窦广艳
（华厦建筑设计有限公司，天津）
摘要：近年来随着我国建筑行业蓬勃发展，地下污水池、蓄水池，消防水池的应用也越来越广泛，如何在满足附属专业的设计要求之外既能够保证水池结构的安全使用，又能造价经济是做好水池结构设计的首要问题。本文结合《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》CECS 138:2002以下简称《水池规程》阐述水池设计中的一些要点。
关键词:地下水池；钢筋混凝土；结构设计；矩形水池
Design of underground reinforced concrete pool
Dou Guang Yan
Abstract: With the vigorous development of China's construction industry in recent years, the applications of underground sewage tanks, water storage tanks and fire fighting pools are becoming more and more extensive. The cost-effective economy is the primary issue for the design of the pool structure. This article discusses some key points in pool design in conjunction with "Code for Design of Reinforced Concrete Pool Structures for Water Supply and Drainage Engineering" CECS 138: 2002, hereinafter referred to as "Pool Rules"
Keywords: groundwater pool; reinforced concrete; structural design; rectangular pool
1、荷载组合
地下水池设计中通常考虑以下3种荷载组合:
（1）池外土压 +自重 (对应工况为池内无水, 池外有土) 。
（2）池内水压 +自重 +温、 湿度荷载。
（3）池内自重 +水的浮力 (对应工况池内无水, 池底水位很浅)。
第 ( 1) 组合是地下式水池的必需组合;第 ( 2) 组合用于冬夏季或早晚温、湿差大的地区, 并且没采取任何保温措施的水池;第 ( 3) 组合用于地下水位很浅, 需要抗倾覆验算的情况
2、确定水池荷载
（1）水池顶部荷载。顶部覆土容重18KN/m3x覆土厚度——并乘以竖向压力系数，压力系数可取 1.0；当水池顶板的长宽比大于 10时，压力系数宜取 1.2。地面无堆载时可考虑活荷载为10KN/m3。
（2）水池上方是否有消防车荷载。根据《建筑结构荷载规范》GB50009-2012表5.1.1第8项选取。
（3）水池外侧水压。如有地质勘察报告可选取报告建议值，如无地质报告可取室外地面下500mm。
（4）水池外侧土压。地下水位以下的土由于水的浮力使土的有效重度降低，所以外侧土压需要考虑地下水上、水下两种土压的影响。
（5）水池内水压。为了安全考虑在设计当中应该按两种水位计算：第一种水池规程明确为排水专业设计水位进行静水压力计算（老规范未涉及，一般取池壁板顶为不利水位）；第二种为空池状态计算。
（6）抗浮验算。（G水池自重+G覆土重）/F浮≥1.05
3、水池混凝土的特殊要求
（1）抗渗性。 水池混凝土可采用抗渗混凝土。
水池规范中混凝土的抗渗等级要求应满足最大水头与混凝土厚度比，当最大作用水头与混凝土厚度的比值小于 10时，应采用 4（地下工程防水技术规范要求不得小于6）；当比值为 10～30时应采用 6；当比值大于30时，应采用 8；混凝土的抗渗等级应根据试验确定，同时需要满足《地下工程防水技术规范》GB50108-2008要求。骨料应选择良好的级配，混凝土水灰比应不大于 0.5，同时需要满足设计抗渗等级不得小于P6, 水池混凝土自身的密实牲应满足抗渗要求。
（2）抗冻性: 当水池不外露可不做防冻设计；当水池外露时，对最冷月平均气温在-3～-10℃的地区，混凝土抗冻等级应采用F150；对最冷月平均气温低于-10℃的地区，混凝土抗冻等级应采用F200，混凝土水灰比应不大于 0.5。
（3）抗侵蚀性: 水池混凝土中可根据需要适当采用外加剂，但不得采用氯盐作防冻、早强掺合料。采用外加剂时，应符合现行国家标准《浪凝土外加剂应用技术规范》GBJ 119 的规定。对抗冻混凝土不得采用火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥，并且须根据《工业建筑防腐蚀设计标准》GB/T50046-2018涂抹放侵蚀涂料，或者提高混凝土等级。
审图机构对于混凝土选定的标准各地也有不同要求，以天津地区为例（天津很多盐碱地区，地下水土壤的腐蚀性强），水池混凝土标号的确定须要以地下水交替变化下对混凝土中钢筋的腐蚀性确定。
4、水池壁板边界条件的选定
（1）当水池有顶盖时，池壁顶端的边界条件应根据顶板与池壁的连接构造来确定。当顶板与池壁为整体浇筑并配置连接钢筋时，该节点应视为弹性固定；当仅配置抗剪钢筋时，该节点应视为铰支承。
（2）无支撑开敞式水池的池壁边界条件应假定为三边固端支承，顶边自由端。
（3）有支撑结构（走道板、工作平台、连系梁）开敞式水池的池壁边界条件应假定为三边固端支承，顶边需要根据支撑结构横向刚度假定为铰支或弹性支承。
（4）池壁与底板（基础）连接，底板（基础）视为池壁的固定支承时，底板（基础）的厚度必须大于池壁，可根据地基的土质情况取 1.2～1.5倍池壁厚度——池底（基础）刚度相当于池壁刚度十倍左右，并应将底板（基础）外挑。
5、水池池壁土压力
由于水池建造过程中回填池壁两侧填土以及回填完毕的过程中水池壁会产生离开土体方向的极微小的变形，直至池壁外侧土体达到极限平衡状态，所以计算池壁土压力时应考虑主动土压力的的计算方法地下水以下部分则还要考虑地下水静止压力。
6、底板计算
底板为完全的受弯构件, 在计算地基反力的过程中, 不应把池內液体的自重加入计算, 因为池內液体的自重对于底板而言为非永久荷载，当池内水位为空时，只能考虑底板自重与抵消一部分地基反力。
7、地基承载力验算
（1）水池的地基承载力应按下式验算: fa=fak+ηbγ (b-3) +ηdγm (d-0.5)—国规
fa=fak +ηdγm (d-1)—天津地规
2）轴心荷载作用时应满足:Pk≤fa
偏心荷载作用时应满足:Pkmax≤1.2fa
计算结果不满足上述条件应采取适当扩大基底面积, 即水池的池底向外挑出一定长度。一般能满足承载力的情况下, 在构造上池底板向外悬挑长度为一个侧壁厚。
结论：地下水池在外型十分简单，在计算上是结构计算的一种相对基础的计算，但是怎样才能将水池结构设计的安全与经济完美合一，是值得花时间研究一番的，不能为了安全性一味的加厚截面造成不必要的浪费。
参考文献：
1、《浅谈钢筋混凝土矩形水池设计》姜广才，侯晓峰
2、《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》CECS 138:2002
3、《工业建筑防腐蚀设计标准》GB/T50046-2018
4、《天津市岩土工程技术规范》GB/T29-20-2017