地下水池范文10篇

1常用地下结构抗震设计理论

自20世纪末，全球各地区均记载了强震对地下结构所造成的破坏，随后关于地下结构的抗震技术研究进入了一个快速发展期。我国许多相关行业都曾推出关于结构抗震的行业规范。然而，最开始的抗震设计规范理论并不成熟，抗震设计方面的规定只是单纯地套用地上结构所受地震时的加速度反应公式，或者仅仅对围岩水土压力进行一定程度的放大，计算结构较实际情况有很大误差。针对各相关行业中抗震设计理论方法，大概可以总结为拟静力法、反应位移法、反应加速度法、时程分析法等几种。例如，在给排水工程设计领域，《室外给水排水和燃气热力工程抗震设计规范》（GB50032—2003）[1]针对地下水池结构，提出应对结构施加动土压力、动水压力、自重惯性力作用，然而该计算方法是从振型分解反应谱演变而来，计算时仅考虑对静水土压力考虑一定程度的增大，并未详细解释该计算理论。自20世纪90年代以来，日本经历了数次强震影响，地下结构破坏严重，大型轨道交通车站、城市给排水网络均有不同程度的破坏，这迫使日本地下结构抗震方面的研究有了较大理论突破。2009年的日本下水道抗震工法指南中罗列了一系列抗震设计方法[11]，并分别给出了适用范围，这些计算方法考虑了土与围岩在地震时的相互反应，甚至一定程度上考虑了地震时水的剧烈晃动效应影响。1.1拟静力法。考虑结构在地震作用下受到自重惯性力、动水压力、动土压力，并采用相应的计算理论分别求出各部分受力，进而得出地震荷载组合值（见图1）。1.2反应位移法。考虑在地震时地下结构的变形受周围地层变形的控制，地层变形的一部分传递给结构，使结构产生应变、应力和内力，如图2所示。在此基础上，再分析有内水工况下水池的动力响应，而内水的地震动力响应较为复杂，而比较简单的处理方式仍然是采用静力模拟的方式来分析水压力，即考虑动水荷载与地震荷载的最不利组合。1.3反应加速度法。当采用有限元方法分析结构受力时，可针对土层与结构在发生最大位移时，通过对模型施加反应加速度，再分析结构的动力响应。该方法可参见《城市轨道交通结构抗震设计规范》（GB50909—2014）（见图3）。1.4时程分析法。当结构、土层复杂，抗震要求较高时，可采用时程分析法具体分析，即通过有限元模型建模，并输入地震波，分析模型在输入的地震波工况下的动力响应。2018年颁布的《地下结构抗震设计标准》（GB/T51336—2018）[9]在一系列抗震设计规范基础上做了较全面的补充和完善，几乎囊括了地下污水处理厂可能会涉及的各种结构类型。然而地下水池与传统的不带水结构形式仍有很大差异。

