时间：2023-07-17 17:23:09
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇给水排水工程结构设计规范，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
关键字：给排水工程;水池结构;裂缝控制;强度配筋
Abstract: for the water supply and drainage engineering structure pool, according to the water supply and drainage engineering structures structure design rules "(GB50069-2002) requirements, crack control through the resistance to LieDu checking and crack development width checking and structural measures to achieve. This paper describes how to take appropriate measures to control the cracking of the pool structure, and combined with engineering example, the results calculated the analysis and comparison, to explore the satisfy the intensity of the reinforcement if the component GB50069-2002 calculations, the largest crack width you could meet the maximum crack width limits of 0.2 mm.
Keyword: water supply and drainage engineering; Pool structure; Crack control; Strength reinforcement
中图分类号： S276.3文献标识码：A 文章编号：
0 前言
给排水工程中，钢筋混凝土水池结构的设计较为常见。考虑水池的抗渗防裂对正常使用有至关重要的作用，水池结构设计必须重视裂缝控制。为了确保结构具备良好的防渗、防漏性能，满足设计要求的耐久性，《给水排水工程构筑物结构设计规范》(GB50069–2002)对在组合作用下钢筋混凝土构筑物构件的最大裂缝宽度限值做了严格规定。本文简述了如何采取恰当的措施控制水池结构裂缝的产生，并结合工程算例，对计算结果进行分析比较，来探讨一下满足强度配筋的构件如采用GB50069–2002计算，其最大裂缝宽度能否满足最大裂缝宽度限值0.2 mm 。
对于水池结构，根据《给水排水工程构筑物结构设计规范》(GB50069–2002)要求，裂缝控制通过抗裂度验算、裂缝开展宽度验算和构造措施来实现。轴心受拉或小偏心受拉构件，应按抗裂度验算。这类构件的抗裂性能主要由混凝土抗拉强度和构件受拉截面决定。受弯或大偏心受拉（压）构件，应按裂缝宽度控制验算，在水池设计中以此类工况最多。
水池结构设计时，一般先根据强度计算初步确定配筋，然后进行裂缝宽度验算。根据水池的盛水性质（清、污水）及其使用功能，最大裂缝宽度一般控制在0.2mm或0.25mm。
下面先简述一下如何采取恰当的措施控制水池结构裂缝的产生。
1 控制裂缝的措施
1.1荷载作用裂缝的控制
荷载作用裂缝的控制，是要求在设计时对池体各部位可能产生最大拉应力的截面进行计算分析，使之满足裂缝控制的要求。对池体结构建立正确的计算模型和选择合理的荷载组合，以确保其内力及变形的计算与水池的实际工作情况一致。
1.2 混凝土收缩和温湿差造成裂缝的控制
此类裂缝的控制首先应根据规范规定，严格掌握混凝土配比及其用料的品种规格和级配，同时对混凝土灌筑和养护提出设计要求。另外，对大型水池可采取设伸缩缝、掺添加剂和设加强带、后浇带等措施，以及近些年比较常用的引发缝。由于变形缝的设置需要采取严密的构造措施来保证，对节点处理、施工及材料等都有相当高的要求，当有经验时，可在混凝土中施加可靠的外加剂、设后浇带或增设加强带，从而放宽伸缩缝的最大间距限制，以减少或取消伸缩缝。我院一般在大水池的底板处设置加强带，而在相应位置的池壁与顶板外设置后浇带；圆形水池池壁常用引发缝。
1.3 从施工方面考虑控制裂缝
为确保水池在施工期间严格控制由于施工因素造成的裂缝，除严格按设计要求外，在施工中还应注意施工缝的预留位置、混凝土的保温、水灰比的控制及砼的养护等问题。
2 裂缝控制与强度控制配筋计算的对比
2.1 《给水排水工程构筑物结构设计规范》(GB50069-2002)受弯构件最大裂缝宽度的计算方法。
2.2 《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)矩形截面的受弯承载力计算如下式:
2.3 裂缝控制与强度控制实例配筋计算结果的对比
下面以矩形截面池壁为例，在不同荷载作用下，采取两种控制方式进行计算，并作对比分析。
钢筋混凝土矩形池壁，截面尺寸b×h，混凝土强度等级为C30，保护层厚度c=35mm，采用HRB335级钢筋。钢筋间距控制在最常用的@100到@150之间，并使配筋率接近强度配筋率。计算结果列于表1中。
3 结论
通过以上实例的计算结果进行对比分析可知：
(1)构件钢筋受哪一种控制并不能简单地下结论。但将钢筋间距控制在最常用的@100到@150之间的情况下，弯矩值较大时，所取钢筋直径较大，满足强度配筋的构件如采用GB50069–2002计算，其最大裂缝宽度一般不能够满足最大裂缝宽度限值0.2 mm，即配筋是由裂缝控制的，并不是由强度控制；反之，由强度控制。
(2)在选择配筋方案时发现：细筋密布有利于减小最大裂缝宽度。
(3)从表1中并不能看出，随着壁厚的增大或配筋率的加大，最大裂缝宽度有明显的变化规律；这取决于所选择的配筋方案，钢筋直径或间距不同，最大裂缝宽度差别较大。
(4)计算池壁配筋时，应取裂缝控制与强度控制两种计算结果的较大者。
参考文献：
1. GB50069-2002，给水排水工程构筑物结构设计规范[s].
2. CECS138-2002，给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程[s].
关键词：敞口水池、快速设计
中图分类号： TU991.34+3 文献标识码： A 文章编号：
1 水池结构构成及分类
水池结构由顶板、底板、池壁、支柱等组成。水池既可以明露在地面以上，也可以埋于地下，常见的结构形式有圆形、矩形等，下面简单介绍下矩形敞口水池的计算要点。
2 水池结构的荷载
《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》第4.2.2 条规定，作用在水池上的荷载分为永久作用、可变作用两类。永久作用包括水池自重、土的侧向压力、池内水的侧向压力；可变作用包括地下水压力、地面堆积荷载。敞口水池一般没有很大的内外温差，或者可以说温差对敞口水池的影响不大，可以最后计算。
规程明确规定：当水池的长宽比大于10 时，竖向土压力标准值应乘以1.2，这主要是考虑回填土出现类似管道这种狭长结构的情况，即在沟槽内回填土沉陷不均而在水池顶部形成竖向压力的增大。示例工程:狭长的注浆池
3 水池内力计算
3.1 底板、顶板计算模型
现浇顶板与现浇底板在池壁处视为弹性固定。无支柱的底板，如果地基条件较好或板的跨度较小，宜按四周固定的单向或双向板计算。
底板和顶板的厚度应满足构造要求和计算要求，据《特种结构设计》中规定，腋角边宽一般大于150mm且应构造配筋，一般可按墙或底板顶板截面受力钢筋的50%采用。底板的挑出长度，一般取底板厚度；有地下水的，应由抗浮计算确定。
3.2 池壁计算模型
池壁与顶板、底板整体浇筑，在底板处宜视为弹性固定，敞口水池处顶端应视为自由端。池壁不利受力模型：池内有水，池外无土；池外有土，池内无水。一般池内有无水对底板直接受力影响不大，底板的最大受力直接计算无水情况地反力即可。池外土主动压力系数小于0.5时取0.5。
矩形水池
根据《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》（CECS 138:2002）第6.1.2 条规定，按池壁的高宽比分为单向受力壁板和双向受力壁板两种受力形式，矩形水池池壁在竖向荷载作用下按受弯构件计算。当水池较深时（HB>7m），可在池壁外侧增设扶壁柱，以减少池壁厚度。
池壁的计算过程：统计荷载确定池壁计算模型内力计算配筋计算裂缝验算。
本文以一个矩形水池为例简述一下池壁在池内静水压力作用下的计算过程。
该工程为清水蓄水池，现浇钢筋混凝土结构，长宽均为4m，池壁高4m，壁厚为250mm，底板厚250mm，底板外挑250mm，顶板厚200mm，混凝土等级为C30，抗渗等级为S6,根据地勘报告， 本工程地基承载力特征值为fak=150kPa，无地下水，
池底静水压力标准值（最高水位3.6m）：q 顶=3.6×10=36kN/m2
本工程H=4.0m，
池壁在池内静水压力作用下的计算过程：
①固端弯矩计算
池壁固端弯矩计算，H2/dt=17，根据《特种结构设计》P13，池壁底部竖向弯矩标准值μ=1/6，Ly/Lx=1.0
My=kmxqH2=-0.0350×36×4×4=-20.16 kN·m。
底板固端弯矩计算，μ=1/6, Ly/Lx=1.0,根据《特种结构设计》P10，按周边固定的双向板计算，底板均布面荷载q=36kN/m2，查表得弯矩
M1=0.0176x36x4x4=10.138kN·m。
②弹性嵌固边缘弯矩
池壁弹性边缘弯矩：Mx= kmxqH2=-0.0298×36×4×4=-17.16 kN·m内侧受拉。
底板弹性边缘弯矩：My+M1’=-20.16+ kmxqH2 =-20.16+0.0513x36x4x4=
9.38kN·m，下侧受拉。
池壁在池内水压力作用下底部弯矩标准值为M1=-20.16kN·m。
池壁按受弯构件计算配筋，再按准永久组合作用下验证池壁裂缝是否满足规范要求。一般情况下裂缝才是配筋和板厚的关键，所以请算出弯矩后再算各构件的轴向拉压力，然后带入pkpm基本构建计算模块或其他计算裂缝的软件，计算构件的裂缝是否满足Wjk
池壁在外侧土压力作用下的内力计算过程同上，本文不再赘述，最终配筋按两种荷载组合下的较大值设计。
4 设计及施工要求
1）矩形水池池壁水平钢筋搭接。应有足够长度锚入相邻壁内，锚固长度应自墙的内侧表面算起。
2）水池顶板覆土避免大力夯打，水池回填土应先填池顶土，后填四周土，周边回填土压实系数宜大于0.9。
3）水池各部位的钢筋间距应在100mm~250mm范围内。
如果钢筋间距太密，会影响混凝土振捣，而钢筋间距太大，容易产生裂缝，因此规程对钢筋间距做了明确规定。同一方向配筋应相互照应，如间距100,200,400，或间距80,160，320，使得钢筋施工一目了然。采用125与200之类混合间距会造成局部钢筋集中，因而产生不必要的施工麻烦和结构刚度的混乱。
4）敞口水池顶端宜配置水平向加强钢筋。
敞口水池在地基变形作用下池壁顶端是结构的薄弱点，因此应予加强，敞口水池顶端水平向加强钢筋一般为最小为4Φ12
5）水池充水试压前不应抹面。
水池池内抹水泥砂浆是一种防渗水措施，水池试压是验证钢筋混凝土池壁及底板的防渗性能，因此二者施工顺序不得颠倒。
6） 刚性套管与柔性套管的选用当用于抗震设防区时，应在进入建筑物外墙的管道上就近设置柔性连接。
7）套管管径较大时应在池壁上设加强钢筋。
当穿池壁的套管管径大于300mm 时，应注意选用图集或补充池壁加固大样做法。如果设计图纸中不注明，施工单位很容易疏忽该项要求。
8）《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》（CECS 138:2002）第7.1.3 条规定，当水池的长度、宽度较大时，应设置适应温度变化的伸缩缝或采取其它措施，实际工程一般设置后浇带或采用补偿混凝土。后浇带一般需间隔42 天左右才能浇筑，整个水池混凝土浇筑完毕需较多时间；当工期紧张时，可以采用补偿收缩混凝土代替后浇带。
9）施工缝的选择。现在混凝土工程一般选用商用混凝土，商用混凝土的特点是强度满足要求，防渗性能不是太好。所以遇有施工缝的情况请舍弃齿面施工缝。选用钢板止水带或者遇水膨胀的橡胶止水带。这对于水池的长期耐久性是有好处的。
5 结语
敞口水池是混凝土结构设计的入门课程，外形简约而内力计算不简单，充分认识敞口水池的受力特点对于掌握混凝土的本身特性，及其在外力作用下与钢筋的配合工作，拟合受拉钢筋使之与内力包络图完美统一，认识到裂缝及温度影响对混凝土结构的长期作用，都有不可磨灭的贡献。所谓拳不离手，曲不离口。敞口水池作为设计的必修课，做好他设计，保证隐蔽工程的构筑物经济长久稳定的有效使用，对社会，对国家有着重大的意义。
参考文献:
赵永福，孙海涛，唐坚梅，杨龙斐《浅议钢筋混凝土水池设计》建筑与结构设计2008年10期
GB50069-2002《给水排水工程构筑物结构设计规范》
CECS 138:2002 《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》
GB50010-2010《混凝土结构设计规范》
Abstract :In this paper , structural design and some design measures of the open caisson are mainly presented in the pumping station of a sewage treament project in the airport,It may be referenced by the similar project.
