水池抗浮方案选择

　　摘要：某污水处理站水池出现上浮，分析水池上浮原因，采用井点降水、石灰挤密桩处理四周土体方法对水池进行抗浮处理。
　　关键词：上浮；地下水位最低控制线，井点降水；石灰挤密桩
　　一、工程概况及地质条件
　　
　　合肥市某污水处理站水池为长10m，宽6m，高5m全埋式贮水池，如图1所示:水池四周均为回填土，该水池的在设计时对地下最高水位未做充分考虑，抗浮不够，另外该水池所处位置偏低，旁边有一条比其标高2m的公路，施工时正逢夏季雨水多，公路排下的水使地下水位短时间内极速增高，水池自身抗浮不能满足要求。水池在空池（未注入水）的情况下出现上浮。
　　二、水池抗浮设计方法
　　水池的抗浮验算应按空池状况考虑,包括整体抗浮验算和局部抗浮验算两方面的内容。
　　（1）整体抗浮验算
　　根据《给水排水工程构筑物结构设计规范《GB50069—2002》的规定,当水池底面标高在地下水位以下,或位于地面滞水层内而又无排除上层滞水的措施时,应按下式验算水池的整体抗浮稳定性(如图所示):
　　≥（1）
　　式中Gtk——水池自重标准值,Grk——盖板自重标准值Gwk——池壁自重标准值,Gbk——底板自重标准值,Gsk——池顶覆土重标准值,γw——水的密度,H1——地下水顶面至池体底板的距离,A——算至池体底板趾边缘的水池底面积,Ks——设计抗浮稳定系数(即抗浮安全系数),一般≥1.05
　　在水池整体抗浮验算中,其抗浮部分只计水池自重和其上覆土重,并按标准值计算,不考虑设备重和池壁与土的摩擦力。
　　（2）局部稳定验算
　　对中间有柱子的封闭水池和多格水池,除应满足的整体抗浮稳定处,还应按下式验算其局部抗浮稳定性:
　　≥（2）式中gsk——池顶单位面积覆土重标准值,gsk=γshs,γs——覆土重，hs——池顶覆土厚度gck，gbk——池顶板和底板单位面积的自重标准值,Gck——单根支柱自重标准值,Acal——单根柱所辖的计算板单元面积,m2其余符号同公式（1）。
　　如果在抗浮设计中如果≤Ks或≤Ks，说明水池的设计不满足抗浮条件，水池在空池的条件下自身重力小于水浮力将会出现上浮，同时由于猛下暴雨致使地下水位突然增高，浮力增大，水池的自重不能满足抵抗浮力的要求弈会导致水池出现上浮。另外由于施工过程中没有严格按照水池施工方案施工，也可导致水池上浮。
　　鉴于以上水池上浮的原因，我们采用多样的水池上浮处理办法。
　　三、上浮原因分析
　　因水池一直处于待用状态，水池所处的位置周围地势比较高，水池处在局部较低处，加上春节前后雨水较多，导致周边雨水往水池处积聚，造成了水池处地表滞水丰富；其次现场地面无排水措施,积水无法及时排出，加上污水处理站工程尚未全面完工，场地施工仍有开挖现象,相应的防范措施不到位，雨水短时间内在复用水池四周积聚等原因，使地下水位超过抗浮验算的最低水位线4.21m，造成水池上浮。
　　四、水池上浮处理方案的选择
　　在处理水池上浮中通常对水池进行底板钻孔、向池内灌浆、底板外伸部分上添加浆砌毛石；采用抗浮桩的措施、对池壁加腋、降低地下水位来抗浮等。在对底板钻孔达到卸浮目的后，本文仅就采用井点降水和四周布加石灰挤密桩这两种处理方案从经济技术角度进行比较，加以考虑取舍。
　　（一）井点降水
　　井点降水法，它是在拟建工程的基坑周围设能渗水的井点管，配置一定的抽水设备，不间断地将地下水抽走，使基坑范围内的地下水位降低至设计深度。
　　（二）布加石灰挤密桩
　　小型石灰桩系用钢管成孔，钢管锤击下去以后，使桩间土挤密，石灰桩灌人时为生石灰，吸水后体积膨胀，桩间土被挤压密实，此外生石灰消化时要吸收水份，从而使软土中的含水量下降。单纯的生石灰灌注成桩，形成的桩体强度很低，但掺人适量的掺合料如粉煤灰、火山灰等，可以使生石灰的CaO物质和粉煤灰中的SiO2、A1203，等形成具有较高强度的水化硅酸钙，CaO、SiO2•(n+1)H20，其强度还随龄期而增长。在水池的四周布加小型石灰挤密桩，不但使水池周围的土体变得紧密，同时桩体自生形成的整体与粘土层共同构成了一个隔水层，防止从公路周围排出的水进入池底，从而起到了抗浮的作用。
　　水池的四周挖土，深1.5m，在回填土区域与原土层之间由北向南循序渐进，布加Ф150㎜、L=450mm小型石灰挤密桩，上表做0.5m厚3：7灰土防渗层，1m厚掺1：9石灰回填土压实，石灰桩灌入生石灰，生石灰吸水后体积膨胀，桩间土被挤压密实，与粘土层共同构成了一个隔水层，防止从周围地势较高地区排出的水进入池底。
　　
　　五、其它
　　井点降水法在施工过程中对于人工挖孔应注意涌水现象、涌沙现象、毒气现象和注意触电、坠物打击现象，及做好相应的措施。另外应加强对人工挖孔桩护壁质量的严格控制以避免因护壁质量缺陷所产生的安全事故。在采用该法施工时，应对施工人员的安全保护高度重视，想方设法采取有效的措施，杜绝人身安全事故的发生。
　　实际工程中地下水池浮起事故时有发生，应引起广大设计、施工人员的重视,采取切实可行的措施,确保地下水池的抗浮稳定性。实践证明池基坑开挖后应原槽浇灌，施工结束后应立即注水，使水池内外压力平衡，可以避免此类事故的发生。
　　
　　参考文献
　　1． 《给排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》CECS138:2002
　　2． 吴继梅《小型石灰挤密桩与砂石垫层联合处理软土地基》住宅科技2003年第2期26-27页
　　3． 陈幼雄《井点降水设计与施工》上海科学普及出版社2004年版
　　4． 孙昌玲等著：《土木工程造价》，中国建筑工业出版社2003年版。
　　5． 《建筑施工手册》中国建筑工业出版社2005

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