2地下结构抗震设计方面存在的问题

2.1地下污水处理厂池壁抗震受力计算。在分析水池池壁的抗震承载力时，地震作用力的取值存在一定争议。从工程设计的角度来说，水池结构应该遵循《室外给水排水和燃气热力工程抗震设计规范》（GB50032—2003）[1]，然而水池通常隶属于市政工程，而同属于市政工程的轨道交通结构则遵循的是《城市轨道交通结构抗震设计规范》（GB50909—2014）[8]。这两本规范所规定的抗震设计理论和方法截然不同，目前各行业的抗震设计理论各有其特点和适用性，见表1。2.2水池中水的地震作用分析。水池结构与其他地下结构最大的不同点就是内部水的作用。地震工况下，水一方面受到地震力的作用，产生惯性力、晃动力等效应；另一方面，水的晃动进一步对水池中其他构筑物产生二次作用叠加，形成复杂的受力体系。在核动力工程中，白文婷等人分析了流固耦合对矩形水池的地震反应谱的影响，认为单向水池池壁在长边跨中处流固耦合效应明显，而在其他部位反应谱放大不明显[10]。然而在复杂水处理构筑物中，考虑到结构需要首先满足工艺要求，难以完全避免不规则或局部薄弱点的出现，此时应尽可能合理布置池壁和框架，避免较大流固耦合效应的不利作用。2.3地下污水厂的抗震构造措施研究。由于水池属于一种工业构筑物，设计时需要优先考虑使用功能，而不是结构最大的规则性和合理性，因此合理设置抗震措施、规避严重影响其抗震性能的布置形式，成为工程设计人员需要研究的方向。然而由于水池结构在强度方面通常具有一定的安全余量，其抗震性能和良好的抗震构造措施布置尚未得到足够重视，设计中仍然存在很大的随意性，这给水池的抗震性能带来了一定的安全隐患。2.4地下结构设缝形式对抗震设计的影响。大型的水处理构筑物长度方面远超《混凝土结构设计规范》（GB50010—2010）规定的可不设缝的间距，因此大型水池尤其是大型地下污水处理厂、调蓄池等构筑物很难避免结构变形缝的设置。然而与地上结构设置的抗震缝不同，地下结构无法设置留有一定间距的抗震缝，而必须以“引发缝”“完全缝”的形式布置，且中间需要埋设中埋式或外贴式止水带，从而满足防水要求。然而如此紧贴在一起的结构设缝形式尽管可以满足温度作用下的变形效应，却在抗震工况下形成一个复杂的受力点，若将缝两侧结构看成独立部分，则在地震作用下，理论上两侧结构在变形缝处可能发生碰撞破坏。

3地下水池抗震特点与设计要点

地下水池通常存在于大型地下污水厂、城市雨污水泵站、调蓄池等工程中。根据整个地下水池埋设深度，还可以分为半地下结构、全地下结构；若根据水池顶部是否加盖，可以分为有盖水池和无盖水池。一般情况下，依据《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》（CECS138：2002），池壁需要在静水压力、静外水土压力下达到正常使用极限状态工况下的裂缝控制要求，因此池壁结构比同规模的建筑结构中的剪力墙有更大的抗侧刚度，且整个构筑物通常为一种扁平式结构，整体性也比较好，所以通常情况下，水池具有良好的抗震性能。然而作为一种地下结构，水池外池壁受到土层位移影响，借鉴反应位移法的概念，水池在其高度范围内存在差异土层约束位移影响，进而使外部结构受到外力产生弯矩，而这种差异变形影响有必要进行分析和研究的。对于以池壁为主的水池结构，整个结构的抗震性能受到很多方面的影响，影响较大的是结构的整体性。3.1水池整体刚度强弱。对于地下水池，水池顶部一般设钢筋混凝土现浇盖板。有现浇钢筋混凝土盖板的水池，整体水平刚度较大，整体分析时，无论水池是否完全埋置于土层中，其上下表面的侧向力差异均较小，或者说其侧向反应位移差较小。通过有限元分析发现，一个10m左右水平跨度的水池结构，其上下表面处产生的反应位移差仅为毫米级，因此形状规则的有盖水池受地震作用很小，几乎可以忽略不计（见图4）。3.2是否穿越复杂土层。按照传统的反应位移法，其适用于均质土层或土层性质相近的多层土层，而对于土层起伏较大、土性变化较大的地层，其土层在地震作用下的反应位移差异也较大，若地下结构设置于此类环境的围岩中，则受到的地震反应位移约束差异也很大，结构受力将变得比较复杂。为了减小复杂土层对结构地震作用下的受力影响，在基坑开挖时，将地下结构两侧围岩进行一定范围的超挖，并用土回填，形成类似于一种软垫层的包裹体，在一定程度上降低地震力的影响。3.3结构强弱构件设置要点。水池结构中存在大量厚薄不均的池壁、隔墙、梁板、柱子等构件，刚度差异较大，其中池壁结构类似于民建结构中的剪力墙，具有很高的抗侧刚度；而梁、板、柱等构件所组成的结构类似于框架结构，抗侧刚度较弱，在地震工况下，地震力的传递和分配是一个复杂的力学体系。结构设计时应尽可能考虑由抗侧刚度较大的墙体来承受地震力，避免较大的侧向力作用在薄弱构件上（见图5）。例如，水池结构中常出现的外挑渠道即属于一种“上刚下柔”的结构，笔者认为应尽可能避免，或采取必要的构造加强措施。又如，某水池中央设置一根穿层柱，即使水在地震作用下可以耗能减震，但流体作用力对于抗侧力构件是一种破坏效应，如图6所示。

