水池抗浮设计方法论文
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地下水池抗浮设计处理何英姿摘要:本文详细介绍地下水池抗浮的各种荷载计算及抗浮计算,并结合工程实例阐述了抗浮处理措施。
关键词:地下水池;抗浮设计;处理措施1 水池的抗浮验算1.1 池顶荷载池顶荷载包括恒荷载或活荷载,恒荷载为覆土重、防水层重和结构自重。
整体式水池的防水层仅用冷底子油打底,然后刷一层热沥青,其重量可略去不计。
池顶覆土的作用是保温和抗浮。
活荷载考虑的因素是上人、堆料及车载。
1.2 池底荷载池底所受的荷载有池底结构自重及地下水向上的反作用力。
1.3 水池的抗浮计算地下水池产生的上浮现象的原因是结构体的重量和地下水池侧壁摩擦力之和小于水浮力所引起。
地下结构所受的地下水浮力,为作用在基础板上的静水压强与底板面积的乘积,即水浮力:P=pxA (1)式中P——基底所受的水浮力;p——作用在底板上的静水压强;A——底板面积。
基底静水压强p一般按以下式确定;P=Y w×H(2)式中Y w——水的密度;H——抗浮设计水头值。
1.4 水池的总体抗浮按下式计算:(水池总自重+池顶覆土重)/总浮力≥1.25总浮力=F底×(Hw+h1)Y w式中F底——水池底面积,必须算至最外周边Hw——地下水位至底板面层的厚度;h——底板厚度;Y w——水的密度,取lOkN/m3。
由以上代入可得,抗浮稳定性验算式为:W/(Y w×H×F底)≥1.25(3)式中:W——基底以上全部净荷载,KN;F底——水池底面积,m2;H——抗浮设计水头值,m;Y w——水的密度,取lOkN/m3;上式只适用于平底水池。
2 满足抗浮要求的措施地下结构抗浮方法很多,其中运用较多的技术措施有:增加自重法即压载抗浮、降排截水法和抗浮锚桩等。
当整体抗浮不能满足时,均应采取相应抗浮措施。
(1)封闭水池可用增大覆土厚度的办法来解决;(2)开敞式水池的整体抗浮不能满足时,可将底板挑出池壁以外,在上面压土或块石以增大抗浮力(这种方法同样适用于封闭水池),此时底板应以浮力作为均布荷载进行强度及抗裂计算;(3)在地形受到限制而不能用上述两种方法时,可采用锚桩抗浮。
水池抗浮措施水池是人们生活中常见的设施,它们可以用于储存水源、游泳、娱乐等多种用途。
然而,由于水的浮力,水池在使用过程中容易出现浮动的情况,给人们的生活带来不便。
因此,为了解决这一问题,人们需要采取一些抗浮措施。
一、水池的设计水池的设计是抗浮措施的基础。
在设计水池时,需要考虑到水池的容量、深度、形状等因素。
一般来说,水池的深度应该大于1.5米,这样可以减少水的浮力,降低水池浮动的可能性。
此外,水池的形状也需要考虑,一般来说,圆形的水池比方形的水池更不容易浮动。
二、水池的固定水池的固定是抗浮措施的重要手段。
在水池的周围设置固定装置,可以有效地防止水池浮动。
一般来说,水池的固定装置可以采用地脚螺栓、钢筋混凝土基础等方式。
在固定水池时,需要注意固定装置的数量和位置,以确保水池的稳定性。
三、水池的加重水池的加重也是抗浮措施的一种方式。
在水池的底部或周围加入一些重物,可以增加水池的重量,从而减少水池浮动的可能性。
一般来说,可以在水池的底部加入一些沙子、石头等重物,或者在水池周围设置一些砖块、水泥等材料,以增加水池的重量。
四、水池的排水水池的排水也是抗浮措施的一种方式。
在水池使用过程中,如果水池内的水位过高,就会增加水的浮力,导致水池浮动。
因此,及时排水可以有效地减少水池浮动的可能性。
在排水时,需要注意排水的速度和方式,以避免对水池造成损害。
五、水池的维护水池的维护也是抗浮措施的重要环节。
定期检查水池的固定装置、加重物、排水系统等,及时发现并处理问题,可以有效地保证水池的稳定性。
此外,还需要注意水池的清洁和消毒,以确保水质的安全和卫生。
水池抗浮措施是保证水池稳定性和安全性的重要手段。
