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大型排水構(gòu)筑物的抗浮設(shè)計

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 目前,在抗浮設(shè)計上,主要采用抗與放的方法。所謂抗,即是配重抗浮、錨固抗??;所謂放,即是降水抗浮和設(shè)觀察井抗浮。具體采用哪一種方法,尚應(yīng)根據(jù)工程的具體情況而定,同時還應(yīng)著重考慮對工程造價的影響。下面就各種抗浮方式進行探討并做經(jīng)濟分析比較。

  一、抗浮方式的探討

  1. 配重抗浮:小型水池一般不需要配重抗浮,因其池壁相距

  較近, 再加上底板向外突出部分上部的土重和壁板與土的摩擦力(規(guī)范未計入以策安全),抗浮安全系數(shù)很容易滿足規(guī)范要求。

  砼的缺點之一是自重大,但事物均有兩面性,抗浮時自重越大越有利。配重抗浮一般有三種方法,一是在底板上部設(shè)低等級砼壓重;二是設(shè)較厚的鋼筋砼底板;三是在底板下部設(shè)低等級砼掛重。一、二種方法的優(yōu)點是簡單可靠,當(dāng)構(gòu)筑物的自身重度與浮力相差不大時,應(yīng)盡量采用配重抗浮,對工程造價的影響小,投產(chǎn)后亦沒有管理成本。但構(gòu)筑物的自身重度與浮力相差較大時,本方法將會增加工程量使土建造價提高,原因是配重部分要扣除浮力,導(dǎo)致配重部分的厚度增大;較大的埋深也將增加挖方量和排水費用,同時也會增大基底壓力,引起較大的地基變形。如采用底板上設(shè)低等級砼壓重的方法,將會使壁板的計算長度H加大,而壁板根部的彎矩值與H是平方關(guān)系,這樣會使壁板根部的彎矩值增長較快,彎矩值較大時,板厚和配筋也會相應(yīng)增大;如采用較厚的鋼筋砼底板的方法,其工程量與設(shè)低等級砼壓重相差不多,壁板的彎矩值雖小,但底板的鋼筋用量會有些許增加;如采用底板下設(shè)砼掛重的方法,壁板的彎矩值小,底板的鋼筋用量也不會增加,但底板和掛重部分砼須用鋼筋連接,施工比較麻煩,當(dāng)?shù)叵滤畬︿摻詈晚啪哂星治g性時,設(shè)砼掛重的方法須謹(jǐn)慎。

  2.錨固抗?。哄^固抗浮一般有兩種方法:

  a)錨桿:錨桿是在底板和其下土層之間的拉桿,當(dāng)?shù)装逑掠袌杂餐翆忧疑疃炔淮髸r,設(shè)錨桿不失為一種即簡便又經(jīng)濟的方法;近年來,在飽和軟粘土地基中,也有采用土錨技術(shù)的,也有采用短錨加擴大頭技術(shù)的。錨桿的直徑一般為150~180mm.錨桿抗浮有三個問題需要注意,一是受力問題,當(dāng)構(gòu)筑物內(nèi)無水時,錨桿處于受拉狀態(tài),當(dāng)構(gòu)筑物滿水時,錨桿又處于受壓狀態(tài),錨桿的底端類似于樁端,錨桿在反復(fù)拉壓狀態(tài)下的工作性能有待進一步的實驗研究;二是施工問題,錨桿的施工需有專門的機械,施工前要進行試驗,同時,較細的錨桿在施工時有一定的難度,如何控制鋼筋偏移,如何使灌漿飽滿、如何避免斷桿等都是施工難題,尤其是錨桿較長時,不如配重抗浮來得簡便。三是適用性,當(dāng)?shù)叵滤畬︿摻钣星治g性時, 細錨桿的耐久性問題不易解決,這將在一定程度上限制其適用性。

  b)抗拔樁: 抗拔樁利用樁側(cè)摩阻力和自身重度來抵抗浮力,樁型可采用灌注樁或預(yù)制樁,樁徑一般為400mm,也可采用方樁,樁距和樁長應(yīng)通過計算確定,樁距不宜過大,否則會增加底板厚度,樁端最好能伸入相對較硬的土層??拱螛兑灿欣瓑菏芰栴},但其施工較簡單,耐久性亦比錨桿容易得到保證。

