斯特地貌分布广、人口居住分散、普遍缺乏地表水源的特点。因此，解决大石山区农村人饮困难、建设农村人饮工程亦有其特色要求。

多年来，各地的实践表明，家庭水柜工程是在特殊季节、特定自然环境条件下发挥特殊作用的微小型人饮工程，是其他集中式供水工程覆盖不到区域的一种有效补充，实践证明：家庭水柜具有结构简单，施工便利，投资少，见效快，管理易行，不愧为解决广西大石山区饮水困难的一种有效可行的手段[1]。针对家庭水柜工程建设中存在规划布置不合理、规模标准低、建设质量差等问题，本文对广西大石山区家庭水柜工程建设应用技术要点进行分析，希望有助于家庭水柜工程在大石山区的建设。

1 大石山区工程地质问题

1.1 岩溶对建筑物基础稳定问题

由于大石山区岩性为碳酸盐岩，岩溶较为发育，修建建筑物时，要注意避开较大的溶洞发育及落水洞位置，避免可能淘空基础，或降低地基承载力而发生塌陷，进而破坏建筑物基础。

1.2 不均一沉降问题

碳酸盐岩区岩溶发育，基岩面起伏不平，甚至相差很大，修建建筑物时，要注意地基岩（土）体的均一性，防止一侧岩石一侧土，造成建筑物产生不均一沉降。

1.3 边坡稳定问题

在大石山区修建建筑物，既要注意山体边坡稳定，也要注意开挖边坡稳定。大石山区山高峻陡，常有危石塌落，要尽量避开可能产生崩塌的地段，保证建筑物安全。另一方面对开挖边坡也要注意，特别注意不能在松动孤石下掏基建筑，防止安全事故发生。

1.4 红粘土问题

大石山区部分人饮工程分布在红粘土或次生红粘土上，红粘土或次生红粘土具有弱胀缩性、遇水后土体强度变低、承载力变化大的特点。红粘土从地表向下由硬变软，具有明显的上硬下软的特征。建筑物基础设置及边坡开挖时要注意这些问题。

2 家庭水柜建设应用技术分析

2.1 工程布置

家庭水柜工程点多面广，分散在千家万户、田间地头，前期建设的一些家庭水柜工程由于工程形式不合理，集雨面积过小，导致工程蓄水不足甚至蓄不上水。因此，工程布置应根据当地的地形、地质和供水条件等要求确定，并按照GB/T50596《雨水集蓄利用工程技术规范》要求进行规划建设，集流、进水、沉淀、蓄存、溢流及配套的梯步、护栏等设施应配备齐全。

图1 家庭水柜工程典型布置图

集雨场面积大小是水柜、水池能否蓄满水、多蓄水的关键，前期建成的一些家庭水柜工程，由于对集雨场的选择和建设重视不够，出现部分截流沟过短、砌筑简陋、引水效率不高的问题。因此，在集雨场选择和设计时应尽可能提高集雨效率，避开畜禽养殖、堆放物、施肥等污染源。应优先选择屋檐集流、人工硬化地面集雨场、或二者结合的集雨场，其次选择坡面集流。人饮工程不宜选择路面作为集雨场。蓄水容量为60 m3的集雨场采用自然坡面集流时一般不小于150 m2。如有季节性山泉应充分利用。

前期，有的地方在建蓄水池时利用原山体作柜壁，由于砌体与岩体力学性能不一致，在温度、水压力作用下结合部分易产生裂缝漏水；有些对地下水没有处理好，池底受扬压力作用开裂漏水。因此，蓄水池外壁与崖坎、根系较发育的树木之间、多个水池或水池衬砌外壁之间应保持适当距离，水池基础应置于完整坚实的地基上，不应一边在岩基一边在软基上，不应将基础直接置于高差较大或破碎的岩基上，要避免在裂隙、岩溶发育处建水池。