在设计、固定、加重、排水和维护等方面,都需要注意细节,以确保水池的稳定性和安全性。
只有这样,才能让人们在使用水池时更加放心和安心。
钢筋混凝土水池抗浮设计探讨摘要:结构抗浮设计不足轻则导致地下室底板起拱、裂缝,重则使地下室上浮,结构柱柱顶破坏。
需要结合具体场地与施工条件进行全面考虑。
下面本文就钢筋混凝土水池抗浮设计进行简要探讨。
关键词:钢筋混凝土;水池;抗浮设计;1 抗浮设计原理常用的结构抗浮措施有增加压重和设置抗浮构件两种方式。
抗浮设防水位,即施工期和使用期内满足抗浮设防标准时可能遭遇的地下水最高水位[1],由勘察单位在勘察报告中明确提出。
增加压重的抗浮措施有增加结构自重、采用重度更大的回填材料、增加底板配重等方式,施工较为简单,经济性好。
当增加压重不能满足结构抗浮稳定性时,则需设置抗浮构件来抵抗结构所受的浮力,如设置抗浮锚杆或抗拔桩等。
设置抗浮构件往往施工麻烦且费用较高,实际工程中可同时采用增加压重和设置抗浮构件两种措施。
对于动力中心局部地下室及室外独立的地下水池水泵房,考虑其规模较小且增加压重一般能满足其抗浮计算,可优先采用增加压重的抗浮措施。
浮力计算的主要原理是阿基米德原理:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于物体排开的液体所受的重力。
工程上可适当简化计算,根据 GB 50007—2011《建筑地基基础设计规范》,基础抗浮稳定性应符合式(1)的要求:(1)式中,G k为建筑物自重、压重及其上覆土荷载之和,k N,为标准值;N w,k为浮力,k N,为标准值;K w为抗浮稳定安全系数,可根据 JGJ 476—2019《建筑工程抗浮技术标准》(以下简称《抗浮标准》)表 3.0.3 取值。
对于 G k,计算时需区分结构施工期间和使用期间的荷载,且要考虑《抗浮标准》第 6.3.7 条抗浮组合系数。
计算 G k时,基础上处于地下水位以下的回填材料需考虑水浮力的作用,当采用土作为回填材料时,应取土的有效重度;当采用素混凝土作为回填材料时,素混凝土和基础可视为一个整体,G k计算计入混凝土重量,N w,k计算也考虑素混凝土体积。
复杂地质情况下的垃圾池抗浮设计摘要:本文结合工程实践,对垃圾池的抗浮设计进行了分析。
针对复杂的地质情况,选用了抗浮锚杆和抗拔桩混合使用的抗浮方案。
进行了非线性计算,并对设计和施工中一些特殊问题给出了解决方案。
关键词:垃圾池;抗浮设计;抗拔锚杆;抗拔桩一、引言在某垃圾焚烧厂设计中,垃圾池埋置较深,高水位工况需进行抗浮验算。
由于垃圾池体量大、投资占比高,如何解决垃圾池的抗浮问题对整体造价有很大的影响。
一般情况下常用的抗浮方案有配重抗浮,抗拔桩抗浮,抗拔锚杆抗浮,和降水抗浮。
针对本项目复杂的地质情况和造价等多方面因素综合考虑,采用了抗拔桩和抗拔锚杆混合使用的方案。
二、工程概况本项目为某生活垃圾焚烧发电项目,年处理生活垃圾21.9万t,平均日处理能力600t。
本项目共设置2台300t/d垃圾焚烧炉,垃圾池21m,长40m。
垃圾池底标高-7.0m,垃圾池顶23.5m。
图一:垃圾池剖面1、抗浮水位情况:地下混合稳定水位埋深为2.20~2.60m,水位标高为25.55~25.94m,地下水位随地形起伏而变化,地下水水量、水位受季节性变化影响较大,结合当地近几年洪水水位标高和本场地的水位及变化幅度考虑,抗浮设计水位按场地室外地坪下1.0m考虑,标高为27.10m。
2、地质情况:第①层杂填土,松散,无建筑意义。
第②层黏土,承载力较低,属中压缩性土。
第③层中风化石灰岩,中风化,承载力大,属微压缩性土。
垃圾池底部的地质剖面较陡,坡度大于15%,属不均匀性地基。
造成垃圾池一部分落在第②层黏土上,一部分落在第③层中风化石灰岩上。
图二:垃圾池地质剖面情况三、抗浮方案选择垃圾焚烧项目的抗浮设计常用的方案有主动抗浮(降水抗浮)和被动抗浮(锚杆抗浮和配重抗浮)。
