某终端事故水池的设计

2018-05-02雷新海

建材与装饰 2018年16期

雷新海

（湛江南海西部石油勘察设计有限公司 524000）

引言

水池一般采用钢筋混凝土建造的，便于就地取材、节省钢材、且耐久性能好，防腐蚀、防水方面性能佳。水池是非常重要构筑物，广泛应用于石油、化工、电力以及水处理工程等行业中。对于水池的设计，要注意裂缝的控制；对于地下水位高的埋地水池，还应该考虑抗浮设计。

1 水池概述

水池一般由池壁、顶盖和底板三部分组成，按照水池的配筋方式可以分为预应力和非预应力水池；按照施工方式可以分为整体式和装配式水池；按照安置方式也可分为地下式、半地下式和地上式水池；按照顶板是否封闭还可分为封闭式水池、开敞式水池和半封闭式水池。

水池的大小、埋深主要取决于工艺要求，同时土建结构、地质水文条件、施工条件以及技术经济指标等因素的影响。

2 水池荷载

水池荷载一般包含以下几种：

（1）恒荷载，结构构件的自重、粉刷抹面（防水层）重、垫层重等；

（2）活荷载，板面活载以及活载通过池壁外侧土壤传给池壁的水平侧压力；

（3）液压力，池中介质对底板的竖向压力以及对池壁的水平侧压力；

（4）水压力，地下水对顶板的竖向压力、对池壁的水平侧压力和底板的浮力；

（5）土压力，顶板覆土竖向压力以及对池壁的水平侧压力；

（6）地基反力，底板的地基反力。

3 工程实例

水池计算：

传统的水池计算一般按照相关规范计算简图，根据水池实际的边界约束条件，对池壁，顶板、底板进行分离计算分析，这样无法充分考虑底板、地基的影响，有一定的缺陷。目前也有很多计算软件可以进行水池的计算分析，比如SAP2000、MIDASGEN、世纪旗云、盈建科、理正等。

某石油化工陆地终端事故水池，平面尺寸30.6m×30.6m，以地坪标高为0.00m，顶板面相对标高为0.3m，板厚180mm；底板面相对标高-3.08m，板厚450mm，四周悬挑450mm；池壁厚250mm。地勘报告提供的地下水稳定水位相对标高为-2.5m，抗浮水位相对标高为-0.5m。

通过计算模型输入和参数设置，可以自动考虑水池恒、活荷载、地面活载传给池壁的水平侧压力、水池内介质对底板的竖向压力以及对池壁的水平侧压力、地下水对顶板的竖向压力、对池壁的水平侧压力和底板的浮力、土压力、底板的地基反力等荷载，可以将水池的池壁、池顶、池底板，以及其他水池附属的梁柱结构进行整体建模分析计算。水池基础底板以及抗拔桩在基础模块中进一步计算，其他的顶板、侧壁结构配筋都可以在上部结构计算结果中查看。

图1 水池结构平面图

通过模型输入和参数设置，可以自动考虑水池恒、活荷载、地面活载传给池壁的水平侧压力、水池内介质对底板的竖向压力以及对池壁的水平侧压力、地下水对顶板的竖向压力、对池壁的水平侧压力和底板的浮力、土压力、底板的地基反力等荷载，可以将水池的池壁、池顶、池底板，以及其他水池附属的梁柱结构进行整体建模分析计算。水池基础底板以及抗拔桩在基础模块中进一步计算，其他的顶板、侧壁结构配筋都可以在上部结构计算结果中查看。本工程采用泥浆护壁钻孔灌注桩，桩直径600，桩长18m，混凝土强度C30。根据地勘报告，按照《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）[1]相关公式进行计算，单桩竖向承载力特征值为1000kN，单桩抗拔承载力特征值为600kN。除池壁以外的其他框架柱下布置抗拔桩，总共布置16根，水池角部的抗拔桩贡献小不考虑布置，此时抗浮稳定安全系数为1.17，满足相关设计规范要求，查看三维位移，没有发现局部过大上抬的情况，局部抗浮也满足要求。

中间柱下桩最大抗拔力N=418kN，抗拔桩配筋计算，按照受拉承载力计算配筋为8D16（HRB400）即可，按照单桩抗拔里程在离特征值受拉抗裂承载力计算配筋为16D18（HRB400），因此该抗拔桩配筋为裂缝控制。本工程基桩裂缝控制按照《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）[1]表3.5.3，二a类环境中，位于稳定地下水位以下的基桩，最大裂缝宽度限值取0.3mm。

另外，抗拔桩的桩身轴力沿桩长方向变化，如果桩身通长都按照最大抗拔力进行裂缝验算进行配筋，是偏保守的，如果桩数量较多，则会造成一定的浪费，因此可以对抗拔桩进行分段配筋设计[2]，具体可以参考国标图集10SG813钢筋混凝土灌注桩，在此不做详述。