浅议钢筋混凝土水池的优化设计

2018-03-29

四川水泥 2018年8期

（合肥水泥研究设计院有限公司，安徽合肥 230051）

1 水池分类

工业生产中的水池，从使用功能上，一般可分为三大类。第一类是用于水处理池，常见的有污水池、沉淀池、滤池和曝气池等，第二类是贮水池，常见的有备用水池和消防水池等。第三类是生产用循环水池，主要用于工业生产中设备冷却，以保证设备的正常连续运行。

按照水池建造在地面上下位置的不同，水池又可分为地下式、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顶荷载，可分整体式水池和分离式水池。当水池底板位于抗浮水位以下或地基条件较差时，水池的底板设计为板柱结构，称为整体式水池。当底板位于抗浮水位以上，且地基条件较好时，底板和支柱基础则采用分离式，这种做法与地下室设计中独立基础加防水板做法类似，称为分离式水池，此时非柱下池底板在考虑一定的构造要求基础上，满足混凝土裂缝控制要求即可。

2 水池的综合成本

在满足工艺正常使用功能要求，水池根据使用功能不同，综合成本各有侧重点。第一类水池在正常生产中持续使用的，水是单向流动，应综合考虑日常使用成本和建造成本。第二类水池在正常生产中不使用，只在紧急情况下使用，应重点考虑一次性建造成本。第三类水池在正常生产中也是持续使用的，水是双向流动，应综合考虑日常使用成本和建造成本。可见，在日常使用成本一定的情况下，降低水池的建造成本是降低水池综合成本的唯一途径。

3 水池建筑结构设计原则

3.1 水池布置原则

对于第一类和第二类水池，由于水是单向流动，应尽量场地地势条件，依靠重力势能，来实现水的流动，以节约电能。第三类水池由于水是循环使用，应尽量靠近用水设备，减少流动距离，从而节省电能。

3.2 合理利用覆土

为了尽量减小外界气温变化对水池产生的温度应力，水池应优先采用地下式或半地下式。对于有全封闭的水池，顶板上可采用覆土在内的保温措施。

在满足工艺使用要求的条件下，池底标高应尽可能高于抗浮水位；高于抗浮水位，可避免降水，便于池底板施工。当工艺要求必须建造在抗浮水位以下时，池壁等自重无法满足抗浮要求时，在在池顶增加覆土是一种经济可行的抗浮措施。

此外，在池顶覆土绿化，可用于增加厂区绿地面积，社会效益明显。

4 水池的抗浮设计

分离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，在空池工况下，地下水压力对池底板产生向上浮力作用，这与分离式水池非柱下底板设计假定不符；同时非柱下底板承受弯矩，会造成底板开裂，影响水池正常使用。如分离式水池底板位于地下水位以下，地基条件较好，一定要采取可靠措施来降低地下水位，否则不能做成分离式水池。

根据《建筑地基基础设计规范》 GB50007-2011第5.4.3条和《给水排水工程构筑物结构设计规范》GB50069-2002，抗浮稳定安全系数取1.05。

当水池的底面标高在抗浮水位以下时，应对水池进行抗浮稳定性验算，一般包括整体抗浮验算和局部抗浮验算。整体抗浮验算：（池顶覆土总重标准值+水池自重标准值)/水池总浮力标准值≥1.05。该计算不考虑池壁与岩土之间的摩擦力，把这种摩擦力作为抗浮安全储备。

封闭式水池的抗浮稳定性不够时，可以用增加覆土厚度的办法来解决。开敞式水池的抗浮稳定性不够时，则可采取增加水池自重；将底板悬伸出池壁以外，在悬伸部分上回填土或砌筑毛石，如还不能满足抗浮要求，可根据地质情况，在水池底板下设置抗拔桩，或采用锚杆办法来提高抗浮能力。