根据本项目的具体情况,对各种抗浮方案进行了分析和经济比较。
(1)降水抗浮降水是在垃圾池下设置反滤层,将垃圾池底下的水汇到集水系统中。
导流到集水井中用泵排出,可以有效的释放水浮力。
浅谈清水池的抗浮处理及计算浅谈清水池的抗浮处理及计算摘要:在清水池的结构设计中,抗浮设计往往成为制约结构设计的重要影响因素之一。
本文简要介绍了清水池几种不同的抗浮设计方法,并结合工程实例予以详细计算。
关键词:清水池;抗浮设计;抗浮锚杆Abstract: In the structural design of the clear water tank, anti-floating design often becomes one of the most important factors influencing structure design. This paper briefly introduces the anti-floating design method of water pool is different, and in combination with the project example to be calculated in detail.Key words: clear water pool; anti-floating design;anti-floating anchor中图分类号:TU991.34+3文献标识码:A文章编号:1、概述清水池为储存水厂中净化后的清水,以调节水厂制水量与供水量之间的差额,并为满足加氯接触时间而设置的水池。
同时,清水池还具有高峰供水低峰储水的功能。
因为清水池的储水作用,所以一般清水池的容积和面积较大,因此清水池抗浮设计往往成为制约结构设计的重要影响因素之一。
GB50069-2002《给水排水工程构筑物结构设计规范》中5.2.3条指出:抗浮验算属于承载能力极限状态计算的强制性条文。
因此本文简要阐述清水池的抗浮方法及其相关的抗浮计算。
2、清水池的抗浮方法清水池的抗浮设计主要有抗和放两个方向。
所谓抗,就是利用配重,锚固等方法进行硬抗;所谓放,就是用降水等方法,降低水位从而减少水的浮力。
| 工程前沿 | Engineering Frontiers·28·2020年第10期某工程初雨调蓄池抗浮方案研究和优化张刘平,石哲然(南京市市政设计研究院有限责任公司,江苏 南京 210008)摘 要:抗浮措施是初雨调蓄池结构方案中的重要措施。
文章结合某湿地公园工程中的初雨调蓄池展开研究,介绍了四种调蓄池抗浮措施——自重抗浮、覆土抗浮、抗浮锚杆、抗拔桩,并分析了每种抗浮措施的优缺点及适用条件,通过设计方案的比选,保证了工程安全实施、缩短了工期、节约了成本,为后续相关工程抗浮设计提供了一定的参考价值。
关键词:初雨调蓄池;抗浮措施;配重抗浮;抗拔锚杆;抗拔桩中图分类号:TU991.34+3 文献标志码:A文章编号:2096-2789(2020)10-0028-02 作者简介: 张刘平,男,硕士,工程师,研究方向:土木工程。
随着城市河道水环境综合治理、雨污管网改造和海绵城市建设的加快,初雨水调蓄池的建设逐渐增多。
为满足调蓄的使用要求,调蓄池多为埋地水池,其容积大、深度大、内部空旷,且多设置在临江、临河区域,周边环境复杂,这给结构设计带来了不少难度。
其中,不可避免的问题是抗浮设计,抗浮措施直接影响着工程的施工难度和总投资。
1 工程概况按照《室外排水设计规范》(GB 50014—2006)(2016年版),根据当地初雨水质、历年降雨量分布等情况,确定该工程的初雨调蓄池总容积为5000m 3,尺寸为39.8m ×29.5m ×5.7m ,埋深7.15m 。
该单体位于湿地公园内,为不影响整体效果,该调蓄池为整体地下式,且上部覆土顶标高不能超过景观标高。
调蓄池整体平面布置如图1、图2所示。
(1)主要地质条件。