蓄水池池顶应超出正常蓄水位一定高度，一般应达到表1中的数值。

表1 蓄水池超高值

为提高蓄水质量，避免杂物堵塞进水口和泥沙进入蓄水池，蓄水池前应根据具体情况设置格栅、沉淀池和粗滤池。拦污栅设置应在进水口前。沉淀过滤设施可结合蓄水池结构布置进行设置，沉淀可选择自然沉淀，过滤可选择粗滤+慢滤结合布置。利用天然坡面、场院集流时，应在进水口前设置沉沙池。沉沙池尺寸应根据集流面大小和来沙情况确定。

蓄水池应合理设置进水管、出水管、溢流管、排空管、通气孔和检修孔。进出水口位置设置合理，要求能进能排。池壁布置进水管，进水管的出口宜设置缓流设置；在蓄水池正常蓄水位处应设置溢流口。

消毒设备可采用单户式消毒器或在龙头加装超滤设备。

为避免引水过程中的水质污染，引水管（渠）设计应优先采用管道引水，并布置在水质不易受污染的地段。

家庭水柜工程，可安装微型潜水电泵、管道建成自来水系统，也可安装手动泵或使用专用水桶人工取水。为防蓄水池底部淤积和细菌滋生，蓄水池至少每年需清洗一次。

蓄水池应进行防渗设计，高寒山区应采取防冻措施。

2.2 蓄水池结构设计

2.2.1 蓄水池形状

蓄水池，即雨水储存设备，一条水管将天然坡面、房屋楼顶和蓄水池相连通，天然坡面、房顶积攒的雨水通过水管流入水柜里贮藏，再用水管将蓄水池水源引至屋里，供应生活用水。蓄水池按其形式可分为圆形、矩形和其它形状。家庭水柜蓄水池结构一般采用圆形，直径为5～15 m、池深为2～3.5 m。

从工程特点看，圆形蓄水池在外部土石压力下，受力条件要优于矩形蓄水池。同时，按单位容积的结构表面积比较（表面积越小，则使用的建筑材料也越少），圆形蓄水池要比同体积的矩形蓄水池小8%左右，因此一般情况下，宜采用圆形蓄水池结构。限于地形条件或其它因素，采用矩形蓄水池和其它形式的蓄水池，达到满足储水目的，也是可行的方案，但从前期有的采用方形水柜看，由于没有采用加筋或浇筑钢筋混凝土立柱等措施，在拐角处由于应力集中，易产生裂缝漏水。经过广西大石山区人畜饮水工程建设大会战成功经验表明：圆形蓄水池比较适合大石山区人饮工程需要。

2.2.2 蓄水池底板

蓄水池底板只受到水池水压力的作用，内部应力很小。一般采用现浇素混凝土或浆砌石结构。也有采用在浆砌石基础上再浇筑一层混凝土的复合结构。素混凝土底板可采用C15混凝土，厚度可采用10～30 cm，视底板的跨度而定。混凝土浇筑时应分块进行。一般浇筑块尺寸为(2～3)m×(2～3)m。浆砌石可采用M10水泥砂浆浆砌石，厚度应为2～3层石料，一般为30～50 cm。应采用坐浆砌筑的方法，不宜采用干砌灌浆的办法，后者往往不能保证防渗效果。砌筑后应进行勾缝，勾缝应为平缝，不采用凸缝。为了提高防渗性能，有的地方采取在浆砌石面上再抹1～2层水泥砂浆。底板具体采用何种材料结构，则应根据当地建筑材料情况进行经济分析比较后确定。

为防止地基沉陷对水池的破坏，在底板施工前，应对地基进行夯实处理。要求地基承载力按10 t/m2设计，若地基实际承载力达不到设计要求，则必须进行地基处理。

2.2.3 蓄水池池壁

蓄水池壁要受到水池内部水压力的作用产生环状拉应力和作为悬臂结构而产生的弯曲应力。但由于雨水集蓄利用的水池水深都不大，一般不超过3.5 m，因而上面的两种应力值都很小，仍然可以采用素混凝土或浆砌石结构，但要保障一定的结构厚度。对于素混凝土池壁，厚度应不小于0.2倍池深，并不小于30 cm。对浆砌石结构则应不小于0.3倍水池深，并不小于50 cm。用于矩形水池的池壁常采用挡土墙式。池壁可以内壁直立、外部倾斜，也可以内壁倾斜、外壁竖直。在墙高不大时（不大于3 m），一般挡土墙底宽可采用0.4倍墙高，墙顶宽度不小于20 cm。

