地下水池的抗浮方法

摘要：地下水池是污水处理中的重要构筑物，当地下水池建设在地下水位较高地区时，水池的抗浮措施是设计中必须解决的重要问题之一。我将简单介绍地下水池抗浮的几种方法。

主题词：地下水池 抗浮设计 抗浮方法

地下水池是污水处理中的重要构筑物，当地下水池建设在地下水位较高地区时，水池的抗浮措施是设计中必须解决的重要问题之一。如果抗浮设计不周，在施工和使用过程中极易发生水池上浮和倾斜等工程事故。因此在设计过程中务必保证水池的抗浮力大于浮力，防范其上浮造成不可逆转的损害，以避免延误工期及巨大的经济损失。

1大庆的地质特点

大庆位于松嫩平原中部，是一座在湿地上崛起的城市。两江环抱，绿野千里，湖泽密布，芦苇浩荡。地下水位较高，有些地方的地下水位只有0.9m深，水池的浮力很大，地下水池的抗浮应高度重视。

2地下水池的抗浮稳定性要求

水池的整体抗浮稳定计算应满足下式要求：

KZ= （GZ+Gt+Rf）/Ff

KZ为抗浮安全系数取1.05～1.15；

GZ为结构自重，kN；

Gt为覆土层质量；

Rf 为侧墙与土体间极限摩擦力；

Ff为地下水总浮力，kN；

3地下水池的抗浮方法

3.1增加水池重量

3.1.1增加自重抗浮

增加自重是一种主动的抗浮方式，自重抗浮即通过提高池体结构自重来达到抗浮的目的，例如增加池底和池壁的厚度。此法一般适用于水池自重与地下水浮力相差不大的情况。根据工程实践，自重与地下水浮力相差在10%以内的情况下，采用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15%，考虑到抗浮系数及由于结构尺寸加大后可能新增的浮力，此时池体一般需加重25%以上才能满足抗浮。这势必造成混凝土的大量增加，同时也会在一定程度上造成钢筋用量的增加，增加造价，既不经济也不科学，所以设计应考虑结合其他的措施抗浮，以达到经济合理的效果。

3.1.2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。浮力较大，可采取池底增重和池体上部增重两种方法。池底增重一般需将池体落深，在池内填筑压重混凝土或浆砌块石等其他材料来达到抗浮的目的。单单增加池底的厚度，需要使用大量的混凝土，而且会占用一定的水池储水空间，影响水池的正常使用；而采用池体上部增加自重，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。必然导致池体突出地表，这样导致与原设计的管路系统不配套，不宜用在已建结构的改造工程。浮力较小时，可采用池顶压重外挑墙趾上压重，不需增加基坑深度，但需将底板外挑较大范围，因此可能对相邻的建筑物、构筑物或管线等造成一定的影响。

3.1.3池底配重抗浮

池底配重抗浮即增加池底板下部配重，是在水池底板以下设配重混凝土，通过底板与配重混凝土的可靠连接来满足抗浮要求。此法用于一般水池时，其受力情况近似池内压重抗浮，不需增加池壁高度，但要保证底板与配重混凝土的可靠连接，并且其配重材料一般应采用强度等级不小于C20 的混凝土。基底配重抗浮一般比池内压重抗浮更为经济。

3.1.4增加覆土厚度

增加覆土厚度是增加水池重量的另一种比较有效方法。这种方法施工简单，经济可行。在不影响周围环境和谐美观的条件下可以适当增加覆土厚度，增加水池重量。在污水提升站泵房的情况下，可以将泵房设置在水池上。这样既解决了水池抗浮的问题，还能减少占地面积。

3.2 降排截水抗浮

由于地下水浮力是造成地下建（构）筑物上浮的主要因素，在条件许可的前提下，可采取降水、排水或截水等处理措施直接排除隐患。降排截水不宜用在水池周围为杂填土，土质复杂，水池临近河道，地下水来源丰富，很难保降排截水的抗浮效果，且水池附近埋藏有化学药品输送管道，容易给施工带来不便的条件。

3.3减小水池的埋置深度

由浮力公式可以看出水池的埋置深度越大，则浮力越大。所以在工艺流程许可、当地环境许可和结构允许的情况下，尽量将水池埋深减小。这是最简单、最有效且最经济的做法。

3.4抗拔桩抗浮

抗拔桩抗浮是通过桩抗拔力来抗浮，即利用桩对池体的锚固力来抗浮,而抗拔桩的抗拔力是通过桩侧阻力来实现的。抗浮桩技术是一种比较成熟的抗浮技术，抗浮桩桩径较大，抗拔力高。抗拔桩的优点是即可以做基础桩使用又可做抗拔桩使用。此类方法对大体积埋地水池的抗浮相当有效，不仅能满足池体的整体抗浮，还能通过桩的合理布置，很好地解决大型水池的局部抗浮问题。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。抗拔桩的桩长宜尽量控制在单节桩的长度范围内，这样可以减少接桩费用以及避免由于接桩不牢固造成的抗拔力损失。但抗浮桩的钢筋笼较庞大，需要专门的吊运机械，而一般水池周围空间狭小，不利于大型设备的使用。而且抗浮桩施工过程相对比较复杂，工期较长，造价较高。因此，对已施工完的池体不宜采用大型抗浮桩进行抗浮抢险加固。

3.5 锚杆抗浮

锚杆一般由锚固段、自由段及锚头三个部分组成。抗浮锚杆具有良好的地层适应性，易于施工，锚杆布置非常灵活，锚固效率高，且由于其单向受力特点，其抗拔力易于控制，有利于池体结构的应力与变形协调，减少结构造价。采用锚杆技术的造价相对较低，同时因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，这有利于底板的防渗防裂。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。垂直预应力锚杆作为抗浮锚杆来解决构筑物抗浮问题，具有工期短、造价低、节省建材等诸多优点，已日益得到推广与应用。

4总结

抗浮设计的验算要求看似简单，但抗浮设计方案可有不同选择。常用的抗浮设计措施在方法上各有特点。抗浮设计方法选用的合理与否，对结构受力和工程造价会产生较大的影响。在抗浮设计过程中，必需考虑工程具体情况，做到就地取材，因地制宜，并尽量符合当地的施工力量现状和习惯做法。另外，为了达到经济、可靠、易操作的目的，也可选择由几种不同的抗浮方法组合而成。为使抗浮设计更为合理、经济，设计人应注意根据工程的具体情况，基于对各种方法的分析比较，综合考虑后判断选择。

参考文献：

[1]《给排水工程结构》. 北京：中国建筑工业出版社， 1984

[2]《混凝土结构设计规范》(GB50010 2001)

[3]《建筑地基基础设计规范》(GBJ 7-89). 北京：中国建筑工业出版社，1989

[4]《建筑桩基技术规范》(j Gj 94-94) .北京：中国建筑工业出版社，1995

作者简介：

贾春宁（1984年10月出生），女，2007年毕业于哈尔滨工业大学土木工程专业，现任第三采油厂规划设计研究所土建道排室工程师，从事土建设计。