场地地层由①层水、②层杂填土、③-1层淤泥、④-3层黏土、④-6层粉质黏土、⑤-1层灰岩组成,土层参数如表1所示。
(2)主要水文地质条件。
在勘探孔揭穿的深度范围内场地地下水可分为:①上层滞水:主要赋存于②层杂填土中,主要接受大气降水、生活用水的入渗补给,地下水水位、水量与地形及季节关系密切,并受人类活动影响明显。
大型排水构筑物的抗浮设计张健摘要:大型排水构筑物一般均有较深的埋深,当地下水位较高时,抗浮设计往往是很突出的问题,能否合理地解决这个问题,对工程的安全稳定性及土建造价有很大的影响。
关键词:大型排水构筑物抗浮设计配重抗浮锚固抗浮降水抗浮观察井抗浮目前,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。
下面就各种抗浮方式进行探讨并做经济分析比较。
一、抗浮方式的探讨:(一)配重抗浮:小型水池一般不需要配重抗浮,因其池壁相距较近, 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,抗浮安全系数很容易满足规范要求。
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。
(二)锚固抗浮:锚固抗浮一般有两种方法: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,也有采用土锚技术的,也有采用短锚加扩大头技术的。
水池抗浮稳定性设计方案与分析摘要:水池抗浮稳定性设计方案,需要针对其各项影响因素,并结合实际工程案例进行具体的菊粉,并在完成设计后对整体抗浮稳定性及局部抗浮稳定性进行分别计算,确保数据可满足实际的应用需求。
在本文中,笔者将会以水池抗浮稳定性验算为切入方向,针对增加水池抗浮稳定性的各项要点在实际的工程案例中进行融合探讨,希望借此可对相关从业人员起到一定的借鉴价值。
关键词:半埋地式水池;整体抗浮稳定性;局部抗浮稳定性;埋置深度引言当前工业建筑设计中,水池建筑物极为常见,而这些水池的常见形式为埋地式水池、半埋地式水池、地上事水池三种,同时,在不同的工业领域,水池的划分又可形成多种不同的样式,例如玻璃工业设计中,常见的水池有循环水池、油水分离池、事故收集池等等。
对于工业应用而言,水池通常会被设计为埋地式或半埋地式,但是,如果水池所在地域的地下水水位较高,那么为了避免工程方案出现浮力不足的问题,水池的抗浮稳定性设计就成为水池结构设计的要点。
1、水池抗浮稳定性验算工业建筑设计过程中的水池抗浮稳定性设计通常分为两种,分别为整体抗浮设计与局部抗浮设计,而这两种设计的验算公式也存在着一定的差异。
根据行业内部规范,工程人员所使用的整体抗浮验算公式可总体归纳为:(建筑物自重与压重之和 / 浮力作用值)大于等于(抗浮稳定安全系数),其中安全系数为常数,而建筑物自重与压重之和可以进行调整,浮力作用值受水池结构设计影响。
其中,建筑物自重与压重之和通常用 G(k)表示,单位为 kN,池水自重不计入;浮力作用值通常用 N(w,k)表示,单位为 kN;抗浮稳定安全系数通常取 1.05。
如果以上验算公式成立,就可以依照行业设计规范,判断整体抗浮设计较为合理。
在整体抗浮验算公式的基础上,如果水池自身结构内部同步存在隔档结构,例如柱子与隔墙等(常见于大型工业建筑水池),工程设计者就需要根据局部抗浮设计的验算公式实施进一步验证,局部抗浮设计的基本公式为:(局部受荷区域的自重与压重之和 / 局部受荷区域的浮力作用值)大于等于(抗浮稳定安全系数),其中抗浮稳定安全系数为常数,而局部受荷区域的自重与压重之和可进行调控。
探究工程建设中水池的抗浮设计摘要:在市政,给排水和燃气工程建设中,一般都会有大量的埋地式水池构筑物,在建设地下水位较高地区的埋地式水池时,抗浮措施是设计中必须解决的一个重要问题,其中水池抗浮包含有整体抗浮和局部抗浮两类,整体抗浮设计只需通过在池体外压实填土配重解决,相对的,局部抗浮设计就会比较难以满足。
