大型地下水池结构经济性设计要点探究

王景涛+王霞

摘 要：从我国目前地下结构的基本构成来看，地下水池是其一个十分重要的组成部分。而地下水池结构设计时是否综合考虑了经济型以及合理性的相关要求，将对水池的整体造价起到至关重要的作用，在工程总成本中占有着比较大的比例。这就要求相关设计工作人员在设计的过程中必须本着经济型原则对大型地下水池结构进行科学的设计，从而在保证水池使用功能的前提下能够在最大程度上的降低成本。本文在研究的过程中就针对大型地下水池结构经济型设计需要注意的几点进行较为集中的叙述。希望对相关工作人员能够起到一定的帮助作用。

关键词：大型地下水池；结构经济型；设计

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.14.096

0 引言

地下水池结构与很多其他的建筑物相比最大的一个不同点就是其所处的位置相对来说比较特殊，这就直接导致其内部结构以及构造与我们经常见到的建筑物结构有着十分大的差异。同时地下水池自身所承受的力也比较复杂，在进行设计的过程中往往要考虑比较多的结构力。在对其进行设计的过程中通常会选择钢筋混凝土的构造形式，从而达到预期的设计要求。不但要保证设计出来的地下水池结构质量能够有所保证，更要保证其经济型，应当采用相对来說比较科学的方法对其进行成本控制，只有这样才能得到良好的经济效益。

1 地下水池结构经济型设计关键点

在对大型地下水池结构进行经济型设计的过程中，应当对其周围的地质条件、地形情况以及相应的水文特征进行充分的了解。结合这些基本的设计条件选择比较合适的材料。在设计的过程中要采用分析软件对地下水池的综合性能进行可靠的分析与计算，要尽可能多的给出多个设计方案并对每种方案的经济性进行可靠的评估，从而力求找出一种既符合相关地址要求，又能够降低经济效益的设计方案。

但是这里需要着重说明的一点就是一切为了达到经济性要求而做出的相关设计都应当是满足地下水池基本的使用要求的，例如要满足其强度要求、抗裂性要求、稳定性以及抗渗性。设计人员在设计的过程中一定要一个经济型的理念。笔者认为在设计的过程中应当从以下几个方面进行比较详细的优化，例如池壁厚度设计、地板设计等各个方面出发，对其采用优化布局、科学设计，从而最大限度上的提高低下水池结构设计的经济型以及合理性。

2 地下水池结构的经济型设计方法

2.1 水池壁厚设计

一般没有特殊要求的情况下，大型地下水池都会选择钢筋混凝土的结构。而在确定水池壁厚的时候都会根据水池所处位置以及池壁板类型作为参考依据。同时在设计的过程中还要严格按照相关标准进行设计例如《地下工程防水技术规范》。但是作为设计人员应当明确的一点就是这些规范只能从强度等方面对结构的安全性和使用性进行保证，如果想要保证其经济性的话，就需要我们充分发挥自身的设计经验。

例如笔者在设计水池壁厚的时候，就总结出了一些相关的经验。一般来说在涉及地下水池结构的过程中为了保证经济型的原则应当将壁厚控制在20～50cm以内，而具体的取值则要根据水池的深度进行综合额确定，当水池的深度小于3m时，则取最小值，而当水池的深度大于3m时，则应当取最大值。通过笔者的调查研究发现，很多设计者当遇到深度较大的水池结构时，都会采用扩大壁厚的方式保证其安全性能，但是这种方式往往都不是最为经济的。笔者建议当水池深度大于6m时间，应当增设梁柱支持来减小池壁的厚度，从而最大限度上减少施工的成本。而池壁的厚度最小值也应当有一个方位，一般不应当小于20cm。通过笔者设计的一些项目来看，采用这样的水池壁厚不当能够达到经济性的相关要求，也可以有效防止一些裂缝的出现，从而最大限度上的降低水池结构变形的情况发生。