地下水池是贮存消防用水和生活调节用水的地下构筑物,是大中型设计项目中建筑给水排水系统的一个重要组成部分。但是水池进水管管径的确定容易成为一个被忽视的问题。管径太小的话补水量不够，在设计时考虑的往往是较大管径会比较小管径更加安全有保障，其实稍加计算就可以发现情况并不是如此。

首先讨论一下生活水池。笔者本人曾经在多次设计中不计算水池的进水量随意选定水池进水管径为DN100或DN150甚至DN200,当然如此管径足以满足水池补水水量要求和建筑用水水量要求，但选择大管径进水管无疑为地下泵房水渍的发生埋下隐患。众所周知，为防止水池进水阀（包括进水浮球阀、液压进水阀等）发生故障所设置的水池溢流管如果接至室外的话，即使有水封井加装防逆水封阀,由于溢流管很少使用,水封井内水封蒸发无水，实际起不到应有的作用。同时水封井与地面相连，井内存水也很可能存在污染,对水池水质存在严重影响。为防止水池水质污染，水池溢流管一般设在泵房内，同时设置潜水泵排水池溢流水。按规范要求潜水泵集水池的有效容积不得小于最大一台潜水泵5min的流量。以排干溢流水为目的潜水泵的流量理应与水池溢流水量相同。但是溢流管的溢流量是很难确定的，溢流量是随溢流水位升高而增加的。为确定水泵流量只有以水池进水量为依据。下表为不同管径和压力下浮球阀进水量，供参考。

依据表1可以估算潜水泵的流量。试取DN100的进水管即使在室外压力仅为0.15Mpa的条件下其5min的流量就为

Q1=24.2×60×5=5.94m3;

在室外压力为0.3Mpa的条件下其5min流量达到

Q2=34.2×60×5=10.26m3;

地下水池是贮存消防用水和生活调节用水的地下构筑物,是大中型设计项目中建筑给水排水系统的一个重要组成部分。但是水池进水管管径的确定容易成为一个被忽视的问题。管径太小的话补水量不够，在设计时考虑的往往是较大管径会比较小管径更加安全有保障，其实稍加计算就可以发现情况并不是如此。

首先讨论一下生活水池。笔者本人曾经在多次设计中不计算水池的进水量随意选定水池进水管径为DN100或DN150甚至DN200,当然如此管径足以满足水池补水水量要求和建筑用水水量要求，但选择大管径进水管无疑为地下泵房水渍的发生埋下隐患。众所周知，为防止水池进水阀（包括进水浮球阀、液压进水阀等）发生故障所设置的水池溢流管如果接至室外的话，即使有水封井加装防逆水封阀,由于溢流管很少使用,水封井内水封蒸发无水，实际起不到应有的作用。同时水封井与地面相连，井内存水也很可能存在污染,对水池水质存在严重影响。为防止水池水质污染，水池溢流管一般设在泵房内，同时设置潜水泵排水池溢流水。按规范要求潜水泵集水池的有效容积不得小于最大一台潜水泵5min的流量。以排干溢流水为目的潜水泵的流量理应与水池溢流水量相同。但是溢流管的溢流量是很难确定的，溢流量是随溢流水位升高而增加的。为确定水泵流量只有以水池进水量为依据。下表为不同管径和压力下浮球阀进水量，供参考。

依据表1可以估算潜水泵的流量。试取DN100的进水管即使在室外压力仅为0.15Mpa的条件下其5min的流量就为

Q1=24.2×60×5=5.94m3;