[关键词] 沉井 结构设计
Keywords: Open caissonStructural design
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
1.工程概况
本工程为广东省揭阳市某机场配套工程，同时也是机场污水处理站重要的构筑物。工程抗震设防烈度为7度，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度为0.15g；建筑场地为Ⅲ类；特征周期为0.45;建筑抗震设防类别为丙类；地基基础设计等级为丙级。提升泵站靠近已经建好的机场内道路。基坑支护大开挖施工提示泵站工程造价较大，工期较长，经比选采用沉井结构，二次浇筑提升泵站内隔墙和上部结构。提升泵站平面尺寸为14m×7m，埋地深度约为9m，上部为单榀框架结构。
2.地质条件
机场污水污水处理站位于潮汕平原西南，榕江流域中下游，根据《岩土工程详细勘察报告》，土层自上而下分别为：①素填土层：场地内均有分布，为新近填土。灰黄色，湿，稍压实，主要由碎石，角砾组成，含少量块石，粉粘粒含量10～20%，成分多为风化粉砂岩岩屑。层厚1.10～1.30m；②耕土层：主要由粘性土组成，呈深褐色、灰色，含少量植物根系，可塑状。层厚0.80～1.60m；③淤泥层：场地内均有分布，以淤泥为主。深灰色、灰黑色，流塑，土质较细腻粘滑，味稍臭，局部含贝壳碎片、腐殖质及朽木，普遍中下部夹薄层粉细砂。层厚9.70～13.80m，N=1~3；④粉质粘土层：棕黄色、浅灰色，可塑，刀切面光滑，土质粘韧。层厚1.90～5.80m，平均厚度4.06m，N=7~13；⑤粗砂层：以粗砂为主，局部为粉细砂。灰黄色、灰白色，局部深灰色，密实度变化较大，中密为主，局部密实，饱和，级配不良，含少量粘粒，局部含较多淤泥质。层厚1.80～6.70m，平均厚度4.57m，N=14.5；⑥淤泥质土层：灰黑色、深灰色，软塑状，土质粘滑，具臭味，含有机质，局部地区含较多腐殖质及朽木，局部夹薄层粉细砂。层厚1.50～9.90m，平均厚度4.58m，N=6；
鉴于提升泵站埋深约为9m，地质报告仅选用①～⑥层，钻孔深度约为35m。沉井主要所处土层为软弱土层。
3.结构设计
沉井的结构设计内容主要包括井体的厚度确定和施工方法选择、抗浮验算、下沉验算、地基承载力验算、井壁和底板计算和沉井构造措施。
3.1井体的厚度确定和施工方法选择
沉井井体的厚度确定取决于下沉需要，满足受力要求及适用性要求和抗浮要求[1] 。沉井井体有适当的厚度，能使在下沉过程中沉井可以依靠自重克服土层的摩阻力下沉到设计标高；在施工过程中和使用阶段，保证沉井具有足够的强度和刚度同时满足依靠自重来抗浮。根据工艺条件，通过试算和调整，沉井井壁厚度如图一所示，剖面图如图二所示。
图一沉井平面图 图二 剖面图（A-A剖面）
考虑到沉井所处土层渗水性不强，井内水量不大且排水不困难和工期要求采用排水下沉沉井施工，分两段浇筑，待达到设计强度后一次下沉(第一段高度5.5米，第二段高度4.7米)，C30素砼干封底(待砼达到强度时，才可以停止降水)。为防止沉井排水下沉引起靠近机场运输道路和地面土体塌方和下沉，在井壁外边线1.5m处施工一排φ500搅拌桩。
待沉井下沉到设计标高后，封底并底板施工完毕后，根据工艺条件要求进行提升泵站的内间墙二次浇筑，二次C20素混凝土找坡，浇筑顶板（板厚h=200）和施工上部结构。提升泵站如图三和图四所示。
图三提升泵站平面图图四 提升泵站剖面图
3.2抗浮验算（使用阶段）
根据《给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程》（CECS137:2002）第6.1.4条规定[2]，沉井抗浮应按沉井封底和使用阶段验算。沉井施工阶段抗浮措施由施工单位自行考虑。在使用阶段结构总自重标准值Gk=10507kN，总浮力Fw,k=9730kN，抗浮系数kfw=Gk/Fw,k=1.08>1.0满足要求。
3.3下沉验算
为了保证沉井能顺利下沉，根据《给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程》（CECS137:2002）第6.1.2条沉井下沉系数kst不应小于1.05。沉井自重标准值Gk=5404kN，由于采用排水下沉水浮力Ffw,k=0，井壁总摩阻力Ffk=4825 kN，经计算kst=（Gk－Ffk）／Ffk=1.12>1.05。如果kst>1.20时，还应验算下沉稳定，以防止沉井在软弱土层突沉或者下沉标高超出范围。
3.4地基承载力验算(使用阶段)
使用阶段提升泵站整体结构总重G=12054kN，底板基底反力为qk==123kPa。根据《建筑地基基础设计规范》第5.2.4条修正地基承载力特征值[3]，修正后地基承载力特征值fa=130kPa>qk=123kPa，满足要求。若地基承载力不满足设计要求时，应采取地基处理加固措施来提高地基承载力。
3.5井壁和底板计算
井壁计算模式可视为一个闭合的水平框架在外侧水平荷载作用下[4]，计算按沿井壁高度方向划分为两个区段（中间施工缝为界），水平荷载按各段下端0.5m内的平均值取值。闭合水平框架内力可以采用弯矩分配法或有限元分析。本工程采用理正软件计算，计算简图和弯矩图如图五、六所示。
图五计算简图（单位kN/m）
图六井壁弯矩图（单位kN.m）
沉井底板按双向板计算，四边简支。在使用阶段，底板计算荷载应取底板最大净反力和水浮力两者较大值。经计算，底板跨中弯矩标准值Mx=225 kN.m，My=199 kN.m。在配筋时，如果考虑封底砼的作用，配筋可适当减少。井壁和底板在使用阶段还须按正常使用极限状态验算裂缝是否满足要求。
3.6沉井构造措施
沉井刃脚形式有几种形式，选择刃脚形式要根据土质条件和下沉情况考虑，刃脚斜面与水平面夹角一般取50°～60°。如遇坚硬土层或者较厚卵石层宜在刃脚踏面上设置钢板护角。由于本工程场地土质为较均匀的软弱土层，故可以不设置，根据现场施工反馈信息，沉井采用的刃脚形式施工下沉时速度可控，垂直偏差极小，下沉位置和设计要求标高位置基本吻合。
沉井刃脚和底板连接须设置凹槽，在井壁位置预埋插筋与底板钢筋连接，防止底板渗水和保障底板有可靠的传力。由于机场整个场地地下水位比较高，刃脚内侧与封底混凝土接触部位和底板接触的凹槽须凿毛，使新旧混凝土结合紧密，防止污水外渗。
沉井井壁和二次浇筑提升泵站内间墙连接处设置凸槽，并预留φ16插筋，间距同内间墙水平钢筋间距。沉井井壁施工缝可凸槽或者预埋止水钢板。
4.结语
该机场于2011年12月中已经正式通航，同时污水处理站提升泵站也正式投入使用，运行正常。实践证明，在软土地区采用沉井结构施工方式是可行的，且比采用基坑支护开挖施工造价便宜；设计过程中必须重视系统的理论计算和加强构造措施。本工程实例可供类似工程的结构设计作参考。
参考文献
[1]给水排水工程结构设计手册（第二版）[M]中国建筑工业出版社,2007
[2]给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程（CECS 137:2002）
关键词: 管道变形施工造价覆土
前言
广州市西江引水工程第三标的石门、西村并行线(管径为2800和3200) 西村支线(管径为3200)途径广清高速公路后转入增槎路,最后进入西村水厂。由于在这些路段,管道主要敷设在行车道路下,在车行荷载的重复动荷载作用下要特别注意管道的强度、刚度(变形)、稳定性满足要求。
因此在这些路段,我们为保证结构设计的安全并达到节省投资的目的,主要采用了钢衬钢筋砼压力管以及加肋钢管,下面对钢衬钢筋混凝土压力管、加肋钢管、PCCP管以及一般钢管作结构安全性、经济性的简单对比。
一、钢衬钢筋混凝土压力管道
若采用普通钢管,为满足抗浮要求,往往需要达到一定的埋设深度。而管道埋置越深,导致基坑开挖的深度也较大,这将造成基坑开挖止水的困难程度以及增加基坑支护造价。如果采用D3200PCCP管,其单节管(长度为5米)重达31吨,在管道的运输及吊装过程中需要采用重型机械,并且是在繁忙的公路上进行,因此PCCP管道的运输及其施工苦难程度较大并对周围环境影响较严重,同时在管道吊装过程中由于单节管重量较大而导致基坑周边荷载增大,这将增加支护结构的费用。
钢衬钢筋混凝土压力管道是由内衬钢筒以及钢筋混凝土箱涵组成的管道结构。他采用内衬钢筒来承受内水压力,而外包钢筋混凝土承受外荷载如汽车荷载以及覆土荷载,因此它充分发挥钢材抗拉和混凝土抗压的材料性能。同时由于混凝土比重较大容易满足抗浮要求,而适于浅埋。经计算,钢筒D3200X14的内衬钢筒外包300厚钢筋砼结构在覆土深度为0.7米的情况下能够满足管道本身的强度、刚度、稳定等各项要求。为保证施工质量,钢衬钢筋混凝土压力管道的内衬钢筒两端要加肋环,保证对接焊口间的圆度,同时需中部每2m加“米”字型的活动内撑,以满足运输和浇筑混凝土时的刚度要求。此种结构形式优点总结如下:
外包砼薄壁钢管的造价较PCCP管材贵约15%,所需要的基础处理要求基本相同。主要区别在于抗浮和地面荷载对覆土的要求,当管道埋深不受市政特殊要求时,前者仅考虑700覆土便可(个别地段经处理后外露亦可),从而可减少约1.2m的基坑深度,减少施工费用,有利于地下水位高和附近有建筑物的地段施工。
基坑截面,如D2800XD3200PCCP管需要10.5x5.5～6(深),外包砼薄壁管为8.2x4.5(深),挖填土方量减少,征地宽度减少,施工难度减少。
管材吊运的重量分别为5m长的PCCP管约39t,6m长的外包砼薄壁钢管约8t,大大减少吊车吨位和基坑边的施工荷载,减少基坑的支护用料和施工便道的等级。
因此钢衬钢筋混凝土压力管道造价约6.47万元/米,而PCCP管造价约为9万元/米。
由于钢衬钢筋混凝土压力管道在现场浇筑混凝土,不利于埋设太深,因此当遇到原有的各种管道埋置较深难以避让时则采用加肋钢管过渡。
二、加肋钢管
加肋钢管的优点主要是可以减小钢管壁厚,减少钢管在荷载作用下的变形,增加管道结构刚度。如若使用D3200X32钢管,在覆土为2米以及汽车荷载作用下管道变形计算为
,而在当覆土荷载作用下的变形 。
当采用加肋钢管时,在保证钢管强度的情况下可以减少钢管厚度,经计算,可采用D3220X24钢管加肋24*200@1000以满足强度要求,此加肋钢管在汽车荷载+覆土荷载作用下的变形为8.6mm,只在覆土荷载作用下的变形为6.4mm。
由上述计算可知,我们可以得到以下两点:
不加肋钢管变形量远大于加肋钢管,从而证明了加肋钢管可以明显的增大大口径钢管的刚度,使得施工中容易控制变形进而保证钢管的圆度和施工质量;
无加肋钢管在有、无汽车荷载作用下的差异变形量为 =16.9mm,而加肋钢管的差异变形量为 =2.2mm。说明了无加肋钢管在有无汽车荷载作用下的变形幅度较大,这对于管道的安全运行以及管道上的路面结构将产生一定的危害。
三、结言
综上两种原因,我们推荐采用加肋钢管作为钢衬钢筋混凝土压力管的补充,主要用于某些地段由于原有各种管道埋深较浅,管径较大且不易迁改或迁改困难的地方,以避免钢衬钢筋混凝土压力管道深埋。
参考文献:
[1]中华人民共和国国家标准.给水排水工程管道结构设计规范(GB50332-2002).北京.中国建筑工业出版社,2002