2.2 水池底板设计

一般来说，大型水池的底板都会采用整体式地板的构造，也就是我们经常说道的筏板基础。

地板作为水池比较重要的底部结构，应当确保其具有一定的厚度，很多设计人员都会选择在水池壁厚的基础上乘以1.2～1.5的倍数大致得到其尺寸。而只有将底板设计成为筏板结构，才能十分充分的发挥地下水池地基的牢固功能。同时其内还能比较有效的提高水池的自重、荷载能力、抗渗性能等等，所以当水池较深的时候，也可以采用这种发生达到降低水池壁厚的目的，从而良好的实现经济性的相关要求。在计算底板厚度的过程中要充分考虑池壁的厚度，尤其是在弯矩分配方面，如果将底板厚度设计的较大时，虽然一般不会对弯矩分配造成一定的影响，但是会给池壁造成影响，直接引起池壁根部配筋数量的增加。

在对水池底板进行建模分析的过程中一般都是采用弹性地基板进行的计算，这是由于其并不适合采用地基反力法。同时在设计的过程中还要综合考虑各个方面的因素例如池壁顶端走道板的支撑对池壁计算模式的影响以及走道板本身的计算等等，例如在设计一些上下高度比较大的泵房护着地面水池的拉弯计算过程中就要十分的注意。

2.3 地下水池受力钢筋保护层厚度

根据地下防水工程的相关规范要求，大型地下水池迎面钢筋的厚度应当保持在50mm以上，而对于不同的构件类别以及他们所处的不同工作环境对其保护层最小厚度也有着比较明确的界定。所以在设计的过程中应当按照工程的实际情况对钢筋混凝土保护层的厚度进行充分的考虑。根据笔者过去的设计经验来看，一般当厚度小于50mm时，在之后使用过程中出现事故的概率会随之升高，轻则导致其无法正常工作，重则会导致整个水池结构出现严重的开裂现象。笔者建议，在设计迎水面的保护层厚度的时候应当采取30～40mm保护层再加上20mm防水砂浆层。这样不当能够将水池壁控制在较为合理的水平，还能为之后的配套施工工程创造一定的便利条件，而防水砂浆层的重要目的就是要最大限度上的保护水池结构的主体，对其起到良好的安全防护作用。

2.4 地下水池的抗浮设计

在对地下水池进行抗浮设计的过程中，设计人员一般都会采用以下几种方法自重抗浮，压重抗浮，基底配重抗浮，打抗拔桩抗浮等。但是通过笔者多年的设计经验来看，对于增设梁柱底板城筏，缩小池壁厚的大型地下水池而言，由于其自重相对来说比较轻，在进行抗浮设计的过程中最好还是采用基底配重抗浮和打抗拔桩抗浮这两种方法。第一种方法就是在水池底板下设置重量较大的混凝土，通过两者之间的联系起到抗浮的而作用，如果项目所在地能够较为方便的获得相应石材的话，这种方法相对来说好使比较经济的。而第二种方法对于一些大型的地下水池结构来说效果还是比较明显，不但能够使其具有良好的抗浮能力，还能有效的解决局部抗浮的问题。这样就良好的起到降低造价的作用。

3 小结

在大型地下水池结构设计的过程中，设计人员应当在充分满足安全性以及使用性的前提下，充分的考虑到相应的经济性问题。笔者在论述的过程中主要从底版设计以及侧壁设计两个角度出发对其进行科学的设计良好的把握，建议相关的设计人员在设计的过程中应当对底版的厚度以及侧壁的厚度采取有效的措施进行科学的控制，有时还可以通过加设梁柱支持的方式的方式达到这一要求，这样不但能够最大限度上的保证大型地下水池结构的安全性，同时还能为相关的建设单位节省一定数量的资金可谓一举两得，希望通过本文的在研究对相关的设计人员能够起到一定的帮助作用。

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