上海市政工程设计研究总院集团佛山斯美设计院有限公司 王大勃 528200
摘要:调蓄池是一种雨污水收集设施，主要是把雨污水的高峰流量暂留池内，待最大流量下降后再从调蓄池中将其慢慢地排出。对于雨水来说，达到既能规避雨水洪峰，提高雨水利用率，又能控制初期雨水对受纳水体的污染，还能对排水区域间的排水调度起到积极作用。对于污水来说，在进入污水处理厂之前可以进行初步的处理和收集。浅述调蓄池的基坑设计及地基设计要点，并提出结构设计过程的要点建议。
关键词：调蓄池;结构设计;基坑设计;地基设计
0.引言
由于调蓄池一般占地较大，应尽量利用现有设施或天然场所建设调蓄池，可降低建设费用，取得良好的社会效益。有条件的地方可根据地形、地貌等条件，结合停车场、运动场、公园等建设集水调蓄、防洪、城市景观、休闲娱乐等于一体的多功能调蓄池。目前调蓄池已经广泛应用实际工程里，除了常规雨水调蓄池，目前也逐步在污水厂建设及河道整治管网建设项目中应用，调蓄池一般上部设置一定绿化覆土，再加上容积要求，普通调蓄池的深度能达到9m~15m，平面尺寸能达到50~100m，一般矩形布置。由于池体较大较深，因此调蓄池的抗浮、不均匀沉降及基坑设计是结构设计中的要点，本文通过对某一调蓄池的工程实例，运用pkpm及有限元计算软件，浅述调蓄池的基坑设计及地基设计要点，并提出结构设计过程的要点建议，为今后类似工程提供参照。
1.工程概况
1.1调蓄池概况
本工程为深圳市某净化厂工程其中的单体，调蓄池平面尺寸为52.6x31.4m。池体高度为6.4m，覆土高度1.5m，基坑深度为9.0m，基坑影响范围内无现状房屋，存在给水管及通讯管，基坑等级为二级，环境等级二级。场地位于于现状公园。
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1.2地质概况
调蓄池影响深度范围内主要地层为 1-2层素填土、2-1层淤泥质粉质粘土、2-5层粗砂、2-7层中砂、3层粉质粘土层、4-2强风化泥质粉砂岩层。其中2-1层淤泥质粉质粘土土质较差，具高压缩性。底板坐粗砂层，承载力较高，采用天然地基。勘察期间实测地下水位埋深一般为在0.30m～2.00m之间左右。
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表1地层特性表
2.地基处理
调蓄池的地基处理方案除了考虑承载力以外，还需要考虑抗浮问题，本工程根据抗浮计算，存在一定缺口，但是缺口不是很大。常用的抗浮措施有锚杆、刚性桩、配重抗浮。锚杆适用基底为岩石层情况、由于本工程基坑深度较深，常用的刚性桩（管桩）存在送桩困难及难于穿透厚的粗砂层。因此优先考虑配重方式进行抗浮，由于设置长条形集水坑的原因，可以通过底板采用同一标高面，剩余采用素混凝土填充的形式，即满足工艺要求，又解决抗浮问题。
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3.结构设计
3.1超长结构应对措施
调蓄池属于超长水池结构，平面尺寸远远超过了规范规定的变形缝间距，容易引起混凝土收缩产生开裂。大型水池的混凝土抗裂问题一直是一个技术难点，以往污水厂多数采用间隔25m左右设置一条从基础至结构顶部的通缝予以解决，该通缝可兼做沉降及抗震缝。变形缝的设置可以有效解决施工阶段混凝土收缩开裂、以及使用阶段温差变化、水池不均匀沉降引起的混凝土开裂问题。但由此也会带来结构受力模式改变，结构整体刚度降低等一系列问题；尤其对管渠较多或采用钢筋混凝土加盖的水池，在通缝处的细部处理上，如处理不当，就会存在结构漏水、渗水等隐患，从而影响建、构筑物的使用。
结合以往工程经验，对于施工阶段的混凝土收缩开裂可以通过设置加强带或后浇带的方法予以解决，使用阶段由温差造成的开裂可以通过改善使用环境或优化钢筋配置加以改善，水池的不均匀沉降开裂可以通过加强结构的整体性来克服。本工程采用底板横向和竖向各设置一道加强带和侧壁及顶部横向和竖向各设置一道后浇带。