[2]中国工程建设化标准化协会标准.给水排水工程埋地管芯缠丝预应力混凝土管和预应力钢筒混凝土管管道结构设计规程(CECS 140:2002).北京.中国计划出版社,2003
[3]给排水工程结构设计手册.中国建筑工业出版社,2006
【关键词】结构设计；问题；
前言：
随着我国经济飞速发展，生活品质的不断提高，加之地震飓风等自然灾害频发，人们对房屋质量有了较高要求。然而，对于设计者，房屋设计是一项复杂缜密而又责任重大的工作，直接影响到建筑物的安全、适用、经济和合理性，但为了确保房屋设计质量，在房屋设计质量上常见的应注意几个常见问题如下：
1 首先，结构师必须在建筑方案设计中考虑结构概念体系设计
建筑的概念设计在整个设计过程了起着举足轻重的作用，合适的概念设计往往是建筑经济性好的首要因素。一幢建筑物的设计，如果没有事先经过全盘正确的概念设计，以后的计算模式再准确、计算再精确、配筋再合理，也不可能是一个经济、合理的优秀设计项目。
根据最新的地震区域划分和规定，当地的设防烈度为6 度（局部地区7 度）。住宅设计无论是多层砖混或和框架剪力墙结构，都不同于以往的静力设计，必须从抗震的角度，采用二阶段设计来实现三个水准的设防要求。为此，结构设计人员必须及早介入建筑结构的概念设计，否则，将会导致建筑结构设计的不合理，给以后的结构设计带来难度。为在建筑物的方案设计阶段正确把握建筑结构的概念设计，应对不同形式的住宅建筑，掌握各自概念设计中容易疏忽的要点：
1.1 对一般多层砌住宅结构， 应按《建筑抗震设计规范》（G B 5 0 01 1 -2 0 10 ） 要求做到：
优先采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系：纵横墙的布置宜均匀对称，沿平面内宜对齐，沿竖向应上下连续；楼梯间不宜设置在房屋的尽端和转角处； 不应采用无锚固的钢筋砼预制挑檐。
1.2 对钢筋砼多、高层结构住宅，力求做到：结构布置应尽量采用规则结构。对复杂结构，可以设置防震缝，把它分割成各自规则的结构单元，结构布置以少设缝为宜，一旦设缝，则应使防震缝的设置与伸缩缝、沉降缝相统一；且防震缝宽度应满足规范要求，否则地震发生时两侧结构构件会发生碰撞而破坏。
2 预防由于地基沉降或不均匀沉降引起的构件开裂或破坏
预防或减少不均匀沉降的危害，可以从建筑措施、结构措施、地基和基础措施方面加以控制。诸如：避免采用建筑平面形状复杂、阴角多的平面布置；避免立面体形变化过大；
将体形复杂、荷载和高低差异大的建筑物分成若干个单元；
加强上部结构和基础的刚度；同一建筑物尽量采用同一种基础形式并埋置于同一土层中等一系列措施。
应该引起重视的是： 对高层建筑来说，由于需要一定的埋置深度，从经济的角度考虑，基础一般采用桩箱或桩筏结合的形式，此时应保证箱体的整体刚度，群桩布置的形心应与上部结构重心相吻合。当土层有较大起伏时，应使同一建筑结构下的桩端位于同一土层中，并应考虑可能产生的液化影响。而对多层建筑而言，从经济角度考虑，一般不采用长桩的方案，但对某些地区的软土覆盖层厚度较大，一般都需要采用地基处理来达到控制建筑物沉降量的目的。常用的软土地基处理方法较多，但在选择地基处理方案前，必须认真研究上部结构和地基两方面的特点及建筑物周围环境情况，并根据工程设计要求，确定地基处理范围和处理后要求达到的技术指标，以及各种处理方法的适用性，同时综合考虑处理方案的成熟程度及以往工程经验，进行多方案比较，最终选定安全适用、经济合理的处理方案。地基经处理后，还必须满足规范所规定的强度和变形要求。
3 板面设置温度应力筋问题
《混凝土结构设计规范》第9.1.8条规定在温度收缩应力较大的现浇板区域内，钢筋间距宜取为150～200mm，并应在板的未配筋表面布置温度收缩钢筋，板的上下表面沿纵横两个方向的配筋率均不宜小于0.1%。什么区域属于温度收缩应力较大的区域？本人认为对于规则较短的建筑物我们可以在各楼面边跨及屋面层设置相应的温度应力钢筋，而对于超长结构，则建议在超长结构的长向均应设置双层钢筋。其余部位则可因人而异，功能重要的区域设置。
4 卫生间荷载取值问题
在图纸审查中有人提出，对于有分隔蹲厕的卫生间活载应按《全国民用建筑工程设计技术措施结构》中规定的8kN/m2 值进行设计，本人认为不妥。如今的卫生间隔板在建筑设计中都是采用木质板、塑料板或复合板，而非以前的预制水磨石板或砖砌体，因而只考虑蹲坑的重量就可以了。蹲坑一般抬高150mm，采用1：6水泥焦渣垫层（容重为14 kN/m3），垫层荷载为0.15x14=2.1 kN/m2，该荷载为局部荷载，又非全开间荷载，且应按恒载考虑。结构设计时可按原楼面恒载加上该部分抬高所增加的荷载就可以了，活载仍旧按《建筑结构荷载规范》第4.1.1条中规定的2.0 kN/m2计取，这样比较合理。
5 不上人屋顶活载取值问题
平时会经常遇到不上人屋顶因落水管堵塞而积满水，又没人疏通，这积水荷载也不能忽视。如不上人屋顶女儿墙高700mm，若积满水，荷载为0.7x10=7kN/m2。而按《建筑结构荷载规范》第4.3.1条中规定不上人屋面活载取值仅为0.5 kN/m2。可见实际产生的荷载与设计规定的荷载相差较大。结构设计若按7 kN/m2 考虑，那又给业主带来很大的浪费。为此，本人建议建筑设计人员在不上人屋顶女儿墙根部50mm 处增设泄水管，万一落水管堵塞，能及时排除屋面的积水。若能采取上述措施，按荷载规范要求，不上人屋面活载仍按0.5 kN/m2设计。对上翻边雨篷也可采取上述措施以确保结构设计不考虑积水荷载。
6 钢筋砼水池保护层问题
《混凝土结构设计规范》第8.2.1条规定，板、墙在二a类环境的最外层钢筋保护层厚度为20mm，《给水排水工程构筑物结构设计规范》第6.1.3条规定与水、土接触或高湿度保护层厚度为30mm，与污水接触位35 mm，《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》第7.1.2条规定与此相同，而《地下工程防水技术规范》第4.1.6条规定防水混凝土结构迎水面钢筋保护层厚度不应小于50mm。本人以为钢筋砼水池砼保护层应按《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》进行设计，而地下室等重要的建筑物则要按《地下工程防水技术规范》设计。
7 后浇带问题
《混凝土结构设计规范》第8.1.1条中规定现浇钢筋混凝土框架结构伸缩缝最大间距为55m，而8.1.3条则规定当采取后浇带分段施工、专门的预加应力措施或采取能减小混凝土温度变化或收缩的措施，伸缩缝间距可适当增大。这两条使我们在实际设计过程中较难把握。采取后浇带分段施工后究竟应控制房屋长度多少而不至于产生裂缝等不良现象呢？本人认为这取决于各地区的温差和施工条件以及采取的措施等等因素。在结构设计中必须对梁柱配筋进行概念上的调整，规范也规定当增大伸缩缝间距时尚应考虑温度变化及混凝土收缩对结构的影响。首先是长向板钢筋应双层设置，并适当加强中部区域的梁板配筋，中部区域温度应力显然是比较大的。当框架结构超过70m 时，本人认为必须采取特殊的措施才能不设置伸缩缝，譬如说采用预加应力，掺入抗裂外加剂等等。如果对超长结构，不能有效的分析清楚受力情况，本人建议还是应按规范要求设置伸缩缝，毕竟建筑上设缝只要处理得当还是不影响美观的。
【摘要】：在给水排水工程中，钢筋混凝土水池得到了广泛的应用。钢筋混凝土水池产生结构裂缝是在工程实践中经常遇到的问题，本文通过对某水池工程池底、柱子和顶板出现裂缝情况进行现场检测鉴定，综合分析裂缝产生的原因，并提出合理有效可行的处理方案，可供类似工程参考。
【关键词】：水池、裂缝、鉴定、处理
1 工程概况
某水池工程为全埋式水池，原设计池顶覆土厚800mm，水池长宽均为24m，池内净高为4m。水池底板和池壁均厚30mm，顶板厚200mm。水池混凝土采用抗渗标号为S6，混凝土设计强度等级为C30。该工程基本竣工并回填且予以验收后，发现该水池池底凸起并出现裂缝，同时在柱子及顶板上发现裂缝现象。
2 现场检测
2.1初步调查情况
该水池工程施工采用大开挖，四周采用明沟降水，设计时没有地质资料，设计地基承载力按150kPa考虑。水池工程北侧距离该水池2.6m有一毛石水池，池顶高于该水池1.0m。据反映，该工程基本竣工并回填且予以验收后，因厂内未使用毛石水池，毛石水池内的水位较高，经测量相应位置，可知当时水位至少要高于新建水池池顶覆土，同时，毛石水池渗漏现象非常严重。现场勘察时新建混凝土水池上部覆土厚为300mm，未达到设计要求的800mm。
2.2 裂缝情况
据反映当时水池底板凸起高度约200mm，裂缝宽度较大。现场勘察时，水池四周已进行降水处理，不能明显看出水池底部凸起的情况，裂缝现象不是非常明显，但能发现部分裂缝处有冒水的现象。板底裂缝整体上是中间向上凸起而四周边缘呈环形的状态。
水池顶板裂缝以4×E轴为中心，可以判断出水池底浮力产生的作用以中部靠北侧最为明显。顶板底部水头压力以北侧往南逐渐减轻。
柱子裂缝最严重的为5×F和5×E轴柱，柱顶部混凝土被挤酥，钢筋鼓起，裂缝呈X形。
2.3 混凝土强度
现场采用回弹法抽样检测构件混凝土抗压强度，按批抽样检测14个构件，采用DBJ14-026-2004[1]中山东省回弹曲线得到混凝土强度推定值为30.6MPa，达到设计强度等级C30要求。
3 裂缝原因分析
根据现场勘测，水池池底凸起、柱子和顶板产生裂缝时，北侧毛石水池水位较高，新建混凝土水池池顶上部覆土厚为300mm，未达到设计要求的800mm，同时上部覆土有积水。根据实际覆土和水位情况验算[2]，新建水池当池外水位高于池顶而池内无水时，其抗浮承载力不满足相关规范要求[3] [4]。
经综合分析认为，水池池底凸起、柱子和顶板产生裂缝的原因主要是由于该水池北侧毛石水池水位较高且渗漏较为严重，而新建水池抗浮承载力不足引起的。
4 处理方案
对该水池工程采用以下方法进行处理：
1.对有裂缝的池顶采用压力灌浆法进行封闭。
2.先将原水池底板顶部凿毛，然后在底板上做400mm厚混凝土现浇板，采用防渗等级S6、强度等级C30的混凝土，现浇板采用2层双向 16@150钢筋，钢筋端部用植筋胶锚入池壁内，锚固深度200mm。现浇板上铺600mm厚的C20素混凝土。
3.对柱子进行加大截面处理，截面加大为边长为500mm的方柱，主筋采用12 20，钢筋顶部植入板顶，植入深度200mm，底部钢筋生根于后加的混凝土板上。箍筋采用8@100mm。施工时应注意将柱子和顶板表面凿毛，以利新旧混凝土的结合。
4.应严格限制北侧毛石水池的水位，严禁超过新建混凝土水池顶部高程。
加固处理应按照GB50367-2006[5]执行。为保证施工质量，加固处理应由有专项资质的专业队伍施工。
5 结语
该工程按加固处理方案实施后，取得了良好的社会效益和经济效益。钢筋混凝土水池产生结构裂缝是在工程实践中经常遇到的问题，本文通过对某水池工程池底、柱子和顶板出现裂缝情况进行现场检测和鉴定，综合分析裂缝产生的原因，提出了合理有效可行的处理方案，可供类似工程参考。
参考文献
[1] DBJ14-026-2004, 回弹法检测混凝土抗压强度技术规程[S]. 山东：山东省建筑科学研究院建筑结构研究所, 2004.