在室外压力为0.3Mpa的条件下其5min流量达到

Q2=34.2×60×5=10.26m3;

摘要：一个好的工程产品是由设计与施工共同完成的，一个好的工程设计则需多个专业共同努力才能实现。本文从结构专业角度谈水工构筑物设计中的地下水位确定、伸缩缝设置、总体布置及设计与施工配合等问题，在贯彻国家技术经济政策的同时，做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量。

关键词：水工构筑物地下水位伸缩缝后浇带加强带

随着我国经济发展，国家对环境保护的日益重视，各地污水处理工程近年来逐年增多。作为配套的土建结构专业如何优化设计，在满足水工艺要求的前提下，既保证水工构筑物今后的正常生产使用，又降低工程造价，是设计、施工人员面临的共同任务。下面就设计中经常遇到的一些水工构筑物的问题，提出本人的看法。

1设计地下水位的合理确定

水池构筑物的设计与地下水位的标高密切相关。由于地下水位未掌握好而引起结构选型错误及抗浮不够等工程事故也时有发生。地下水位不仅与土建设计有关，与水工艺设计也有关。根据现行国家设计规范，地下水位应根据地方水文资料，考虑可能出现的最高地下水位[1]。一般设计均取用水文资料的最高地下水位。在50年设计基准期内，一般水工构筑物地下水可变作用的取用按“工程结构可靠度设计统一标准”原则确定，并不考虑罕遇洪水的偶然作用。但值得注意的是，有些工程地质勘察报告所提供的地下水位未能从地方水文资料分析得出，而仅反映勘测期间的地下水位情况。如果详勘在当地枯水期进行，所提供的地下水位标高将无法被设计取用，或导致结构计算的失误。设计人员应详实了解工程所在地的水文情况，对未满足设计要求的地质勘察报告要求予以补充。要求考虑当地有无暴雨、台风影响，会否出现由于地表水不能及时排除而引起的地下水位提高。水工艺设计人员，应结合对地下水位及地质情况的了解，与土建设计人员一起决定各构筑物的基底标高，综合工艺流程要求、土建造价、运营成本、投产年限诸多因素，制定总体方案及各构筑物方案，以求经济合理。例如当地下水位较高或地质剖面有流沙层时，水工艺设计者应考虑是否可适当抬高基底标高，减少浮力对结构影响及避开流沙层。

对设计在正常使用阶段池内均有水，仅在检修等特殊时段才排空的水池，可以根据实际情况，结合地方永文资料，确定一个合适的地下水位标高做设计地下水位，做到既保证使用阶段结构安全和不利情况抗浮安全，又能降低工程造价、节省工程投资的双赢目的。而这一切需要土建、水工艺设计人员共同讨论并采取一系列设计及操作措施来确保安全生产及设计意图的实现。

摘要：水池结构的设计有其特定的技术要求,如防腐抗渗等。设计时,先要进行各种不同的荷载组合,其次要进行强度计算、抗裂度和裂缝宽度验算等。只有这样才能保证水池结构设计的技术与经济合理性。笔者针对水池结构的特点,从设计与施工两方面,就水池结构的关键技术措施及方法进行了介绍,探讨保证水池结构设计技术的经济合理及施工的安全有效进行的方法。

关键词：水池结构；设计；施工

1水池结构的设计

1.1结构设计应符合的规定

各种结构类别、形式的水池均应进行强度验算。根据荷载条件、工程地质条件和水文地质条件,决定是否验算结构的稳定性。钢筋混凝土水池应进行抗裂度或裂缝宽度的验算。在荷载作用下,构件截面为轴心受拉或小偏心受拉的受力状态时,应进行抗裂度验算,在使用阶段荷载作用下,构件截面为受弯、大偏心受压或大偏心受拉的受力状态时,应进行裂缝宽度的验算。预应力混凝土水池还应进行抗裂度验算。

