任立冬

（河南省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，河南 鄭州 450000）

泵房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中幾個(gè)問(wèn)題的探討

任立冬

（河南省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，河南 鄭州 450000）

泵房在給排水工程中應(yīng)用廣泛、形式復(fù)雜，大致可分為矩形和圓形兩種結(jié)構(gòu)形式，兩種結(jié)構(gòu)形式各有利弊，應(yīng)根據(jù)工程具體情況合理選用。矩形結(jié)構(gòu)工藝布置比較方便，建筑面積能充分利用，但受力條件較差，對(duì)于面積較大，埋深較淺的泵房比較適宜；圓形結(jié)構(gòu)工藝布置受到一定的限制，建筑面積不能充分的利用，但受力條件較好，對(duì)于面積不大，埋深較深的泵房比較適宜。

1泵房設(shè)計(jì)荷載的選取

1.1考慮到泵房結(jié)構(gòu)較為特殊，應(yīng)根據(jù)使用過(guò)程中在結(jié)構(gòu)上可能同時(shí)出現(xiàn)的荷載，按承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)分別進(jìn)行荷載組合，并應(yīng)取各自的最不利組合進(jìn)行設(shè)計(jì)。

泵房結(jié)構(gòu)上的作用見(jiàn)表1.1.1

1.2 作用組合

地面以下的外墻、隔墻及底板，除應(yīng)考慮高水位和低水位兩種作用情況外，尙應(yīng)考慮進(jìn)水間完全充水，以及進(jìn)水間一格或某格放空時(shí)的情況。此外，泵房外的水壓力、土壓力應(yīng)按實(shí)際情況考慮。

2抗浮驗(yàn)算

2.1 抗浮方式

由于泵房尺寸較大，埋置深度較大，且上部荷載較小，當(dāng)?shù)叵滤惠^高時(shí)，抗浮設(shè)計(jì)往往是設(shè)計(jì)控制因素之一。目前，工程中較常用的抗浮方式有：自重抗浮、配重抗浮、錨固抗浮、抗浮樁等。可根據(jù)實(shí)際情況同時(shí)采用一種或多種抗浮方式。

（1）自重抗浮

自重抗浮荷載計(jì)算時(shí)不包括設(shè)備重、使用荷載及安裝荷載。自重加大后，泵房體積也隨之加大，浮力相應(yīng)增加。因此自重抗浮只能在不具備其他抗浮條件或自重加大不多即可滿(mǎn)足抗浮要求時(shí)采用。

（2）配重抗浮

配重抗浮也有一定的局限性。由于泵房埋于地下，常用的配重方法是在泵房底板外挑部分的填土，底板向外延伸會(huì)使支護(hù)范圍加大，且當(dāng)泵房較深時(shí)，基坑回填壓實(shí)難度較大，不易滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。也可在泵房頂板增加配重，但會(huì)加大結(jié)構(gòu)承載量，對(duì)抗震不利。

（3）錨固抗浮

錨固抗浮是一種有效的技術(shù)手段，錨桿靈活布置、錨固效率高、適應(yīng)性較廣，易于施工。在許多條件下優(yōu)于自重抗浮和配重抗浮。由于抗浮錨桿的工作環(huán)境和受力特點(diǎn)，錨桿受拉后桿體周?chē)酀{開(kāi)裂，使桿體極易受地下水侵蝕，影響其耐久性。同時(shí)，抗浮錨桿與底板的節(jié)點(diǎn)可能成為防水的薄弱環(huán)節(jié)。

（4）抗浮樁

抗浮樁是一種主動(dòng)抗浮設(shè)計(jì)，前期施工費(fèi)用較高，但后期維護(hù)簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)受力合理，不影響泵房的使用功能。當(dāng)?shù)叵滤惠^高，泵房平面尺寸較大，基礎(chǔ)埋置較深時(shí)多采用此種抗浮方法。

此外，工程中還有其他抗浮方法。例如通過(guò)改變結(jié)構(gòu)形式，泵房池壁與土體的黏結(jié)抗剪力抗浮。實(shí)際工程中，應(yīng)根據(jù)泵房的尺寸大小，水位高低，埋置深度選用合理的抗浮方式，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

3抗滑移、抗傾覆驗(yàn)算

當(dāng)采用嵌固或錨固抗浮時(shí)，泵房周?chē)钔凛^深且土面大體一致時(shí)，可不做抗滑移、抗傾覆驗(yàn)算。當(dāng)泵房建造在軟弱土層上，有可能出現(xiàn)連同地基土一起滑動(dòng)而失去穩(wěn)定時(shí)，尚應(yīng)采用圓弧滑動(dòng)條分法進(jìn)行整體穩(wěn)定驗(yàn)算。