2.2.4 蓄水池顶盖

家庭水柜蓄水池一般应有盖板形成封闭式构筑物。顶盖宜采用钢筋混凝土结构，厚度为10～15 cm。顶盖中的钢筋为单层，设置于板的下部。当板的跨度为3 m时，板厚12 cm，主受力钢筋直径8 mm、间距20 cm即可。

当家庭水柜加盖成封闭式水池时，水池内应设置取用水梯步，顶盖上应设置清淤检查孔(开口不小于600×600 mm)和通气孔；开敞式水池应设置护栏，护栏应有足够强度防止倾覆倒塌，高度不应小于1.1 m。

2.2.5 蓄水池材料

蓄水池按其结构材料分为素混凝土、钢筋混凝土、浆砌石、浆砌砖等。其中，砖砌结构由于容易在负温条件下受到冻融破坏，因而不宜在高寒山区采用；采用浆砌石结构时，不能使用风化石、裂隙发育的块石；不允许用空心水泥砖、红砖作为墙体结构。因此，目前蓄水池主要采用的是混凝土和浆砌石结构。

下面针对混凝土和浆砌石结构进行经济分析比较，分析家庭水柜蓄水池结构材料的经济合理性。

根据大石山区家庭水柜工程水量分析，广西大石山区人饮工程主推家庭水柜容量为60 m3/座，每个家庭水柜平均解决3～4人农村人口的饮水困难问题，所以对60 m3容量的家庭水柜不同结构材料情况下的造价比较分析。

60 m3容量的家庭水柜不同结构材料的造价计算比较可知，相同容量60 m3的家庭水柜，由于地处大石山区，块石相对便宜，因池壁材料为浆砌石或混凝土，造价相差较大，比较二者家庭水柜每m3水的造价整理如表2。

表2 60 m3浆砌石与混凝土家庭水柜每m3水造价比较表

从表2可知，60 m3家庭水柜池壁为混凝土材料时，单位造价比池壁为浆砌石贵100元/m3左右，在大石山区石料丰富，采用浆砌石结构家庭水柜，能进一步降低造价。但石料较少，需外购的地区，则采用混凝土结构为宜。

4 结语

家庭水柜是具有广西大石山区特色的饮水安全工程，属分散供水小容积的典型工程，在大石山区大会战中已经建成家庭水柜近5万座。本文对大石山区家庭水柜建设应用技术的分析介绍，有助于提高家庭水柜工程建设的适用性、标准性、规范性，使家庭水柜工程更好地运用于大石山饮水安全工程中。

[1] 吴卫熊，阮清波，何令祖.浅议家庭水柜在解决广西大石山区农村人饮安全的作用及设计要点[J]，广西水利水电，2015（2）：87-89.

（责任编辑：周 群）

Analysis of technologies applied in family water tank construction in rocky mountain areas

LIN Xue-jia,RUAN Qing-bo,WU Wei-xiong
(Guangxi Keyuan Engineering Consultant Co.Ltd.,Nanning 530023,China)

With regard to construction of family water tanks in rocky mountain areas,combined with the engineer⁃ing geological problems which had been seen during construction,an introduction was made on the applied technolo⁃gies such as layout of family water tank and structural design of water storage pool.Experience was also summarized.

Rocky mountain area;family water tank;construction;applied technology

S277.7

]B

1003-1510（2016）01-0067-04

2015-11-19

广西水利科技项目：广西大石山区农村饮水安全工程关键技术研究与应用（201417）。

林学佳（1983-），男，广西宾阳人，广西科源工程咨询有限责任公司工程师，学士，从事水利水电工程设计工作。