  3.降水抗浮:這是抗浮設(shè)計的另一條思路,即不硬抗,而采用放的方法。具體做法是在構(gòu)筑物底板下設(shè)反濾層,在構(gòu)筑物周圍設(shè)降水井,降水井和反濾層間用盲溝相連,當(dāng)構(gòu)筑物因檢修設(shè)備而需要放空時,可在降水井內(nèi)抽水使地下水位降至底板下,從而保證構(gòu)筑物的穩(wěn)定。降水抗浮的關(guān)鍵問題是反濾層的設(shè)計,當(dāng)土的顆粒較細時,應(yīng)采取可靠措施防止土粒隨地下水的漲落而進入反濾層,引起反濾層堵塞而失去作用。降水抗浮的優(yōu)點是工程造價低,因采取了抗浮措施,構(gòu)筑物的設(shè)計可按無地下水時考慮。當(dāng)?shù)叵滤缓芨咔业鼗凛^軟時,采取降水抗浮措施可大大降低工程造價。但降水抗浮也有其缺點,第一是可靠性,雖然構(gòu)筑物在設(shè)計使用年限內(nèi)放空檢修的時間很短,但每年也有一二次,如反濾層被堵塞,則水位很難降至底板以下;第二,如果遇到非正常排空,將會發(fā)生構(gòu)筑物上浮事故。當(dāng)然,在排水工程中,可采取適當(dāng)?shù)拇胧?,在非正常排空時使地下水自動進入構(gòu)筑物內(nèi),提高構(gòu)筑物的可靠度。

  4.觀察井抗浮

  和降水抗浮相似,只是不設(shè)反濾層,利用地下水的漲落安排構(gòu)筑物放空檢修的時間。方法也很簡單,在構(gòu)筑物周圍設(shè)若干觀察井,井內(nèi)標(biāo)示可放空檢修的臨界水位線,如在一個時期內(nèi)地下水位低于臨界水位,則可放空檢修。應(yīng)該講,在地下水位漲落差較大的地區(qū)采用本方法,是所有抗浮方法中土建工程造價最低的。其缺點是檢修時間不靈活,且有一定的管理成本,非正常排空亦有可能發(fā)生上浮事故。

  二、經(jīng)濟分析比較

  例:某排水工程終沉池,內(nèi)徑40m,池凈高5m,地下水位距池底板頂3.0m.抗浮方法分別為:

  1.配重抗?。ㄔO(shè)較厚的鋼筋砼底板);2.抗拔樁抗?。?.降水抗??;4.設(shè)觀察井抗浮。其工程量分別為:

  1.配重抗浮:

  挖土方:2508 m3;3.86×2508=9681元

  素砼墊層C10:134m3;145×134=19430

  鋼筋砼底板C25:2904 m3;460×2904=1335840

  預(yù)應(yīng)力砼池壁C40:190m3;899×190+40000=210810

  2.抗拔樁抗?。?/p>

  挖土方:200m3;3.86×200=772

  直徑400mm沉管灌注樁,長12m:150根;548×1.51×150=123892

  素砼墊層C10:134m3;145×134=19430

  鋼筋砼底板C25:594m3;460×594=273240

  預(yù)應(yīng)力砼池壁C40:190m3;899×190+40000=210810

  3.降水抗浮:

  挖土方:200m3;3.86×200=772

  素砼墊層C10:134m3;145×134=19430

  鋼筋砼底板C25:413m3;501×413=206913

  預(yù)應(yīng)力砼池壁C40:190m3;899×190+40000=210810

  反濾層:726m3;59.5×726=43197

  降水井:4座;1521×4=6084

  4.設(shè)觀察井抗浮:

  素砼墊層C10:134m3;145×134=19430

  鋼筋砼底板C25:413m3;558×413=230454

  預(yù)應(yīng)力砼池壁C40:190m3;899×190+40000=210810

  觀察井:3座;1521×3=4563

  其土建工程造價(直接費)分別為:

  1.配重抗浮:1575761元

  2.抗拔樁抗?。?28144元

  3.降水抗?。?87206元

  4.設(shè)觀察井抗?。?65257元

  ——依據(jù)1999年全國市政工程定額。土方工程量為相對量。

  需要說明的是,本例的結(jié)果并無傾向性,抗浮方案的確定是一個復(fù)雜的問題,工程造價是重要因素但不是決定性因素。

發(fā)布:2007-07-28 13:36    編輯:泛普軟件 · xiaona    [打印此頁]    [關(guān)閉]
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