（1）抗滑移驗(yàn)算

f ——泵房底板與地基間的摩擦系數(shù)，一般由試驗(yàn)確定，或根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)確定；——水平力總和，按主動(dòng)土壓力、水壓力及風(fēng)荷載等合力計(jì)算；——抗滑移穩(wěn)定系數(shù)，取

（2）抗傾覆驗(yàn)算

f ——泵房底板與地基間的摩擦系數(shù)，一般由試驗(yàn)確定，或根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)確定；——水平力總和，按主動(dòng)土壓力、水壓力及風(fēng)荷載等合力計(jì)算；。

sh=K

泵房?jī)?nèi)力計(jì)算應(yīng)考慮矩形、圓形兩種形式的受力特點(diǎn)、并應(yīng)結(jié)合施工方法進(jìn)行受力分析，本文不做詳述。

4施工方法選擇

當(dāng)泵房埋深較淺，地下水位較低，且土質(zhì)較好時(shí)，可選擇開(kāi)挖基坑。當(dāng)泵房埋深較深，地下水位較高，且土質(zhì)較差時(shí)，可選擇沉井施工。基坑開(kāi)挖較為簡(jiǎn)單，本文重點(diǎn)介紹沉井施工方法。沉井的施工方法對(duì)沉井的設(shè)計(jì)計(jì)算有著直接關(guān)系，應(yīng)根據(jù)場(chǎng)地的地質(zhì)條件結(jié)合施工條件決定。

（1）排水下沉

當(dāng)?shù)叵滤徊桓撸蚴请m有地下水但沉井周邊的土層滲水性不強(qiáng)，涌入井內(nèi)的水量不大且排水不困難時(shí)，可采用排水下沉法，此種方法施工費(fèi)用較低，工期較短。

（2）不排水下沉

在下沉深度范圍內(nèi)存在粉土、砂土或其他強(qiáng)透水層而排水下沉有可能造成流砂或補(bǔ)給水量很大而排水困難時(shí)，可采用不排水下沉。當(dāng)沉井場(chǎng)地附近有已建建構(gòu)筑物及其他設(shè)施，排水施工可能導(dǎo)致其沉降及傾斜而難以采取其他有效措施防止時(shí)，也可采用不排水下沉。

（3）分次下沉

根據(jù)沉井的高度，地基承載力、施工條件和設(shè)計(jì)需要，沉井可沿高度方向一次澆筑下沉，或分段澆筑一次下沉，或分段澆筑分次下沉。

5結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題

（1）池壁厚度的選擇

當(dāng)泵房較淺、采用開(kāi)挖施工方法時(shí)，池壁厚度只要滿(mǎn)足受力要求、防水要求即可。當(dāng)泵房較深，采用沉井施工時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮沉井依靠自重克服土層的摩擦力下沉，因此，池壁要有適當(dāng)?shù)暮穸?。反之，?dāng)池體過(guò)重時(shí)，下沉系數(shù)過(guò)大或地基承載力不足時(shí)，應(yīng)適當(dāng)減小池壁厚度。當(dāng)?shù)叵滤惠^高時(shí)，沉井必須滿(mǎn)足抗浮要求，因此依靠自重沉井的泵房各部分也要有適當(dāng)?shù)暮穸取?/p>

（2）變形縫的設(shè)置

一般情況，在變形縫的設(shè)縫處，結(jié)構(gòu)的連續(xù)性受到了一定程度的影響。因此，變形縫設(shè)置位置的選擇，要考慮其對(duì)結(jié)構(gòu)的不利影響。對(duì)于可傳遞剪力或彎矩的縫，宜布置在內(nèi)力較小的位置。在可能的情況下，設(shè)縫應(yīng)盡可能合并，一縫多功能，以減少縫的數(shù)量。變形縫在泵房的頂、側(cè)壁及底板上必須貫通并在一個(gè)垂直面上。變形縫的寬度應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的變形計(jì)算決定，以避免縫兩側(cè)的構(gòu)件因變形而發(fā)生碰撞。

6小結(jié)

本文主要介紹了泵房設(shè)計(jì)中需要注意的以下幾個(gè)問(wèn)題，在設(shè)計(jì)工作中要充分結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況充分考慮。

（1）合理選取泵房的荷載；

（2）必須對(duì)空池進(jìn)行抗浮驗(yàn)算，防止發(fā)生事故；

（3）進(jìn)行抗滑移、抗傾覆驗(yàn)算，保證泵房的正常使用；

（4）結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，選擇合理的施工方法；

（5）池壁厚度的選擇應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)受力、防水、施工方法、抗浮等因素綜合確定；

[1]國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范.GB50009-2012.北京∶ 中國(guó)建筑工業(yè)出版社

[2]給水排水工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)（第二版）. 中國(guó)建筑工業(yè)出版社

[3]范毅雄、陳文華、齊慶春.水下泵房抗浮設(shè)計(jì)中幾個(gè)問(wèn)題的探討[J].特種結(jié)構(gòu).2011.10

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