1.2荷载及荷载组合

1水池结构的设计

1.1结构设计应符合的规定

各种结构类别、形式的水池均应进行强度验算。根据荷载条件、工程地质条件和水文地质条件,决定是否验算结构的稳定性。钢筋混凝土水池应进行抗裂度或裂缝宽度的验算。在荷载作用下,构件截面为轴心受拉或小偏心受拉的受力状态时,应进行抗裂度验算,在使用阶段荷载作用下,构件截面为受弯、大偏心受压或大偏心受拉的受力状态时,应进行裂缝宽度的验算。预应力混凝土水池还应进行抗裂度验算。

1.2荷载及荷载组合

（1）各种荷载。

水压。这里指池内水压,是水池的主要荷载之一。现在习惯上将水池按满水来计算水压。这是因为:一方面很可能存在误操作而造成满池;另一方面今后工艺上有可能挖潜而超过原设计水位。

摘要：水池结构的设计有其特定的技术要求,如防腐抗渗等。设计时,先要进行各种不同的荷载组合,其次要进行强度计算、抗裂度和裂缝宽度验算等。只有这样才能保证水池结构设计的技术与经济合理性。笔者针对水池结构的特点,从设计与施工两方面,就水池结构的关键技术措施及方法进行了介绍,探讨保证水池结构设计技术的经济合理及施工的安全有效进行的方法。

关键词：水池结构；设计；施工

1水池结构的设计

1.1结构设计应符合的规定

各种结构类别、形式的水池均应进行强度验算。根据荷载条件、工程地质条件和水文地质条件,决定是否验算结构的稳定性。钢筋混凝土水池应进行抗裂度或裂缝宽度的验算。在荷载作用下,构件截面为轴心受拉或小偏心受拉的受力状态时,应进行抗裂度验算,在使用阶段荷载作用下,构件截面为受弯、大偏心受压或大偏心受拉的受力状态时,应进行裂缝宽度的验算。预应力混凝土水池还应进行抗裂度验算。

1.2荷载及荷载组合

摘要：水池结构的设计有其特定的技术要求，如防腐抗渗等。设计时，先要进行各种不同的荷载组合，其次要进行强度计算、抗裂度和裂缝宽度验算等。只有这样才能保证水池结构设计的技术与经济合理性。笔者针对水池结构的特点，从设计与施工两方面，就水池结构的关键技术措施及方法进行了介绍，探讨保证水池结构设计技术的经济合理及施工的安全有效进行的方法。

关键词：水池结构；设计；施工

一、水池结构的设计

1.1结构设计应符合的规定

各种结构类别、形式的水池均应进行强度验算。根据荷载条件、工程地质条件和水文地质条件，决定是否验算结构的稳定性。钢筋混凝土水池应进行抗裂度或裂缝宽度的验算。在荷载作用下，构件截面为轴心受拉或小偏心受拉的受力状态时，应进行抗裂度验算，在使用阶段荷载作用下，构件截面为受弯、大偏心受压或大偏心受拉的受力状态时，应进行裂缝宽度的验算。预应力混凝土水池还应进行抗裂度验算。

1.2荷载及荷载组合

摘要：本文从结构专业的角度谈谈对水池设计中所涉及的地下水位的确定、伸缩缝的设置、后浇带的作法及设计与施工配合等问题。

关键词：水池地下水位伸缩缝后浇带

随着我国综合国力的增强，城市的不断发展扩大，人们生活、工业生产和环境保护的需要，水池类构筑物工程的建设逐年增多。下面从结构专业的角度对水池设计所涉及的一些问题，谈谈本人的看法。

