地下水池抗浮设计方案探析

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1、地下水池抗浮设计方案探析　　摘要：埋地式水池构筑物抗浮水位的确定和抗浮设计方案的合理选用，直接影响到结构设计的安全性和工程造价的经济性。在对自重抗浮、压重抗浮、基底配重抗浮、打抗拔桩抗浮或打锚杆抗浮等常用方法介绍的同时，分析比较了各种方法的适用条件和经济性，以及对结构的相应影响。结合工程设计实例的讨论，为采用更为合理、经济的抗浮方案，设计时应注意根据工程的具体情况，基于对各种方案的分析比较，综合考虑后判断选择。关键词：水池抗浮，抗浮水位、抗浮设计，抗浮措施中图分类号：S611文献标识码：A文章编号：概述在市政、环

2、境、水利和工业项目建设中，有大量的埋地式水池构筑物。对于建设在地下水位较高地区的埋地式水池，其抗浮措施是设计中必需解决的重要问题之一。目前在抗浮设计中常用的方法有自重抗浮、压重抗浮、基底配重抗浮、打抗拔桩抗浮或打锚杆抗浮等多种。这些方法各有特点，针对不同的建设场地和不同结构体型的池子，选用不同的抗浮措施，会对结构受力和工程造价产生较大的影响。一、确定水池抗浮水位是抗浮设计的关键11水池的抗浮设计与水池抗浮水位密切相关。因水池抗浮水位确定不准确而引起的结构选型错误、抗浮不够及池壁开裂等工程事故时有发生，所以结构设计

3、人员在进行水池结构抗浮设计时，首先需要确定水池抗浮水位。根据现行国家设计规范，水池抗浮水位应根据当地水文资料，考虑可能出现的最高地下水位。一般水池抗浮水位应采用水文资料的最高地下水位。在50年设计基准期内，一般水工构筑物地下水可变作用的选用按《工程结构可靠度设计统一标准》原则确定，不考虑罕遇洪水的偶然作用。但值得注意的是有些地质勘探报告所提供的水池抗浮水位没有结合当地水文资料分析得出，而仅反映勘探期间的地下水位情况，如果详勘在枯水期进行，所提供的地下水位很可能低于地下抗浮水位，如果采用可能会导致结构计算的失误，造

4、成严重后果。所以结构设计人员应详细了解当地水文情况，对不满足要求的地质勘探报告予以补充。提醒勘探单位考虑当地有无暴雨、台风的影响，是否会出现由于地表水不能及时排出而引起地下水位上升。同时结构设计人员应结合地下水位和地质情况的了解，如当地下水位较高或是否存在地质剖面有流沙层，设计时可考虑适当抬高池底标高，减少结构浮力及避开流沙层。二、抗浮设计方案的分析与比较水池的抗浮计算公式为：11G/F≥1.05式中：G为不含池内盛水的水池自重等永久作用荷载，当构筑物为沉井等侧壁与土体紧密接触的结构，可计入侧壁上的磨擦力；F为地

5、下水浮力。下图为水池考虑整体抗浮时的抗浮力示意图：其中：G1为池体自重；G2为池内压重；G3为池顶压重；G4为池壁外挑墙址上压重；G5为池底板下部配重；N1为池底抗浮桩或锚杆的抗拔力。在水池内设置支承结构时，水池还需验算局部抗浮，其抗浮力示意图如下：此时各抗浮力均为每一支承单元内的值。1自重抗浮自重抗浮即通过提高池体结构自重G1来达到抗浮的目的。此种方法一般适用于水池自重与地下水浮力相差不大的情况下。11增加自重一般通过增加水池池壁或加厚底板来实现，这样会增加混凝土用量，但由于结构厚度的增加，可以减小池内配筋，降

6、低配筋率，所以适当的增加结构厚度，其造价的增加幅度并不很大。同时，此方法加大了结构件的截面，提高了结构刚度，对池体结构本身进行了加强。采用自重抗浮对于原设计水池截面配筋率相对较大的水池最为经济适用，若原水池截面配筋率不大，增大截面后有可能使结构构件为满足最小配筋率而增加钢筋用量，这样池体造价会大幅上升，宜考虑采用其它抗浮措施。根据工程实践，在自重与地下水浮力相差在10%以内的情况下，通过增加结构自重抗浮具有较好的经济性。若自重与地下水浮力相差达15%，考虑到1.05的抗浮系数及由于结构尺寸加大新增的浮力，结构自重

7、需增加的量一般可表达为：0.15G1×25/(25-10)×1.05=0.263G1可见此时池体需加重25%以上才能满足抗浮，此时应考虑结合其它措施抗浮，以达到经济合理的效果。2压重抗浮压重抗浮是通过在池内、池顶或池底外挑墙趾上压重来抗浮。池内压重即增加G2抗浮，一般需将池体落深，在池内填筑压重混凝土或浆砌块石等其它材料来达到抗浮的目的。此法增加了基坑深度和池壁高度，但一般不会增加池底所受的不均匀荷载反力，对底板的内力影响较小。11池顶压重则增加G3，常用于埋地式水池或半埋地的水池，如自来水厂的清水池、吸水井和一

8、些埋地式污水处理构筑物等等。采用此法，可充分利用池顶覆土种植绿化或作为活动场地。但池顶压重会大大增加池顶板和底板的荷载，使顶底板的结构厚度和配筋都相应增加。在外挑墙趾上压重增加了G4，它不增加基坑深度，但一般均需将底板外挑较大范围，增加基坑面积，并且对邻近建构筑物或管线等的布置造成一定的影响，另外会增加池底所受的不均匀荷载反力，使池底板的内力增大。此法可直接利用外挑墙趾上