[2] GB50009-2001(2006版), 建筑结构荷载规范[S]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2002.
[3] CECS138:2002, 给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程[S]. 北京: 中国工程建设标准化协会, 2003.
[4] GB50010-2010, 混凝土结构设计规范[S]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2010.
关键词:污水 , 处理 ,抗浮 ,设计 , 锚固
引言
目前,在抗浮设计上,主要采用抗与放的方法。所谓抗,即是配重抗浮.锚固抗浮:所谓放,即是降水抗浮和设观察井抗浮。具体采用哪一种方法,尚应根据工程的具体情况而定,同时还应着重考虑对工程造价的影响。
1.污水处理池的设计
从国内外城市污水处理厂建设的发展历史来看,在人口密集的大中城市,大型集中污水处理厂是污水处理厂建设的主体,我国大中城市都建设了一些大中型骨干污水处理厂,对于控制水环境污染发挥了重要作用。
在污水处理厂的结构设计中,污水处理池的设计是最主要的设计内容,污水处理池的设计内容包括池体本身的设计和池体的抗浮设计。一般情况下,小型水池因为其池壁相距较近, 再加上底板向外突出部分上部的土重和壁板与土的摩擦力(为安全考虑规范未计入),抗浮安全系数很容易满足规范要求,可不做专门的抗浮设计。但由于污水处理厂中主要的污水处理池具有底板面积大,池体较深,埋深较大等特点,如遇较大降雨或地下水位猛涨情况,若抗浮设计不合理则有可能出现池体整体上浮,池体开裂,相连管道变形等现象,严重影响污水处理厂的正常运行。在抗浮设计上,降水抗浮和设观察井抗浮多用于污水处理池的施工抗浮,污水处理池运行时的抗浮设计多采用配重抗浮和锚固抗浮。下面简述污水处理池运行时的抗浮设计方案。
2.配重抗浮
砼的缺点之一是自重大,但事物均有两面性,抗浮时自重越大越有利。配重抗浮一般有三种方法,一是在底板上部设低等级砼或毛石混凝土压重:二是设较厚的钢筋砼底板;三是在底板下部设低等级砼挂重。一.二种方法的优点是简单可靠,当构筑物的自身重度与浮力相差不大时,应尽量采用配重抗浮,对工程造价的影响小,投产后亦没有管理成本。但构筑物的自身重度与浮力相差较大时,本方法将会增加工程量使土建造价提高,原因是配重部分要扣除浮力,导致配重部分的厚度增大;较大的埋深也将增加挖方量和排水费用,同时也会增大基底压力,引起较大的地基变形。如采用底板上设低等级砼或毛石混凝土压重的方法,将会使壁板的计算长度H加大,而壁板根部的弯矩值与H是平方关系,这样会使壁板根部的弯矩值增长较快,弯矩值较大时,板厚和配筋也会相应增大;如采用较厚的钢筋砼底板的方法,其工程量与设低等级砼压重相差不多,壁板的弯矩值虽小,但底板的钢筋用量会有些许增加;如采用底板下设砼挂重的方法,壁板的弯矩值小,底板的钢筋用量也不会增加,但底板和挂重部分砼须用钢筋连接,施工比较麻烦,当地下水对钢筋和砼具有侵蚀性时,设砼挂重的方法须谨慎。
3.锚固抗浮方法
主要形式通常为锚杆(抗浮桩在作用机理上也属于这一类),通常在水池结构自重抵抗浮力相差较大的情况下采用。相比配重法和抗浮桩,它较多地受制于场地地层特性和水池结构特征。地层均匀,但厚度过大或过小,或锚固条件不理想,锚杆良好的抗拔特性发挥就既不充分也不经济;水池结构埋深较浅或平面尺寸较小,锚杆的抗拔作用和其优越性体现也就不明显。由于普通抗浮用锚杆一般可按理想的抗拉构件进行设计,其断面尺寸小,长细比大,具有较大的柔性,因而一般可忽略其受压状态,锚杆长度则可根据地层条件在设计和施工阶段作自由调整。
3.1锚杆
锚杆是在底板和其下土层之间的拉杆, 当底板下有坚硬土层且深度不大时,设锚杆不失为一种即简便又经济的方法;近年来,在饱和软粘土地基中,也有采用锚技术的,也有采用短锚加扩人头技术的。锚杆的直径一般为l50~180mm。锚杆抗浮有三个问题需要注意,一是受力问题,当构筑物内无水时,锚杆处于受拉状念,当构筑物满水时, 锚杆又处于受压状态, 锚杆的底端类似于桩端, 锚杆在反复托压状态下的工作性能有待进一步的实验研究;二是施工问题,锚杆的施工需有专门的机械,施工前要进行试验,同时,较细的锚杆在施工时有一定的难度,如何控制钢筋偏移,如何使灌浆饱满.如何避免断杆等都是施工难题,尤其是锚杆较长时,不如配重抗浮来得简便。三是适用性,当地下水对钢筋有侵蚀性时, 细锚杆的耐久性问题不易解决,这将在一定程度上限制其适用性。
3.2抗拔桩
抗拔桩利用桩侧摩阻力和自身重度来抵抗浮力,桩型可采用灌注桩或预制桩,桩径一般为400mm,也可采用方桩,桩距和桩长应通过计算确定,桩距不宜过大,否则会增加底板厚度,桩端最好能伸入相对较硬的土层。抗拔桩也有拉压受力问题,但其施工较简单,耐久性亦比锚杆容易得到保证。
4.抗浮采用抗拔桩或抗拔锚杆应注意的问题
4.1整体平衡问题
对于采用抗拔桩或抗浮锚杆进行抗浮时首先应满足整体平衡的要求,并验算岩士体的整体饱和重量,浮托力平衡时的最小岩土厚度,此厚度一般只能作为抗浮构件的自由段。例如,某污水处理厂日处理量5.0×104t,污水处理厂中的主要构筑物生化池.二沉池埋深较深,需采取抗浮措施。污水处理厂位于县城东南新区,紧临河道,自然地面标高较县城地面及河岸低。地质报告所示,污水厂的自然地坪标高约为13.30m,根据工艺流程的需要,确定设计地坪标高为14.00m,地下水和场地土对建筑材料无腐蚀性,因此要考虑其进行抗浮时满足整体平衡的要求。
4.2对抗浮构件应有可靠的防腐保护措施
对抗拔桩可按规范验算桩身裂缝宽度,其最大裂缝宽度不得超过0.2 mm: 目前对于永久构件抗拔锚杆的抗腐蚀问题一直不能得到很好的解决,但可以加大钢筋的截面尺寸并增加钢筋数量,根据有关试验资料,钢筋在正常地下水质作用下的锈蚀速度大约为2mm/50年。另外锚头或抗拔桩桩顶钢筋与结构底板应有可靠的连接,当采用预制桩作为抗拔桩时,应保留其竖向钢筋或在桩芯插筋并根据抗拔锚固长度将其锚人结构底板中。
4.3抗拔锚变形量问题
对于抗拔构件目前常采用抗拔桩和抗拔锚杆,从实际实施的情况看,一般抗拔锚杆的变形较大,造成地基与水池底板脱空,并且钢绞线锚杆的变形量大于钢筋锚杆的变形量,应引起重视。因此建议最好采用抗拔桩,尤其是有扩大头的抗拔桩。
结束语
污水处理厂地下水对地下结构的浮力作用应引起足够的重视,曾发生过多起地下结构整体浮起或水池等结构开裂的事故,地下工程的抗浮设计是结构设计的重要组成部分。应根据工程结构特点.地质条件.施工环境等因素,选择抗浮措施。在设计过程中,选择合理的设计参数,重视地区经验做好构造处理,使工程的抗浮设计更加合理可靠。
参考文献
[1]林本海.刘玉树.筏板基础选型和设计方法的研讨.建筑结构,2009.12)
[2]《建筑地基处理技术规范》(JGJ97- 2002)
[3]《建筑地基基础设计规范》(GB5O007—2010)
[4]《建筑边坡工程技术规范》 (GB5O33O~2O11)
[5]《建筑桩基技术规范》(JGJ 94- 2008)
关键词 循环供水系统收集系统循环水处理系统自动雨淋系统补水系统中图分类号：F037 文献标识码：A
工程概述
根据业主要求，配合道路专业，本专业在指定路段做模拟雨淋路段的循环供水系统的设计。
设计依据和设计规范
1、《沈阳市公安局交警支队考场建设工程施工图设计委托书》
2、沈阳市规划院提供的场地周边规划红线图
3、沈阳市勘测院提供的1:500电子地形图
4、建设单位提供的增、改建项目内容
5、中华人民共和国公共安全行业标准《机动车驾驶人考试场地及其设施设置规范-第1部分：设计设置》（征求意见稿）
6、公共安全行业标准《机动车驾驶人考试场地及其设施设置规范》编制说明（征求意见稿）
7、沈阳市勘测院提供的地质勘察报告
8、《沈阳市公安局交警支队考场建设工程-道路施工图》——沈阳市市政工程设计研究院
9、《建筑给水排水制图标准》GB/T 50106-2010
10、《室外排水设计规范[2011年版]》GB 50014－2006
11、《给水排水工程管道结构设计规范》GB/50332-2002
12、《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268-2008
13、《给水排水构筑物工程施工验收规范》GB50141-2008
14、测量手簿——沈阳市市政工程设计研究院
15、业主及规划部门相关意见。
工程现状
工程用地总体地势呈北高南低。现状无给排水设施，所有设备均为新建工程。
设计内容
循环雨淋系统设计
本次设计雨淋循环系统包括考场用自动雨淋系统、循环水处理系统和补水系统。
1、工艺流程：雨水（包括雨淋水和雨水）收集沉淀池沉淀循环水处理设备过滤模拟雨淋系统。
2、雨水（包括雨淋水和雨水）收集系统：
截水沟平面位置：在模拟湿滑路面起点处设置两道300x250mm混凝土截水沟收集路面雨水。
截水沟纵断设计：i≥0.3%坡向沉淀池。截水沟做法详见国标图集07J306-P22、J3。
排水管管径采用DN300。
3、沉淀池：有效容积为16m3/h，L=6.6m，B=3.0m。构造详见施工图纸。池体配筋参见国标图集08SS704-18~38（有覆土、有地下水4#）。
池内设有潜水泵为循环水处理系统中的过滤水箱供水。
（1）放空井：沉淀池内设有DN200放空管。入冬之前、池内设备检修或池体清掏时需将池内废水放空至放空井，然后用临时泵排出至附近雨水井。放空井采用Φ1000圆形砖砌检查井，参见06MS201-3-P11、22。
（2）溢流口：沉淀池内设有D=0.2m溢流管，溢流管出水口为八字式管道出水口（浆砌块石）做法详见国标图集06MS201-9-P5。出水口下游底板做法参见本设计泄水槽构造图（一）中做法。
（3）潜水泵控制要求、方式和显示：沉淀池内设有一台Q=16m3/h，H=7.5m潜水泵，三级负荷。控制箱由水泵厂家配套提供。控制箱显示泵的启、停、低报警水位、故障状态信号、和扬水管的压力信号。水泵启、停由过度水箱中的浮球根据水箱中水位控制。以水箱底高程为±0.00m，启泵水位：1.0m（相对高程）；停泵水位：1.6m（相对高程）。水泵低水位报警由沉淀池中的浮球根据池中低报警水位控制，当达到低报警水位时自动停泵。
4、循环水处理系统：采用成套废水过滤设备，主要包括过度水箱沉淀、气罐曝气、罐体过滤、清水箱储水等工艺，处理量需满足Q=7.0m3/h,处理后水质需达到城市杂用水中洗车用水水质标准（详见《城市污水再生利用城市杂用水水质》GB/T 18920-2002)。
（1）曝气：工艺中曝气材料为空气，气源由厂家配套提供。
