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水厂建设中关于水池结构设计研究

发表时间：2021/5/28 来源：《基层建设》2021年第2期作者：张耀文

[导读] 摘要：本文简要介绍了水池结构设计方法：设计规范、荷载设计标准、截面设计方法；分别从水池底板工程、混凝土浇筑、防水层三个视角，探索了水池结构工程建设具体方法，以期形成较为完整的水池结构设计体系，加强水压、土压等问题的处理效果，切实提升水厂建设的标准化。

        泰安市自来水有限公司山东泰安 271000
        摘要：本文简要介绍了水池结构设计方法：设计规范、荷载设计标准、截面设计方法；分别从水池底板工程、混凝土浇筑、防水层三个视角，探索了水池结构工程建设具体方法，以期形成较为完整的水池结构设计体系，加强水压、土压等问题的处理效果，切实提升水厂建设的标准化。
        关键词：水池结构；荷载；截面
        引言：在水厂工程建设期间，水池铺设环节具有工程建设的重要性。在进行水池结构设计工作时，应保障抗渗、腐蚀防护等作业的规范性。在结构设计期间，应结合水池建造规模情况，完成荷载组合工程试验，采取现场工程试验计算方法，以期获取较为准确的水池结构参数，保障水池承载能力、抗裂强度的标准性。
        1水池结构设计方法
        1.1设计规范
        在设计水池结构期间，较为关键的工程环节为强度验算。强度验算程序，是结合工程所在区域的施工环境、水文条件等因素，综合确定水池结构平稳性。依据现阶段水池结构的设计情况观之，水池结构工程建设所用的施工材料，以钢筋混凝土为主，此种材料具有品质控制的重要性，应对其开展性能验算，验算项目包括抗裂、裂缝属性。与此同时，在强度验算构件时，如若验算能够获取构件实际承受的轴心力作用，应对材料抗裂属性进行合理验算。如若构件承受的力较大，或者存在较大偏差受压、较大偏差受拉等情况，应对材料裂缝大小进行验算。如若在使用混凝土材料时，材料类型为预应力，应对其开展抗力性能检验工作。保障水池结构设计规范性，促进水厂建设有序完成。
        1.2荷载设计方法
        1.2.1荷载类别
        一般情况下，在工程结构设计期间，将会面临多种荷载，包括水压、土压等。
        （1）水压。此种荷载，在水池结构中具有常见性，能够减少使用操作的偏差问题，规避工艺挖潜形成的水位较高问题，以满池水压为基础，完成计算分析。
        （2）土压。在水池结构中，深埋地下的工程部分较多。因此，考量土压对池壁产生的作用力，具有研究价值。一般情况下，借助朗肯理论，完成土压测算。应该注意的问题是：对土进行压力检测时，一般情况会受到多方因素的作用。使用朗肯理论进行水压力测算时，具有测算的安全性。
        （3）地下水压力。此压力荷载的作用主体，以水池结构底板为主。在水池结构设计期间，应关注地下水压力形成的荷载作用。在抵挡底板对水池结构产生的作用力，底板结构应以无梁板为首选，让池底浮土与地下水压力形成力相互抵消状态。此种设计方法具有常用性，相比原有提升水池自身重量的方法，更具工程建设成本控制效果。
        （4）温湿度作用。水池结构工程建设期间，客观环境具有动态变化特点。因此，在水池结构实际使用期间，极易受到温度、湿度等条件的负面作用，由此造成水池结构在体积方面发生动态变化。当水池结构整体大小发生变化时，将会受到变化限制，由此形成应力。此种应力，对水池结构整体平稳性产生一定威胁[1]。
        1.2.2荷载组合
        荷载组合一共有四种形式，具体如下：
        （1）水压+水池结构自身重量。此种荷载组合形式在水池结构中，具有受力的常见性。
        （2）水压+水池结构自身重量+冬天时间昼夜温差。此种荷载组合形式，在冬季时节时具有较高应用频率。
        （3）水压+水池结构自身重量+湿度变化形成的压力差。此种荷载组合，对水池结构平稳性产生了较大威胁。
        （4）土压+水池结构自身重量。在水池结构工程周边有覆土情况，可用此种荷载组合形式。