一、设计地下水位的合理确定

水池的设计与地下水位的标高密切相关。由于地下水位未掌握好而引起结构选型错误及抗浮不够等工程事故时有发生。根据现行国家设计规范，地下水位应根据地方水文资料，考虑可能出现的最高地下水位[1]。一般设计均取用水文资料的最高地下水位。在50年设计基准期内，一般水工构筑物地下水可变作用的取用按“工程结构可靠度设计统一标准”原则确定，不考虑罕遇洪水的偶然作用。但值得注意的是，有些工程地质勘察报告所提供的地下水位未能从地方水文资料分析得出，而仅反映勘测期间的地下水位情况。如果详勘在当地枯水期进行，所提供的地下水位标高将无法被设计取用，或导致结构计算的失误。所以设计人员应详细了解当地的水文情况，对未满足设计要求的地质勘察报告要求予以补充。要求考虑当地有无暴雨、台风的影响，是否会出现由于地表水不能及时排除而引起地下水位提高。土建设计人员应结合对地下水位和地质情况的了解，与水工艺设计人员一起决定水池的基底标高，综合工艺流程要求、土建造价、运营成本、投产年限等诸多因素，制定出方案。例如当地下水位较高或地质剖面有流沙层时，设计人员应考虑是否可适当抬高基底标高，减少浮力对结构影响及避开流沙层。

二、伸缩缝和后浇带的设置

1晋祠泉复流工程概况

晋祠泉出露于太原西边山断裂带悬瓮山脚下，属上升泉，是太原西山岩溶地下水的集中排泄点，泉口出露高程802.53~805.26m，距太原市城区25km。由于地下水长期严重超采和采煤排水，使晋祠泉地下水的补给系统遭到严重破坏，导致泉域断流。晋祠泉水的枯竭，给当地生态环境带来很大的影响。近年来，随着部分工矿企业置换利用黄河水，关闭所有中小煤矿，泉域内关井压采范围的扩大，以及汾河清水复流工程的实施，使得泉域内汾河渗漏段入渗补给地下水的水量逐年增加，地下水得以涵养，泉域内岩溶地下水位明显回升。晋祠泉自1994年4月30日泉水断流起，水位逐年持续下降。从2008年8月止跌回升后，2011年度岩溶水位回升6m。若有进一步的补水工程，地下水位继续回升，可使晋祠泉再度出流。2002年启动了晋祠泉水景观工程。

2工程建设必要性

明仙沟引蓄水工程是利用引黄清徐原水直供工程输水至明仙沟蓄水池，可补充晋祠泉域地下水并置换103号井供水任务的工程。为实现晋祠泉尽快复流，实施晋源区关井压采，确保关井压采后引黄供水的安全，在明仙沟内新建调蓄池，通过下渗向晋祠泉域补水，可对晋祠泉域复流起到促进作用。同时，根据可调蓄的水量，向晋祠泉域提供应急补水，可置换地下水部分供水任务。因此，建设明仙沟引蓄水工程尤为紧迫和必要。

3调蓄水池位置选择

在满足自流给用水户供水的前提下，调蓄池应尽可能围绕难老泉附近选址。晋祠泉附近为边山开阔区域，土地肥沃，是古晋阳城旧址区域，因此村庄及文物古迹比较密集，为避免征地移民，调蓄池应选在沟谷等人口和建筑物较为分散的区域。明仙沟位于距离难老泉泉眼上游1km处，根据该区等水位线图，晋祠泉主要由西北方向来的岩溶水补给，调蓄池位于西北方向，且距离近，故分析渗漏水会有相当一部分流向晋祠泉，对晋祠泉的恢复有促进作用。明仙沟控制流域面积5.446km2，50年一遇洪峰流量为64.6m3/s，100年一遇洪峰流量为81.4m3/s，洪水可自明仙沟调蓄池右侧排洪涵下泄，不影响补水和供水水质。明仙沟引蓄水工程取水口位于清徐原水直供工程迎宾路与滨河西路交汇处，分水口管中心高程767.184m，明仙沟沟顶高程1142m，沟口高程828m。沟长4.5km，地形高程828～1142m，平均纵坡6.6%，河谷底宽20～50m，向上逐渐开阔，河床覆盖层在0～6m左右。明仙沟沟窄坡陡，为得到较大的容量，必须修建相对高的坝体，但对下游晋祠古镇和赤桥村防洪不利，同时蓄水会破坏一定淹没范围内的植被。调蓄池蓄水后，可能存在塌岸等问题。根据《小型水库更新建设工程设计文件汇编》精神，本次在沟内下段河谷底宽最宽处（70m）选择适宜的调蓄池位置。