（2）滤料：过滤材料为级配石英砂，由厂家配套提供。
（3）设备材质：设备箱体材料均采用不锈钢HS-304。
（4）反冲洗：过滤设备定期反冲洗，但需在雨淋系统不工作时，反冲洗水源来自清水箱。
（5）泄水井：入冬之前或设备维修时需将设备内废水放空，设备内水放空至设备间外YA1泄水井。泄水井采用Φ1000圆形砖砌检查井，参见06MS201-3-P11、22。
中水处理系统配套控制箱由中标厂家配套提供及指导安装。水处理工艺参见施工图纸。本设计工艺流程可根据中标厂家工艺调整。待与设计沟通满足设计要求后，方可施工。
5、考场用自动雨淋系统：
（1） 本雨淋系统模拟局地短历时强降水：1h降水量不小于20mm。
（2）单个喷头喷水能力：流量1.389 L/min，压力0.3MPa。（1MPa是十公斤水（常温清水），100米水柱）
作用面积：350m2。
（3）本系统采用湿式系统。考试时，喷头动作。雨淋系统用水由清水箱提供，通过Q=7m3/h(Q=0.02*7*50=7)、 H=40m（H=H1净提升高度+H2最不利点沿程损失+H3最不利点局部水头损失+H，安全水头）干式多级离心泵提升至系统。离心泵就地手动控制启停。
（4）雨淋系统管材采用钢管，管道工作压力1.0MPa。
（5）系统泄水：入冬之前或系统维修时需将系统内废水放空，通过阀门井FA1和FA2内DN50立式闸阀将系统内水放空至设备间外YA1和YA2泄水井。
阀门井采用地面操作砖砌圆形立式闸阀井，参见0707MS101-2-P14~23。
泄水井采用Φ1000圆形砖砌检查井，参见06MS201-3-P11、22。
（6）钢制管道防腐：钢管在进行内、外防腐前，应将表面的油污及铁锈等去除，焊缝不得有焊渣、毛刺。钢管表面的预处理必须满足《涂装前钢材表面预处理规范》（SYJ4007-86）的要求，处理程度Sa2-21/2级，设计采用机械抛光法除锈。
管道外防腐：凡污水厂内明露的钢管、钢管件外壁，均刷一道底漆，三道调和漆，颜色由建设单位统一规定；浸入水中的钢管、管件均一道底漆，两道调和漆，颜色为乳白色；埋地钢管，无论大管或小管均做环氧煤沥青防腐，加强级做法，既底漆-面漆-玻璃布-面漆-面漆做法，干膜厚度≥0.4mm。
管道内防腐：采用无毒环氧树脂，底漆两道，面漆两道，干膜厚度≥0.2mm。
6、补水系统：
（1）管道线位：补水管道线位详见施工图纸。
（2）管道设计：补水管道管径为DN50，管道起点为场区东南办公楼处市政给水管网，终点为沉淀池。其作用是为沉淀池补充水源。
（3）管道纵断设计：给水管道覆土H≥1.8m，i≥0.3%。
（4）管材：本次设计给水管道管材采用PE100管材及同材质管件。施工中应严格按《给水排水工程管道施工及验收规范》及有关规定实行。
管材的技术要求：
A、其环向弯曲刚度不宜小于8kN/m2，管道覆土大于5米其环向弯曲刚度不宜小于12.5kN/m2。
B、管道内、外壁防腐能力强，要安全运行50年。
C、管径竖向的直径变形率不得大于5%
D、管材粗糙系数≤0.01
（5）管道基础及接口： 200mm厚砂垫层基础。管道接口采用热熔承插连接，当与金属管件连接时采用法兰连接。
（6）管道工作压力0.6MPa，管道试验压力按《给水排水工程管道施工及验收规范》及当地质检监督部门的相关规定执行。
（7）阀门：
水表井GA1中管道上的控制阀门选用立式闸阀（带阀梃，地面式操作）。同时配套安装伸缩节以方便检修，水表采用LXS旋翼型水表，阀门、伸缩节等附属设备主体材质采用球墨铸铁，工作压力按1.0MPa选用，管道上各种管件的法兰螺栓孔要求与阀门设备法兰相应配套。
阀门井GA4中管道上的控制阀门选用AMX型DN50多功能水力控制闸阀，功率0.37KW。
（8）阀门井和水表井：
水表井GA1采用砖砌圆形水表井（DN15-40），详见07MS101-2-P40。
阀门井GA4采用地面操作砖砌圆形立式闸阀井，参见0707MS101-2-P14~23。
上述井室、井筒内外壁均要求采用1：2水泥砂浆抹面，厚度20mm。
阀门井和水表井井盖材质由建设方确定，在机动车道上的井盖荷载按《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)公路一级标准车辆荷载设计。
（9）多功能水力控制闸阀控制要求、方式和显示：补水系统设置多功能水力控制闸阀，阀门启闭由沉淀池内的浮球根据池内水位控制。控制箱显示阀门的启、闭、故障状态信号。
设计要点及工程注意事项
1、本设计中管道长度、高程以米计，管径以毫米计；雨水管道高程均为管底高程；管道桩号为方便施工定位。
2、管道应敷设在地基承载力特征值fak≥130kPa的原状土地基或经处理后回填密实的地基上。沟槽开挖后，如遇淤泥等软土时，应采用换填等地基加固处理措施，即将管道及检查井基础底下1.0m范围内的淤泥土清除，回填级配砂砾并夯实。处理后的地基承载力经检测达到fak≥130kPa后方可进行管道及检查井施工。当沟槽开挖深度超过6m时，应采取相应的沟槽支护措施。
3、如当年修建道路，设在道路红线内部的管道沟槽回填水撼砂至道路结构层，其余部分采用原土回填；如当年不修建道路或管道位于绿化带内，沟槽回填水撼砂至管道外顶以上0.5m，其余部分采用原土回填。
4、回填土要紧密分层夯实，当排水管道采用砂石基础时，如管材为钢筋混凝土承插口管，则沟槽回填土密实度要求详见国家建筑标准图集《混凝土排水管道基础及接口》06MS201—1 P7图2。
关键词：超长池体；有害裂缝；施工缝；选材；抗渗性能
Abstract: This paper discusses effective measures to prevent cracks in the long pool structure from the three aspects of material selection, construction and post-protection. Through examples introduced how construction joints leaving in the long pool structure, jump pouring fine tendons clouds "program of the wall reinforcement, preventing harmful cracks of the cell body, improve the impermeability of the pool the quality and appearance.Key words: long cell body; harmful cracks; construction joints; selection; impermeability
中图分类号：TU74 文献标识码： A 文章编号：2095-2104（2012）04-0020-02
工程概况
河北省邯郸市永年县污水处理厂工程，日处理城市污水3万吨，做为永年县环保局的重要建设项目，对治理永年县的水环境污染，改善区域性生态环境将发挥着重要的作用。该厂区建设重点工程为生化一体池1座，采用现浇钢筋混凝土结构，不设变形缝。内壁尺寸长110米，宽50米，高4.6米，池壁厚度450mm。由于这类结构截面尺寸大，温度变化和收缩变形产生的变形应力大，易出现有害裂缝，有害裂缝的产生不但会影响结构的整体性和刚度，还会引起钢筋的锈蚀、降低混凝土的耐久性和抗渗能力，直接影响水池的适用性和耐久性，因此对结构裂缝的预防施工技术成为超长池体结构施工中保证工程质量的关键所在。
裂缝原因分析
2.1 水池钢筋间距偏大。
2.2 混凝土标号较高，早期强度增长过快，水泥用量较大，水化热较高。
2.3 混凝土粗骨料粒径较小，骨料级配中粉状物含量较大。
2.4 外加剂稳定性及与混凝土原材料拌合后的反应。
2.5 砂、石含泥量较大。
2.6 混凝土养护不及时，不均匀，养护工作不到位。
3、水池裂缝预防措施
3.1选材方面措施
采用降低水泥用量的方法，来降低混凝土的绝对温升值，使混凝土浇筑后的内外温差和降温速度降低，也可降低保温养护的费用。优先采用水化热低的矿渣硅酸盐水泥，C30抗渗混凝土，水泥用量不超过380kg/m3。
所用的水泥已通过水化热测定，水泥7d的水化热不大于250kJ／kg，符合国家现行标准。采用5～40mm颗粒级配石子(含泥量小于1.5%)，采用中砂(含泥量小于2%)。掺合料主要是粉煤灰，掺加量为水泥用量的15％，降低水化热约15％。
3.2水池基础底板浇筑
由于水池基础底板厚度大，如何降低水泥水化热带来的温差及混凝土收缩作用，成为底板裂缝预防和控制的难题。查阅相关资料后，明确了大体积混凝土施工和大面积混凝土施工的特点及差异，分析了设置后浇带对施工进度和工程质量带来的影响。在该工程中，基础底板浇筑，采用“分块施工，跳仓浇筑”的施工方法，即底板分为12个施工块（段），每块（段）基础底板浇注尺寸设为：长30米，宽20米，块体浇筑时间间隔控制在7—10天，块（段）间设置橡胶膨胀止水条，避免渗漏。“分块施工，跳仓浇筑”的目的是在施工期间短距离释放应力的办法应付较大温差，解决超长结构混凝土的有害裂缝，提高施工质量。
3.2具体施工方法
3.2.1混凝土浇筑时间间隔：
根据工地的劳动力安排和钢筋绑扎、施工进度及天气情况，底板浇筑时间间隔控制在7-10d。从8月21日第1次开始浇筑底板混凝土到最后一次浇筑结束是9月17日。详见底板跳仓浇筑示意图。
图1 基础底板跳仓浇筑示意图
表1 底板跳仓混凝土浇筑时间表
底板分块（段）之间采用普通施工缝处理方法，施工缝每侧设密孔铁丝网，防止混凝土流入另外一侧。底板钢筋按正常的地下室钢筋绑扎方法施工，不作断开处理，施工缝内设BW遇水膨胀止水条。安装止水条时，施工缝周边浮渣清扫干净，在浇筑另一块底板前用钢钉将止水条钉设在施工缝中部，在混凝土浇筑前保持止水条的干燥，确保止水条正常作用，即在被混凝土包裹状态下，遇水膨胀、封堵、阻隔地下水的浸入，达到抗渗漏的效果。
3.2.2混凝土浇筑温度的监测
在混凝土养护过程中对底板混凝土内外温差、环境温度等进行监测，前15天每2小时测温1次，以后每4小时1次。
12个底板分块共设置55个测温点，间距10米，预埋600mm长测温管，用DN20铁管制作，底部用铁板封堵，埋入混凝土内550mm，低于底板顶标50mm。
3.3改进池壁钢筋配筋方式
由于该生化一体池工程为地上式矩形无顶盖水池，混凝土池壁除满足结构应力外，还承受因水泥水化热引起的温度应力及控制裂缝的开展，这些竖向裂缝的产生，会降低结构的整体性和刚度。因此在水池结构设计中，池壁钢筋采用细筋密布，间距50×50mm，在满足承载力的前提下，水平方向的最小配筋率不小于0.25%。为预防在池壁顶部开裂，在顶部每侧放置2根HRB335Φ16的水平钢筋，池壁钢筋网片拉筋，采用HPB235、Φ6钢筋、“梅花形”布置，确保迎水面50mm的钢保厚度。