本文主要通过设计中的公式计算来解决在实际工程中水池局部抗浮设计常见问题的改善措施。
关键词:局部抗浮;配重;不透水层;变形协调引言水池一般由底板和壁板组成,有些水池设有顶板。
当平面尺寸较大时,为了减少顶板的跨度,可在水池中设中间支柱。
设计要求:在水压及其他荷载的作用下,池体的各部分应有足够的强度、刚度和耐久性;贮存水的渗透量应在允许的范围内;水池的材料应能防腐和抗冻,对水质无影响。
结构计算:水池所受的荷载除自重外,还有水压力、土压力和下述各种荷载。
在地震区,地震时可能引起自重惯性力、动水压力及动土压力;在寒冷地区,如无防寒措施,有可能产生冰压力。
此外,水池内外的温湿度差及季节温湿度差,也在水池中产生温湿度应力。
二、水池局部抗浮设计中的处理措施规范规定.设计中间立柱或隔墙等支撑构件的水池.局部区格或局部单元的抗浮设计应满足下式要求:Gn/(Yw X Hd×An)≥Km.且计算抗浮力时不应计入池内贮水重,上部设备重、池内物料重及池壁与土之间的摩擦力等。
水池局部抗浮简图如下:从局部抗浮设计计算公式可以看出,解决局部区格单元抗浮措施主要有两种途径。
一是增大Gn值,即增加局部区格单元的有效自重:二是减小Hn值.即减小地下水位。
具体措施如下:1、增加池体自重.如增大顶板.底板构件的厚度。
该项措施适用于水池埋深浅、上浮力较小或者池体白重与水浮力相差不多的情况。
工程实例统计表明,当池体自重与水浮力相差<15%时,可通过增加池体自重解决局部抗浮。
否则.顶板或底板厚度增加会增强温度作用对构件的不利影响导致混凝土量和用钢量增加.增大工程投资。
关于地下结构抗浮设防水位及抗浮设计方法的探讨摘要:随着我国现阶段经济的迅速发展,大量的地下建筑物的兴建,使抗浮问题的产生也十分严重。
本文就结合笔者相关工作经验,就地下结构抗浮设防水位及抗浮设计方法的方法进行了分析与探讨。
关键词:地下结构;抗浮;设防水位;抗浮设计前言随着城市化的建设,土地越来越稀少,人们开始更多的运用地下空间,大部分的高楼建筑都会建造地下结构。
对于建设在地下水位较高地区的地下结构,其抗浮措施是设计中必须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,降低地下水位法由于其特殊的降水措施近年来得到越来越多的应用。
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地下结构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、抗浮设防水位的确定场地地下水抗浮设防水位的综合确定宜符合下列规定:(1)、当有长期水位观测资料时,场地抗浮设防水位可采用实测最高水位;无长期水位观测资料或资料缺乏时,按勘察期间实测最高稳定水位并结合场地地形地貌,地下水补给、排泄条件等因素综合确定;(2)、场地有承压水且与潜水有水力联系时,应实测承压水水位并考虑其对抗浮设防水位的影响;(3)、只考虑施工期间的抗浮设防时,抗浮设防水位可按一个水文年的最高水位确定。
从《高层建筑岩土工程勘察规程》(JGJ72-2004)中可以发现:与抗浮设防水位综合确定有关的这三个方面,都涉及了一个名词——最高水位。
因此,可以认为抗浮水位实际上就是场地的最高水位。
只不过这个最高水位需要根据工程要求以及我们现有的资料(如是否有长期的观测资料)进行综合的确定。
无论如何,我们确定的抗浮水位一定是“最高水位”。
勘察期间得到的实测水位与抗浮设防水位是两个不同的概念,往往抗浮设防设计的水位比实测水位高。
我国南方的部分地区,经常发生地下水浸没街道的现象,因此可以认为潜水的最高水位就是地表,室外地坪的标高可以作为抗浮设防水位。
水池抗浮设计的方法心得
摘要:对目前在水池抗浮设计中常用的各种方案进行分析,并针对各种抗浮措施在其适用条件及经济性、可行性上进行比较。