在材料、施工方面等采取防裂措施：1）优化混凝土配比，减小水化热，提高抗裂、抗渗性能；2）优化水平钢筋的配置，采用细筋密布原则布置；3）优化施工组织设计，底板混凝土以缝为界跳仓浇筑，并在施工缝处设置间歇式加强带，以补偿结构的收缩拉应力；4）混凝土浇筑完毕后，应加强混凝土养护。
3.2底板计算
由于采用天然地基，最不利工况为地基净反力工况。通过框柱设置，减小底板跨度，底板弯矩与侧壁弯矩协调。计算简图如下：
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图4调蓄池.png)
3.3内防腐设计
本工程属于河道整治项目，收集的主要为污水。污水含有多种介质，如酸、碱、盐、有机物等，它们对钢筋混凝土结构将产生严重腐蚀；同时生活污水、雨水及氧化沟中加入微生物和氯气等也会对钢筋混凝土产生一定的腐蚀作用；另外，水里氧气浓度经常处于变化之中，同一池中存在氧气浓度差异，会产生浓差电池腐蚀。另一方面，由于混凝土本身的组成及微观多孔结构，面临着浸析腐蚀、交换腐蚀和结晶腐蚀，引起混凝土开裂和钢筋的锈蚀。
因此构筑物的抗渗及防腐对钢筋混凝土结构的耐久性及安全性均比较重要。构筑物由于长期与强腐蚀性的污水及污泥接触，且水位经常变化，因此与污水污泥接触的内池壁表面及顶板底面采用聚氨酯为主要成分的 IPN（互穿网络聚合物）系列的水池专用涂料进行防腐。
IPN（互穿网络聚合物）系列的水池专用涂料（成分主要为聚氨酯，配合改性环氧树脂，色彩建议为近水泥色系的灰色）特点：
附着力强、柔韧性好、耐酸、碱、盐等腐蚀介质。进一步提高了涂层的韧性、强度、附着力、抗渗透性以及化学惰性，使涂膜具有更好的性能，通过形成 IPN 来改进高聚物的性能，是一种新型的高聚物共混技术。
4.基坑围护设计
4.1围护形式的确认
根据基坑围护面积大的特点，基坑围护方案首先考虑无支撑的重力挡土墙或拉锚支护等形式，如水泥土搅拌桩重力式挡土墙、土钉墙、板桩+拉锚等支护结构。这些敞开式的基坑支护结构，不仅可以减少内支撑的工程量，节省费用，而且便于土方开挖施工，大大加快施工进度。但是本工程基坑深度约9m，基坑深度较深，不适用重力式挡墙或者土钉墙等围护方式，若采用桩基+拉锚形式，由于土层主要为粗砂，土层不适用，且场地难于征地。考虑到基坑影响范围内无现状房屋，可采用smw工法桩+内支撑形式。工法桩有以下优点：1）灌注桩或者地下连续墙由自身特性决定，施工时形成大量泥浆需外运处理，而SMW工法仅在开槽时有少量土方外运。2）SMW工法构造简单，施工速度快，造价底，型钢可回收利用，可大幅缩短工期。3）SMW工法作围护结构与主体结构分离，相比结构整体性和防水性能均较好，可降低后期维护成本。
4.2内支撑形式及平面布置
根据理正计算结果，需要设置两道内支撑，其中第二道为临时支撑，待底板传力件满足强度后需要拆除，考虑到第二道受力大，若采用钢支撑难于布置，出现较多并不是垂直交叉的十字交叉撑，需现场制作或者定制，不便于整体受力及施工，故第二道同样采用砼支撑。采用bsc对支撑平面进行布置及计算。根据计算结果弯矩数值较为均匀合理，因此判定间距及布置合理。同时立柱桩布置注意避让调蓄池侧墙及立柱位置。
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5.结语
1、调蓄池的地基处理除了根据土层情况判断，同时需要考虑抗拔措施，结合基坑立柱桩形式统一考虑。
2、调蓄池平面尺寸较大，内支撑布置是重点，原则上基坑平面尽量规则，同时立柱桩的布置需要注意避让调蓄池的侧壁、中隔墙及立柱，避免对主体结构施工产生影响。
3、调蓄池底板结构计算属于重点，按最不利工况考虑，同时采用天然地基和桩基础计算模式也不一样。
4、本项目获得深圳市第十九届深圳市优秀工程勘察设计奖 一等奖
参考文献：
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