排水构筑物抗浮设计研究论文.docx

排水构筑物抗浮设计研究论文摘要：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土建造价有很大的影响。关键词：构筑物抗浮设计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：1.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(规范未计入以策安全)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。2.锚固抗浮：锚固抗浮一般有两种方法：a)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。锚杆的直径一般为150~180mm。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态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拉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。b)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。3.降水抗浮：这是抗浮设计的另一条思路即不硬抗而采用放的方法。具体做法是在构筑物底板下设反滤层在构筑物周围设降水井降水井和反滤层间用盲沟相连当构筑物因检修设备而需要放空时可在降水井内抽水使地下水位降至底板下从而保证构筑物的稳定。降水抗浮的关键问题是反滤层的设计当土的颗粒较细时应采取可靠措施防止土粒随地下水的涨落而进入反滤层引起反滤层堵塞而失去作用。降水抗浮的优点是工程造价低因采取了抗浮措施构筑物的设计可按无地下水时考虑。当地下水位很高且地基土较软时采取降水抗浮措施可大大降低工程造价。但降水抗浮也有其缺点第一是可靠性虽然构筑物在设计使用年限内放空检修的时间很短但每年也有一二次如反滤层被堵塞则水位很难降至底板以下；第二如果遇到非正常排空将会发生构筑物上浮事故。当然在排水工程中可采取适当的措施在非正常排空时使地下水自动进入构筑物内提高构筑物的可靠度。4.观察井抗浮：和降水抗浮相似只是不设反滤层利用地下水的涨落安排构筑物放空检修的时间。方法也很简单在构筑物周围设若干观察井井内标示可放空检修的临界水位线如在一个时期内地下水位低于临界水位则可放空检修。应该讲在地下水位涨落差较大的地区采用本方法是所有抗浮方法中土建工程造价最低的。其缺点是检修时间不灵活且有一定的管理成本非正常排空亦有可能发生上浮事故。二.经济分析比较：例：某排水工程终沉池内径40m池净高5m地下水位距池底板顶3.0m。抗浮方法分别为：1.配重抗浮（设较厚的钢筋砼底板）；2.抗拔桩抗浮；3.降水抗浮；4.设观察井抗浮。其工程量分别为：1.配重抗浮：挖土方：2508m3；3.86×2508=9681元