关键词:自重抗浮压重抗浮抗拔桩(锚杆)抗浮
1 概述
近年来,本人从事市政和企业配套项目中的污水处理领域土建结构设计,特别是一些水池结构设计工作,其多为地下结构,面积、深度随水池功能不同变化较大且市政项目地理位置多为江、河、湖海附近,地下水位较高,故水池抗浮是设计中经常遇到的问题。
如果浮力大于水池不利工况下的自重水池就会漂浮起来,造安全成事故。
所以设计人员应重视抗浮设计工作,应采取可靠措施防止其浮起。
措施主要分为”压”和“拉”两大类,“压”法主要有加大自重抗浮、顶部压重抗浮、基底配重抗浮;“拉”法是水池构件与可靠地基之间通过抗拔桩或锚杆的拽来抗浮。
这些方法各有特点,有不同适应条件,设计不当常常增加施工难度、增大土建成本,设计人员应在初步设计中仔细分析多方比较,根据土质、环境的不同,结合地域经验和施工单位技术情况选用不同的抗浮措施。
下图为水池考虑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。
根据阿基米德定律浮力f=ρgv排,水头的高度应根据地下土层含水情况的不同区别对待。
应该注意的是勘探时无地下水并不能保证设计用期的地下水情况,地勘资料应明确地下水文情况,预计抗浮水位的标高,做到设计有依有据,确保安全。
2 抗浮设计方案的分析与比较
水池的抗浮一般应做整体和局部验算见(图一)、(图二),行业标准cecs138-2002《给水排水钢筋混凝土结构设计规程》中5.2.4条当水池承受地下水(含上层滞水)浮力时,应进行抗浮稳定验算。
验算时均取标准值,抗力只计算不包括池内盛水的永久荷载标准值和水池侧壁上的摩擦力,抗浮系数不应小于1.05。
水池内有支撑结构时还必须验算支撑区域的局部抗浮。
北京《北京地区建筑地基基础勘察设计标准》dbj11-501-2009也明确抗浮设计需满足:fwk<γg∑gki: --------- 2.1
fwk<tk= ∑nwki+γg∑gki>
式中:fwk--地下水浮力标准值=ρgv;
gki--建筑物自重及压重标准值;
γg--永久荷载的影响系数,取0.9~1.0;
nki--抗拔承载力提供的抗拔承载力标准值;
笔者认为考虑水池侧壁的摩擦力大小与回填土质,施工措施和质量等有关故不宜控制,宜作为抗浮储备。
应按公式2.1计算抗浮,
γg取0.9~0.95。
此时各抗浮力均为每一支承单元内的值,计算公式与2.1相同。
2.1 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。
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,但也会增加土方的挖方量,增加的等同于底板厚度的挖深对水池类深基坑的支护代价和如施工期间有地下水其影响
也不可忽视。
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配筋可能降低,但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,就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20%,考虑到抗浮系数γg取0.95及由于结构尺寸加大新增的浮力,结构自重需增加的量可简化为:
需平衡的水浮力≤0.2g1×25/(25-10)×1/0.95=0.35g1
说明此时池体需加重35%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。
增加自重也可采用钢渣砼等材料增加重量,可避免增大构件尺寸引起土方、基坑支护费用增加。
2.2 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。