3.4池壁竖向施工缝设置橡胶止水带
在超长池体结构施工中，由于不能连续浇筑，在池壁竖向部位需留施工缝，根据设计计算和施工经验，竖向施工缝间距15—20米。
通过在这些缝处中埋式橡胶止水带的施工技术来预防和控制水池的渗漏问题。橡胶止水带是具有高弹性和压缩变形特点的弹性材料，随结构不均匀沉降而展现出适当的延展性，不会因自然温度差异产生较大的热胀冷缩而导致材料裂缝出现，从而起到有效坚固密封，防渗漏作用。
在池壁竖向施工缝处采用免拆模板快易收口网，利用其在浇注混凝土后，接口处形成粗糙结合面，确保了新旧混凝土结合成牢固整体，极大提高了接缝质量和接缝处的抗渗漏性能。
3.5池壁水平施工缝留成企口缝并埋设钢板止水带
池壁结构尺寸较长，混凝土不能一次性浇筑完成，故需要留设水平施工缝。施工缝的位置留设在结构受剪力较小且便于施工的部位，对于水池池壁的水平施工缝，留在高出板面300mm处成企口形式，同时埋设钢板止水带，止水带的一半在施工缝下层混凝土中，另一半浇筑在上层混凝土中。
止水带采用300mm宽、3mm厚镀锌钢板，充分利用镀锌钢板的抗腐蚀、使用寿命长的优点。将施工缝处已浇筑的砼顶面凿毛，压力水冲去松散石子和软弱的混凝土层，先铺一层25mm厚同标号的水泥砂浆，再浇筑新混凝土。混凝土振捣密实，不得出现漏振、振捣不密实的情况发生，混凝土浇筑成型后立即用棉毡、塑料薄膜进行覆盖严密养护。
施工缝成企口形式并增设钢板止水带的施工方法，主要是通过延长渗水路线解决水压力作用下的渗水问题，极大提高了水池池壁的外观质量和抗渗性能。
4、池壁管道预埋套管、穿墙螺栓等细部构造的技术措施
4.1预埋套管
由于生化一体池水池结构变形、管道伸缩量较大，穿墙管道采用套管式防水法。预埋套管在浇筑混凝土之前进行预埋，套管长度均为450mm，与池壁厚度相等。在预埋套管穿过混凝土池壁结构处，套管上满焊100mm宽金属止水环，安装穿墙管道时，先将管道穿过预埋套管，临时固定，然后一端以封口钢板将套管及穿墙管焊牢，再从另一端将套管与穿墙管之间的缝隙以防水材料填满后，再将封口钢板封堵严密。
4.2穿墙螺栓处理
在池壁混凝土施工中的穿墙螺栓处，渗水机率较大，经过理论计算，决定增加75×75mm的止水片。根据混凝土的终凝时间和强度发展，池壁侧模在混凝土浇捣3天以后拆除，以防止止水螺栓处混凝土的松动。采用微膨胀水泥浆分两次修补穿墙螺栓洞，先将洞口清理干净，再分两次将洞补掉，第一次为洞深的2/3，间隔12小时后，再进行第二次修补，以防止砂浆出现收缩裂缝。
5、效果验证
本工程水池混凝土施工，改变了通常的后浇带做法，底板采用“分块施工，跳仓浇筑”的施工方法，整个水池在竣工后没有出现任何引起渗漏的有害裂缝。按照《给水排水管道工程施工及验收规范》要求，经24小时蓄水试验后，施工缝处并未出现渗漏现象，施工质量达到了预期效果。
6、结语
裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象，它的出现不仅会降低水池的抗渗能力，影响水池的使用功能，而且会引起钢筋的锈蚀。本工程对超长池体结构的裂缝经认真研究、区别对待，采用合理的方法进行处理，取得了预期的效果，完全达到设计要求，保证了构筑物安全使用，且符合环保要求，可大力推广。
参考文献：
[1] 国家标准：《给水排水工程构筑物结构设计规范》 ( GB50069—2002)
[2] 协会标准：《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规范》(CECS 138 :2002)
[3] 国家标准：《混凝土结构设计规范》(GB50010—2010)
【关键词】钢筋混凝水池；地下水位；荷载及荷载组合；伸缩缝；后浇带
随着我国经济建设的快速发展和综合国力的增强，尤其是石油化工行业的不断发展扩大，人们的生活、工业生产和环境保护的需要，水池类构筑物工程的建设逐年增多。
钢筋混凝水池是工业与民用建筑中一种常见的构筑物，被广范应用于工业与民用建筑的给水、污水、消防工程中。钢筋混凝土矩形水池作为特种结构，被广范应用于工业与民用建筑的给水、消防、排污工程中。钢筋混凝土矩形水池（以下简称水池）池体结构一般由池壁、底板和顶盖（是否封闭加盖由工艺需要决定）所组成。水池按有无顶盖，可分为无顶盖的开敞式池、有顶盖的封闭式池和带走道板的半封闭池；按安置方式，可分为地上式、半地上式、地下式。本文就结构专业的角度对水池设计所涉及的一些新问题，进行了简要的论述。
一、设计地下水位的合理确定
水池的设计和地下水位的标高密切相关。由于地下水位未掌握好而引起结构选型错误及抗浮不够等工程事故时有发生。根据现行国家设计规范，地下水位应根据地方水文资料，考虑可能出现的最高地下水位。一般设计均取用水文资料的最高地下水位。尤其值得注意的是，有些工程地质勘察报告所提供的地下水位未能从地方水文资料分析得出，而仅反映勘测期间的地下水位情况。假如详勘在当地枯水期进行，所提供的地下水位标高将无法被设计取用，或导致结构计算的失误。所以设计人员应具体了解当地的水文情况，对未满足设计要求的地质勘察报告要求予以补充。要求考虑当地有无暴雨、台风的影响，是否会出现由于地表水不能及时排除而引起地下水位提高。结构设计人员应结合对地下水位和地质情况的了解，和水工艺设计人员一起决定水池的基底标高，综合工艺流程要求、土建造价、运营成本、投产年限等诸多因素，制定出设计方案。
二、荷载及荷载组合
1.各种荷载。
水压。这里指池内水压，是水池的主要荷载之一。水压力应按设计水位的静水压力计算，但现在一般将水池按满水来计算水压力。这是因为：一方面很可能存在误操作而造成满池时可保证结构的安全；另一方面今后工艺上有可能挖掘潜力而超过原设计水位。
土压力。池外有填土的水池，土对池壁的侧压力通常用朗肯理论计算土的主动压力。但土的侧压力变化因素很多，如回填土的密实度、粘结力、内摩擦角等。实践证明，用朗肯理论计算主动土压力偏于安全。土的各参数可按岩土勘察报告所提供的实际数值取用。但在初步设计或缺乏资料时，土的内摩擦角可取30，土的重度可取18。当地面无堆载时，地面活荷载可按1.5～2.0kN/m2考虑。
地下水压力。地下水压对水池底板的托浮力是威胁水池底板安全的一种主要荷载，设计时应予以重视。为了抵消地下水对底板的影响，在用无梁板作为底板时，其最经济有效的办法是以池底浮土来平衡，而采用增加结构自重的方法是不经济的。当地下水位低于池底而不考虑地下水压时，需采取措施排除地表滞水。
温、湿度荷载。由于混凝土硬化过程中产生的水化热、工艺要求以及季节变化等，造成池壁产生膨胀和收缩。当变形受到约束时，在池体中产生相应的温度或湿度应力。温度应力和湿度应力是导致混凝土池壁产生裂缝的主要原因，对于冬夏季或早晚温、湿差大的地区，温、湿度荷载计算是不可忽略的。由于环境的影响，造成结构物产生温度或湿度的变化，从而引起结构物体积变化，当这种体积变化受到约束时，就会产生应力。通常将温度差及湿度差称之为温、湿度荷载。
2.荷载组合
水池设计中通常考虑以下3种荷载组合：
①池内水压+ 自重（对应工况为：池内有水，池外无土）。这是水池结构设计的基本组合。
②池外土压+ 自重（对应工况为：池内无水，池外有土）。这是指池外有覆土的水池，当有地下水时还应包括地下水压，这种组合是水池荷载的基本组合之一，当水池建成后运营前以及水池放空期间均属此种荷载组合情况。
③池内水压+ 自重+ 冬季温差。综合温差、湿差和水压的共同作用，当壁面冬季温差的绝对值大于夏季壁面湿差（化为等效温差）的绝对值时，这种情况是最不利的组合。
④池内水压+ 自重+ 湿差。综合温差、湿差和水压的共同作用，当夏季壁面湿差（化为等效温差） 的绝对值大于冬季壁面温差的绝对值时，这种情况是最不利的组合。
根据上述几种情况可知：第①组合为地上式水池的必需组合，第①、②组合是半地上式水池和地下式水池的必需组合，第③、④组合用于冬夏季或早晚温、湿差大的地区，并且没采区任何保温措施的水池。
三、水池内力计算中值得注意的问题
水池的内力计算主要包括池壁内力计算和底板内力计算。不同边界条件和地基反力模型的选取，对水池的内力计算结果有很大的影响，下面分别谈一谈池壁和底板内力计算的方法及其中应注意的问题。
1. 池壁的边界条件假定和内力计算
1.1 池壁的边界条件假定及应用：
①开敞式水池池壁的边界条件可假定为三边固接、顶边自由的板。
②有顶盖的封闭式水池池壁，视其与顶板的连接情况，池壁的边界条件可假定为三边固接、顶边铰接（或弹性支承）的板。当池壁与顶板整体连接，且池壁线刚度为顶板线刚度的5倍以上时，可假设池壁顶端为铰接，否则为弹性支承。
2 底板内力计算
2.1 地基反力的分布规律及底板内力计算的常用方法
在地基反力作用下，池底可视为简支于池壁上，池壁间距对池底反力分布有影响，当池壁间距小至使两邻池壁刚性角重叠时，变形与反力比较均匀，不计弯矩。当池壁间距增大，变形与反力的不均匀分布愈加显著，甚至可能出现跨中反向挠曲引起与地基脱开现象，反力向池壁下集中，前者可以按地基反力为线性分布进行计算，而后者弯矩的变化已不可忽视。
实际工程中，常采用静力平衡法或考虑池底与地基相互作用的内力分析方法来计算水池底板内力。当使用静力平衡法计算时，假定地基反力按线性分布，只要求满足静力平衡条件，忽略变形协调条件，所以计算结果是相当近似的，此法适用于计算池型小、容积小的小型水池，是一种适宜手工计算的简便方法。当使用考虑池底与地基相互作用的内力分析方法时，地基反力模型一般采用Winkler弹性地基模型 （Winkler弹性地基模型假设，地基表面某点的沉降与其他点的压力无关，把地基土体划分成许多竖直的土柱，每条土柱可用一根独立的弹簧来代替，如果在 这种弹簧体系上施加荷载，则每根弹簧所受的压力与该弹簧的变形成正比），这种模型主要是以模拟天然地基土在荷载作用下实际应力一应变关系从而比较准确地解决变形协调关系，得到接近于实际的反力分布和变形规律，但在求解过程中采用了数学解析法和数值计算法，计算繁琐，必需借助计算机进行数值计算。近年来，一些专家借助于计算机分析，给出了适合手算的Winkler弹性地基上矩形水池的计算用表，为设计人员用此法进行手工计算带来了方便。
四、结语
本文分别从地下水位的合理确定、荷载及荷载组合、内力计算中值得注意的问题、伸缩缝和后浇带的设置四个方面，谈了水池结构设计时应该注意的细节问题。综上所述，只有选取合理的结构方案，假定边界条件时应尽量与实际情况相符合，应用正确的结构计算简图和计算公式，并结合水池这种特种结构的构造特点，才能把钢筋混凝土矩形水池设计得更加可靠和经济
参考文献：
[1]《给水排水工程构筑物结构设计规范》 GB50069-2002 中国建筑工业出版社 2002.