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        1.3截面设计方法
        1.3.1截面强度设计
        以水池顶盖为设计方向，一般情况下，水池顶盖受力项目包括自身重量、覆土重量、其他荷载等，前两项受力占据较高比例。
        （1）针对覆土重量形成的荷载问题，其实际受到土容重、水占比等因素的作用，荷载大小相应有所变化。因此，在覆土重量安全系数设计期间，取值为1.0。
        （2）针对池壁自身受力情况，主要包括水压、土压两种受力类型。相比之下，水自身重量形成的压力较小。在开展土自身重量的压力计算时，使用了的压力理论为朗肯主动计算法。结合实际受力设计经验分析，朗肯主动计算法获得的池壁结构安全性能设计方案，具有可用性。荷载动态变化周期较小，池壁结构安全系数设计参数为0.9。同时，底板结构设计时，安全系数设计方法与池壁结构具有相似性，同样取值为0.9。
        1.3.2水池结构裂缝问题处理
        一般情况下，水池结构形成的裂缝问题，通常表现为竖向类型。竖向裂缝包括贯穿型、表面型两种。贯穿性裂缝的成因在于：混凝土材料发生收缩形变。表面裂缝的成因在于池壁外侧，逐级深入至各截面。
        1.3.3水池结构的配筋设计
        一般情况下，水池结构中的配置钢筋，包括矩形、圆形两种构造。针对矩形水池而言，由于水池自身结构极易受到客观条件的影响，比如温度、湿度等。因此，矩形水池发生的裂缝问题以贯穿型为主。在对矩形水池进行配筋时，应保障矩形水池周边侧壁横向位置配筋率最小值不小于0.15%。在设计矩形水池结构的实践中，能够发现：一定数量的无顶盖水池，实际发生的裂缝问题，由池壁顶部为起点。由此，能够确定矩形水池结构的钢筋配置方案：水池两侧分别配置的横向钢筋，钢筋直径取值为16。
        2水池结构工程建设
        2.1水池底板工程建设要领
        （1）在浇筑混凝土垫层期间，应加强对前期工程所测资料进行审核，查验勘测资料与土质实际情况的吻合性。如若勘测资料较为准确，可开展工程建设。如若勘测资料存在出入问题，应确定出入问题的具体表现，结合工程实际，采取有效处理措施，继而再进行混凝土垫层浇筑工程建筑。
        （2）在垫层工程建筑完成2日后，应有效测定底板中心位置品质。依据设计规范的具体内容，逐一开展放线工作，提升柱基、底板等位置测量的准确性，借助钢筋完成布线标注。
        （3）在绑扎钢筋期间，应准确检验钢筋各项作业情况，比如直径、搭接长度等，保障钢筋作业的规范性。在钢筋绑扎期间，应使用铁撑对其采取固定处理，减少在混凝土浇筑作业中发生位移问题。
        （4）底板浇筑作业应采取一次完成法，减少施工缝问题。在两道工序间隙中，合理控制间断时间，使其不超过混凝土初凝完成的时间点。
        2.2混凝土浇筑工程建设技巧
        现阶段，工程建设中使用频率较高的工程建筑技巧为：分层次材料浇筑法、持续性浇筑法。此两种工程浇筑方法的使用区别在于：连续浇筑作业形式，能够完成环梁、顶盖的结合浇筑；在分层次浇筑方法中，并未采取结合式浇筑法，而是逐一完成浇筑[2]。
        2.3防水层工程建设方法
        水池结构中的防水工程建设，施工方法类似于水塔内防水工程。在防水工程建筑前期，在水池外壁表面完成沥青防水涂料喷用。沥青材料使用，应保障使用的规范性。在工程建设前期，应全面检查水池结构品质。在工程建设完成时，应采取清洁措施，继而完成沥青涂喷。同时，在防水工程建设期间，加强沥青材料防水性能检验，保障防水层工程建设有效性，充分发挥沥青材料的防水能力，以此提升水池结构建设品质。
        结论：综上所述，水池结构在市政工程中，具有建设的常见性、使用频率较高等特点。加强水池机构工程设计，提升工程建设的品质标准，以此合理回避水池设计存在的各类问题，加强水池工程问题处理，切实发挥水池结构工程价值，促进水厂有序运行。
        参考文献：
        [1]胡艳红.洪塘水厂扩建工程设计探讨[J].山西建筑，2020，46（22）：98-100.
        [2]吴为.水厂建设中的水池结构设计[J].住宅与房地产，2020（24）：85.