池内压重即增加前图g2抗浮,一般需将池体加深,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,加大基础压力值,对地基承载力应复核。
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。
但同自重抗浮一样增加基坑的支护和基坑降水费用。
池顶压重则增加g3,常用于埋地式水池或半埋地的水池,如水厂的清水池、吸水井和一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,利用外挑墙趾上的回填土自重或填筑毛石等自重较大的材料抗浮,若直接利用回填土,考虑到回填土的不均匀性及填挖的不确定性,一般应乘0.8~0.9的折减系数。
因为增加基坑面积,从而加大土方工程量。
如场地条件狭窄可能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。
它常用于一般中小型的水池抗浮,但不宜用在平面尺寸较大的水池,对需考虑局部抗浮的水池也不适用。
2.3 打抗拔桩抗浮或打锚杆抗浮
拔桩抗浮或打土层锚杆抗浮对池体的受力情况相似,它们是通
过桩或锚杆的抗拔力n1来抗浮。
此类方法对大体积埋地水池的抗浮相当有效,它不仅能满足池体的整体抗浮,还能通过合理布桩或锚杆,很好地解决大形水池的局部抗浮问题。
拔桩或打土层锚杆是利用桩或锚杆的锚固力来抗浮,抗拔桩的抗拔力由桩体与土的摩擦力和桩身抗拉强度中取小值,一般情况下由桩体与土的摩擦力控制。
桩宜为圆桩,径宜小(300mm~400mm),桩径越小则同体积桩体的表面积越大,摩擦力也越大。
另外,由于大部分水池为平板基础,若单桩抗拔力过大,对底板的集中荷载作用明显,必须进行局部加强或改变底板结构形式才能承受抗拔力,这样使造价进一步増加。
所以,抗拔桩一般宜选用桩径较小,单桩抗拔力相应较小的桩进行密布。
由于桩端承载力对抗拔力无帮助,所以一般无需打入硬土层。
灌注桩对不同土质的适应性和与周土摩擦力的可靠性较预制桩强,应优先选用。
对桩承载力要求较高时宜采用桩侧后注浆、扩底灌注桩,当裂缝控制等级较高时,可采用预应力桩。
对单桩和群桩均应进行承载力验算。
锚杆抗浮分为岩石锚杆和土层锚杆二种。
岩石锚杆适用于基础直接座落于基岩上的情况,由于锚杆直接插入基岩灌浆,岩石锚杆的抗拔力较大。
在一般土层中则为土层锚杆,影响土层锚杆抗拔力的因素比较多,对设计和施工的要求也比较高。
岩石锚杆和土层锚杆设计适用的规范为“gb50330-2002”和“gb50007-2002”中有关内容。
采用锚杆技术造价相对较低,同时锚杆的布置密度相比抗拔
桩较密,对池底板的整体作用更接近于均布荷载,有利于底板的防渗裂。
但锚杆施工具有一定的专业性,其浆液的配制及施工过程的技术控制对锚杆的抗拔效果有决定性作用,所以应由专业队伍施工。
与锚杆技术相比,抗拔桩较为常用,且施工方法属于常规技术,易于控制质量。
当水池座落于软弱土层上时,抗拔桩结合承重桩和沉降控制桩一起设计,可具有很好的经济性。
3 结论
综上所述,抗浮设计的原理虽然简单,但其方案的不同对结构受力及工程造价会产生较大的差异(表1)。
工程设计中,为了达到经济、可靠、易操作的目的,抗浮设计方案往往由几种不同的措施组合而成。
另外,我国地域辽阔,各地区施工人,材料、机械价格有所区别,施工单位技术环节不一而同,所以进行抗浮设计时还必需综合考虑工程所在地的具体情况,做到就地取材,因地制宜,尽量符合当地的施工力量现状和习惯做法,以便在确保质量的前提下做到既经济又合理。
参考文献
[1] 给水排水工程构筑物结构设计规范(gb50069-2002).
[2] 给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程(cecs138:2002).
[3] 建筑桩基技术规程(jgj 94-2008)
[4] 建筑边坡工程技术规范(gb 50330-2002).。