[2]《给水排水工程混凝土构筑物变形缝设计规程》 CECS117：2000 中国工程建设标准化协会标准 北京 2000.
[3]《补偿收缩混凝土应用技术规程》 JGJ/T178-2009 中国建筑工业出版社 2009.
[4]《混凝土外加剂应用技术规范》 GB50119-2003 中国建筑工业出版社 2003.
【关键词】定向钻穿越和顶管隧道穿越
一、工程概况：
按照武汉市政府对全市供水建设提出的“水厂布局大调整、制水工艺大提升、供水管道大改造”的总体要求，将蔡甸区供水纳入全市供水战略调整保障范畴。为解决蔡甸区供水安全问题，将建设汉口地区向蔡甸地区供水的管道，实现汉口供水系统向蔡甸区供水。
本工程为整个项目的过汉江段。主要内容为：两条DN800钢管自汉江北侧翻堤入襄河堤内江滩，由北侧江滩穿越汉江后进入南侧江滩，最终翻越南侧襄河堤进入蔡甸区，单根管道长约1200米，管道壁厚14mm。
二、管道过江方案比较及设计：
根据《给水排水工程管道结构设计规范》（GB50332-2002）3.3.4条款，确定本穿越工程等级为大型，设计洪水频率为1%。
管道通过河流方式根据不同的地质条件和自然地理条件，通常有跨越和穿越两种方式。采用跨越方式，虽有后期维护方便的优点，但存在施工难度大、投资高、工期长和管线易受人为破坏等缺点。本工程地层分布较稳定，两岸场地平坦、开阔，交通方便，适宜采用穿越方式，故本工程不推荐跨越方式。
穿越方式通常有定向钻穿越、开挖穿越、顶管法穿越、盾构法隧道穿越。对于开挖穿越，可采用主河道带水开挖的方式进行，两岸大堤采用开挖方式通过，技术上可行的。因汉江属通航河道，航运较繁忙，且两岸均建有防洪大堤，开挖施工对航运影响较大，同时开挖大堤不利于防洪，环境破坏大，故本设计不予推荐。
本工程地质情况较适宜定向钻穿越，且穿越长度约700m能够一次穿越河床。穿越两岸地形开阔、平坦，有定向钻施工和回拖场地，定向钻穿越方案可行。同时，本工程穿越处地层也适宜顶管法和盾构法隧道穿越，但盾构法隧道穿越与定向钻和顶管穿越方式相比施工工艺复杂、造价高、施工周期长，故不推荐盾构法穿越。
综上分析，本工程仅对定向钻穿越和顶管隧道穿越两种方案进行方案比选。
1、顶管隧道、穿越方案：
根据本工程防洪评价报告同时考虑采砂的影响，确定混凝土管管顶高程为0.00m，故顶进混凝土管管顶最小埋深取21.17m，顶管隧道拟在粉质黏土和细砂层中进行穿越。
牵引管工程投资2800万元，顶管工程投资3100万元。
两种施工方案相对比，牵引管施工投资相对较省，通过多次现场踏勘，现场条件基本满足牵引管施工对场地的要求。
顶管方案由于穿越汉江距离较长，需要设置中继节等设施，施工工程量和投资相对较大，此外，顶管方案两段的管道连接部位深度较大，后续运行管理维护相对较复杂。
通过上述比较可以看出，定向钻穿越方案在管道运营安全、环境保护、技术可行性、对河道的影响、工程造价等方面都占有明显优势，故本工程推荐采用定向钻穿越方案。
2、定向钻穿越方案设计
（1）入、出土点选择
穿越位置南北两岸堤内外均为旱地，场地地形平坦开阔。南岸相对北岸空旷且满足管道组焊及整体回拖场地要求，故选择南岸为入土点，北岸为出土点。
（2）穿越地层选择
根据穿越规范，定向钻穿越管顶埋深应大于设计冲刷线以下1.0m，本工程防洪评价报告提供的主河槽百年一遇冲止高程为5.7m，故主河槽穿越管道管顶标高应低于-1.0m。综合考虑以上因素及入出土角、曲率半径等要求，选择穿越管道管顶标高为-2.0m，位于主河槽设计冲刷线下8.0m，管道主要从④细砂层中通过。
（3）穿越曲线设计
穿越设计曲线的入、出土点位置与角度选择首先考虑大堤的安全，其次是考虑尽量减少定向钻穿越长度。为保证定向钻施工中两岸大堤安全，管道穿越大堤时必须保证一定的覆土厚度。
入土点选择在距北岸大堤外侧堤脚120m 处，出土角为10°，出土点选择在距南岸大堤外侧堤脚120m 处，入土角为10°。穿越管段的曲率半径为1500D（D 为穿越管段外径），定向钻水平穿越长度为700m。
（4）穿越段钢管壁厚确定
根据穿江管道建设环境，管道腐蚀速率按0.05mm/a计，则管道运行50年所需腐蚀量为2.5mm，另考虑1.5mm腐蚀余量，则管道按腐蚀因素考虑厚度为4.0mm。管道运行过程最大工作内压约0.7MPa，按照管道抗内压强度计算，壁厚为10mm，则穿江管道设计壁厚为14mm故穿江段管道拟采用D820x14mm加厚钢管。
（5）防腐
钢管的内防腐主要有水泥砂浆内防腐层及液体环氧涂料内防腐层两种。外防腐主要有石油沥青涂料外防腐层、环氧煤沥青涂料外防腐层、环氧树脂玻璃钢外防腐层及3PE防腐层等。
a.内防腐措施比选
钢管口径大于等于500mm时，一般采用水泥砂浆内防腐层；钢管口径小于500mm时，一般采用液体环氧涂料内防腐层。本工程输水管道口径较大，适合采用水泥砂浆内防腐层。但由于穿江段管道采用牵引管施工措施，管道焊接长度较长，实施过程对管道扰动及弯曲影响大，易造成水泥砂浆内防腐层的脱落，故本工程汉口段钢管采用水泥砂浆内防腐层，穿江段钢管采用液体环氧涂料内防腐层。
b.外防腐措施
本工程汉口段钢管采用开槽施工方案实施，建议采用环氧煤沥青涂料加强级外防腐层（四油一布）。3PE外防腐层具有耐腐蚀性能好，外壁阻力小的特点，在天然气和石油管道工程，尤其是非开挖施工管段中应用较为广泛。
本工程穿江段钢管采用非开挖定向钻牵引管方案实施，建设条件与天然气、石油管道施工条件相似，故暂推荐采用3PE外防腐层。
（6）钢管阴极保护措施
钢管阴极防护选择阴极保护电流密度为i=0.60Ma/m2。牺牲阳极采用MGAZ1型镁合金阳极，阳极重量14Kg，寿命30年，本工程输水管道设计使用寿命不低于50年，故管道设计使用年限内需考虑更换一次阴极保护措施。
本工程过江管道受现状实际条件限制，工程施工难度大，采用的定向钻穿越方案在管道运营安全、环境保护、技术可行性、对河道的影响、工程造价等方面都占有明显优势，对管道过江（河）方案有较大的工程实例借鉴意义。
参考文献：
[1]《给水排水工程顶管技术规程》 CECS 246：2008；
项目名称
构件编号
日
期
设
计
校
对
审
核
执行规范:
《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010), 本文简称《混凝土规范》
《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2011), 本文简称《地基规范》
《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2012), 本文简称《荷载规范》
《给水排水工程构筑物结构设计规范》(GB 50069-2002), 本文简称《给排水结构规范》
《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》(CECS 138-2002), 本文简称《水池结构规程》
钢筋：d - HPB300; D - HRB335; E - HRB400; F - RRB400; G - HRB500; P - HRBF335; Q - HRBF400; R - HRBF500
-----------------------------------------------------------------------
1 基本资料
1.1 几何信息
水池类型: 无顶盖 半地上
长度L=11.127m, 宽度B=23.727m, 高度H=2.289m, 底板底标高=-1.450m
池底厚h3=250mm, 池壁厚t1=200mm,底板外挑长度t2=400mm
注：地面标高为±0.000。
(平面图) (剖面图)
1.2 土水信息
土天然重度18.00 kN/m3 , 土饱和重度20.00kN/m3, 土内摩擦角30度
地基承载力特征值fak=100.0kPa, 宽度修正系数ηb=0.00, 埋深修正系数ηd=1.00
地下水位标高-0.500m,池内水深1.200m, 池内水重度10.00kN/m3,
浮托力折减系数1.00, 抗浮安全系数Kf=1.05
1.3 荷载信息
活荷载: 地面10.00kN/m2, 组合值系数0.90
恒荷载分项系数: 水池自重1.20, 其它1.27
活荷载分项系数: 地下水压1.27, 其它1.27
活载调整系数: 其它1.00
活荷载准永久值系数: 顶板0.40, 地面0.40, 地下水1.00, 温湿度1.00
考虑温湿度作用: 池内外温差10.0度, 内力折减系数0.65, 砼线膨胀系数1.00(10-5/°C)
1.4 钢筋砼信息
混凝土: 等级C30, 重度25.00kN/m3, 泊松比0.20
纵筋保护层厚度(mm): 池壁(内35,外35), 底板(上35,下35)
钢筋级别: HRB400, 裂缝宽度限值: 0.20mm, 配筋调整系数: 1.00
构造配筋采用 混凝土规范GB50010-2010
2 计算内容
(1) 地基承载力验算
(2) 抗浮验算
(3) 荷载计算
(4) 内力(考虑温度作用)计算
(5) 配筋计算
(6) 裂缝验算
(7) 混凝土工程量计算
3 计算过程及结果
单位说明: 弯矩:kN.m/m 钢筋面积:mm2 裂缝宽度:mm
计算说明：双向板计算按查表
恒荷载:水池结构自重,土的竖向及侧向压力,内部盛水压力.
活荷载:顶板活荷载,地面活荷载,地下水压力,温湿度变化作用.
裂缝宽度计算按长期效应的准永久组合.
3.1 地基承载力验算
3.1.1 基底压力计算
(1)水池自重Gc计算
池壁自重G2=702.44kN
底板自重G3=1828.27kN
水池结构自重Gc=G2+G3=2530.71 kN
(2)池内水重Gw计算
池内水重Gw=3002.62 kN
(3)覆土重量计算
池顶覆土重量Gt1= 0 kN
池顶地下水重量Gs1= 0 kN
底板外挑覆土重量Gt2= 456.36 kN
底板外挑地下水重量Gs2= 199.66 kN
基底以上的覆盖土总重量Gt = Gt1 + Gt2 = 456.36 kN
基底以上的地下水总重量Gs = Gs1 + Gs2 = 199.66 kN
(4)活荷载作用Gh
地面活荷载作用力Gh2= 285.23 kN
活荷载作用力总和Gh=Gh2=285.23 kN
(5)基底压力Pk
基底面积: A=(L+2×t2)×(B+2×t2)=11.927×24.527 = 292.52 m2
基底压强: Pk=(Gc+Gw+Gt+Gs+Gh)/A
=(2530.71+3002.62+456.36+199.66+285.23)/292.523= 22.13 kN/m2
3.1.2 修正地基承载力
(1)计算基础底面以上土的加权平均重度rm
rm=[0.950×(20.00-10)+0.500×18.00]/1.450
= 12.76 kN/m3
(2)计算基础底面以下土的重度r
考虑地下水作用，取浮重度，r=20.00-10=10.00kN/m3
(3)根据《地基规范》的要求，修正地基承载力:
fa = fak + ηb γ(b - 3) + ηdγm(d - 0.5)
= 100.00+0.00×10.00×(6.000-3)+1.00×12.76×(1.450-0.5)
= 112.12 kPa
3.1.3 结论: Pk=22.13 < fa=112.12 kPa, 地基承载力满足要求。
3.2 抗浮验算
抗浮力Gk=Gc+Gt+Gs=2530.71+456.36+199.66= 3186.73 kN
浮力F=(11.127+2×0.400)×(23.727+2×0.400)×0.950×10.0×1.00
=2778.97 kN
Gk/F=3186.73/2778.97=1.15 > Kf=1.05, 抗浮满足要求。
3.3 荷载计算
3.3.1 池壁荷载计算:
(1)池外荷载:
主动土压力系数Ka= 0.33
侧向土压力荷载组合(kN/m2):
部位(标高)
土压力标准值
水压力标准值
活载标准值
基本组合
准永久组合
池壁顶端(0.839)
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
地面(0.000)
0.00
0.00
3.33
3.81
1.33
地下水位处(-0.500)
3.00
0.00
3.33
7.62
4.33
底板顶面(-1.200)
5.33
7.00
3.33
19.47
13.67
(2)池内底部水压力: 标准值= 12.00 kN/m2, 基本组合设计值= 15.24 kN/m2
3.3.2 底板荷载计算(池内无水，池外填土):
水池结构自重标准值Gc= 2530.71kN
基础底面以上土重标准值Gt= 456.36kN
基础底面以上水重标准值Gs= 199.66kN
基础底面以上活载标准值Gh= 285.23kN
水池底板以上全部竖向压力基本组合:
Qb = (2530.71×1.20+456.36×1.27+199.66×1.27+285.23×1.27×0.90×1.00)/292.523
= 14.34kN/m2
水池底板以上全部竖向压力准永久组合:
Qbe = (2530.71+456.36+199.66×1.00+10.00×28.523×0.40)/292.523
= 11.28kN/m2
板底均布净反力基本组合:
Q = 14.34-0.250×25.00×1.20
= 6.84 kN/m2
板底均布净反力准永久组合:
Qe = 11.28-0.250×25.00
= 5.03 kN/m2
3.4 内力,配筋及裂缝计算
弯矩正负号规则:
池壁:内侧受拉为正,外侧受拉为负
底板:上侧受拉为正,下侧受拉为负
荷载组合方式:
1.池外土压力作用(池内无水，池外填土)
2.池内水压力作用(池内有水，池外无土)
3.池壁温湿度作用(池内外温差=池内温度-池外温度)
(1)L侧池壁内力:
计算跨度: Lx= 10.927 m, Ly= 2.039 m , 三边固定,顶边自由
池壁类型: 浅池壁,其它荷载作用下,按竖向单向板计算
温湿度应力按双向板计算
池外土压力作用角隅处弯矩(kN.m/m): 基本组合:-8.42, 准永久组合:-5.91
池内水压力作用角隅处弯矩(kN.m/m): 基本组合:6.59, 准永久组合:5.19
基本组合作用弯矩表(kN.m/m)
部位
池外土压力
池内水压力
温湿度作用
基本组合
内侧-水平跨中
0.00
-
-
0.00
水平边缘
-
6.59
-
2.28
竖直跨中
0.00
-
-
-3.22
竖直上边缘
-
-0.00
-
0.00
竖直下边缘
-
10.56
-
3.66
外侧-水平跨中
-
-0.00
-8.60
-8.60
水平边缘
-8.42
-
-7.86
-12.55
竖直跨中
-
-0.00
-3.22
-3.90
竖直上边缘
0.00
-
-0.00
-0.00
竖直下边缘
-13.49
-
-4.91
-11.41
准永久组合作用弯矩表(kN.m/m)
部位
池外土压力
池内水压力
温湿度作用
准永久组合
内侧-水平跨中
0.00
-
-
0.00
水平边缘
-
5.19
-
1.80
竖直跨中
0.00
-
-
-2.82
竖直上边缘
-
-0.00
-
0.00
竖直下边缘
-
8.31
-
2.88
外侧-水平跨中
-
-0.00
-7.53
-7.53
水平边缘
-5.91
-
-6.88
-9.54
竖直跨中
-
-0.00
-2.82
-3.06
竖直上边缘
0.00
-
-0.00
-0.00
竖直下边缘
-9.47
-
-4.30
-8.22
(2)B侧池壁内力:
计算跨度: Lx= 23.527 m, Ly= 2.039 m , 三边固定,顶边自由
池壁类型: 浅池壁,其它荷载作用下,按竖向单向板计算
温湿度应力按双向板计算
池外土压力作用角隅处弯矩(kN.m/m): 基本组合:-8.42, 准永久组合:-5.91
池内水压力作用角隅处弯矩(kN.m/m): 基本组合:6.59, 准永久组合:5.19
基本组合作用弯矩表(kN.m/m)
部位
池外土压力
池内水压力
温湿度作用
基本组合
内侧-水平跨中
0.00
-
-
0.00
水平边缘
-
6.59
-
2.28
竖直跨中
0.00
-
-
-3.22
竖直上边缘
-
-0.00
-
0.00
竖直下边缘
-
10.56
-
3.66
外侧-水平跨中
-
-0.00
-8.60
-8.60
水平边缘
-8.42
-
-7.86
-12.55
竖直跨中
-
-0.00
-3.22
-3.90
竖直上边缘
0.00
-
-0.00
-0.00
竖直下边缘
-13.49
-
-4.91
-11.41
准永久组合作用弯矩表(kN.m/m)
部位
池外土压力
池内水压力
温湿度作用
准永久组合
内侧-水平跨中
0.00
-
-
0.00
水平边缘
-
5.19
-
1.80
竖直跨中
0.00
-
-
-2.82
竖直上边缘
-
-0.00
-
0.00
竖直下边缘
-
8.31
-
2.88
外侧-水平跨中
-
-0.00
-7.53
-7.53
水平边缘
-5.91
-
-6.88
-9.54
竖直跨中
-
-0.00
-2.82
-3.06
竖直上边缘
0.00
-
-0.00
-0.00
竖直下边缘
-9.47
-
-4.30
-8.22
(3)底板内力:
计算跨度:Lx= 10.927m, Ly= 23.527m , 四边固定
按单向板计算.
1.池外填土,池内无水时,荷载组合作用弯矩表(kN.m/m)
部位
基本组合
准永久组合
上侧-L向跨中
0.00
0.00
B向跨中
33.26
24.47
下侧-L向边缘
-45.42
-33.41
B向边缘
-66.53
-48.93
(4)配筋及裂缝:
配筋计算方法:按单筋受弯构件计算板受拉钢筋.
裂缝计算根据《给排水结构规范》附录A公式计算.
按基本组合弯矩计算配筋,按准永久组合弯矩计算裂缝,结果如下:
①L侧池壁配筋及裂缝表(弯矩:kN.m/m, 面积:mm2/m, 裂缝:mm)
部位
弯矩
计算面积
实配钢筋
实配面积
裂缝宽度
内侧-水平跨中
0.00
400
E12@150
754
0.00
水平边缘
2.28
400
E12@150
754
0.01
竖直跨中
-3.22
400
E12@150
754
0.02
竖直上边缘
0.00
400
E12@150
754
0.00
竖直下边缘
3.66
400
E12@150
754
0.02
外侧-水平跨中
-8.60
400
E12@150
754
0.04
水平边缘
-12.55
400
E12@150
754
0.05
竖直跨中
-3.90
400
E12@150
754
0.02
竖直上边缘
-0.00
400
E12@150
754
0.00
竖直下边缘
-11.41
400
E12@150
754
0.04
②B侧池壁配筋及裂缝表(弯矩:kN.m/m, 面积:mm2/m, 裂缝:mm)
部位
弯矩
计算面积
实配钢筋
实配面积
裂缝宽度
内侧-水平跨中
0.00
400
E12@150
754
0.00
水平边缘
2.28
400
E12@150
754
0.01
竖直跨中
-3.22
400
E12@150
754
0.02
竖直上边缘
0.00
400
E12@150
754
0.00
竖直下边缘
3.66
400
E12@150
754
0.02
外侧-水平跨中
-8.60
400
E12@150
754
0.04
水平边缘
-12.55
400
E12@150
754
0.05
竖直跨中
-3.90
400
E12@150
754
0.02
竖直上边缘
-0.00
400
E12@150
754
0.00
竖直下边缘
-11.41
400
E12@150
754
0.04
③底板配筋及裂缝表(弯矩:kN.m/m, 面积:mm2/m, 裂缝:mm)
部位
弯矩
计算面积
实配钢筋
实配面积
裂缝宽度
上侧-L向跨中
0.00
500
E12@150
754
0.00
B向跨中
33.26
500
E12@150
754
0.12
L向边缘
0.00
500
E12@150
754
0.00
B向边缘
0.00
500
E12@150
754
0.00
下侧-L向跨中
0.00
500
E12@150
754
0.00
B向跨中
0.00
500
E12@150
754
0.00
L向边缘
-45.42
624
E12@150
754
0.17
B向边缘
-66.53
932
E14@150
1026
0.19
裂缝验算均满足.
3.5 混凝土工程量计算:
(1)池壁: [(L-t1)+(B-t1)]×2×t1×h2
= [(11.127-0.200)+(23.727-0.200)]×2×0.200×2.039 = 28.10 m3
(2)底板: (L+2×t2)×(B+2×t2)×h3
= (11.127+2×0.400)×(23.727+2×0.400)×0.250 = 73.13 m3
(3)池外表面积: (L+2×t2)×(B+2×t2)×2+(2×B+2×L)×(H-h3)-(L-2×t1)×(b-2×t1)+(2×B+2×L+8×t2)×h3
= (11.127+2×0.400)×(23.727+2×0.400)×2+(2×23.727+2×11.127)×(2.289-0.250)-(11.127-2×0.200)×(23.727-2×0.200)+(2×23.727+2×11.127+8×0.400)×0.250
= 495.17 m2
(3)池内表面积: (L-2×t1)×(B-2×t1)×2+(L+B-4×t1)×2×(H-h3)
= (11.127-2×0.200)×(23.727-2×0.200)×2+(11.127+23.727-4×0.200)×2×(2.289-0.250)
= 639.29 m2
(4)水池混凝土总方量 = 28.10+73.13 = 101.23 m3
-----------------------------------------------------------------------
