给排水结构设计规范范例

给排水结构设计规范范文1

关键词：钢筋混凝土；裂缝宽度；计算

Abstract: this article from the reinforced concrete crack width, the calculation with the basic theory, based on the concrete structure design rules "(GBS0010-2002) and the water supply and drainage engineering structures structure design rules" (GB50069-2002) concrete crack width in the comparison of the calculation method, this paper explains the above standard in the place of the similarities and differences of crack width, and combined with engineering example, the results calculated the analysis and comparison, water and wastewater engineering to explore the reinforced concrete structure crack width, the calculation model.

Keywords: reinforced concrete structure;crack width; calculation

中图分类号：TU37文献标识码：A 文章编号：

给水排水工程中的各种构筑物，使用时主要处于盛水或潮湿的环境下，因此在结构设计过程中防渗、防漏和耐久性是必须考虑的重要因素。为了确保结构具备良好的防渗、防漏性能，满足设计要求的耐久性，《给水排水工程构筑物结构》对在正常使用极限状态下钢筋混凝土构筑物构件的最大裂缝宽度限值做了严格的规定。最大裂缝宽度的计算就成为给水排水构筑物结构设计中十分重要的一个内容。随着新修订的《混凝土结构设计规范》(GB50010—2002)和《给水排水工程构筑物结构设计规范》(GB50069—2002)的颁布实施，两规范均对钢筋混凝土构件最大裂缝宽度计算模式进行了修订，本文将从钢筋混凝土裂缝宽度计算基本理论人手，对两种规范裂缝宽度验算模式进行比较，并结合具体的工程算例对计算结果进行比较分析，来探讨给水排水工程中钢筋混凝土结构裂缝宽度计算模式。

1裂缝宽度计算理论

1．1裂缝开展机制

由于混凝土抗拉强度很低，受拉性能较差，所以在荷载作用下极易开裂。由于受弯构件下部受拉钢筋与周围混凝土的受力情况类同轴心受拉构件，现以轴心受拉构件为例来研究裂缝开展机制。

最初混凝土受拉后，裂缝的形成是随机的。构件受力后，混凝土中拉应力超过几处薄弱截面混凝土的抗拉强度后就开裂，于是在裂缝处混凝土和钢筋之间产生滑移，混凝土应力为零，全部外力均由钢筋承受。在裂缝之间的混凝土仍能承受拉应力。这些拉应力是通过混凝土的黏结力从裂缝截面处的钢筋传递过去的。裂缝间的黏结应力分布情况及其大小就决定了裂缝之间钢筋和混凝土拉应力的分布。当外荷载继续增大时，在初始裂缝之间还可能形成新的裂缝，但裂缝间距只能缩短到一定限度为止。

1．2平均裂缝宽度计算

裂缝宽度是裂缝出现后，在两条裂缝之间受拉钢筋与相同水平处受拉混凝土伸长值的差值。因此，平均裂缝宽度即为该裂缝间钢筋平均伸长值与混凝土平均伸长值的差值，即

（1）

式中——平均裂缝宽度；

——纵向受拉钢筋截面重心水平处钢筋平均应变，；

——裂缝处钢筋的应变；

——裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数；

纵向受拉钢筋截面重心水平处混凝土平均应变；

——裂缝处受拉钢筋的应力；

——钢筋的弹性模量；

——混凝土自身伸长对裂缝宽度的影响系数，。

短期荷载作用下的最大裂缝宽度可由平均裂缝宽度乘以扩大系数求得，即

（2）

当考虑长期影响时，可再乘以长期影响扩大系数，即

（3）

1．3平均裂缝间距计算

假定两条初始裂缝位于截面A及C处，间距为，沿AB长度如能通过黏结力从钢筋中传递足够拉力到混凝土，使B处混凝土拉应力超过抗拉强度，则新裂缝在B处形成。可用下式表示

(4)

——有效受拉混凝土截面面积；

——混凝土开裂强度实测值；

——最小裂缝间距；

S——受拉钢筋横截面总周长；

——平均黏结应力。

从式(4)可知，当≥时，在B处会形成新裂缝，反之在B处不会形成新裂缝，说明裂缝间距在及之间变动，平均间距约为。

如果钢筋直径相同，，式中As是钢筋面积，d是钢筋直径，再用按混凝土受拉有效面积计算的配筋率代入（4），可得

（5）

试验表明，混凝土黏结强度大致与混凝土抗拉强度成正比。因此可取宁为常数，于是可得

(6)

式中是——经验系数。

在推导式(6)时，假定在即将出现裂缝的截面处，受拉区混凝土的拉应力是均匀的，然而实际的拉应力分布并不均匀。由于混凝土和钢筋的握裹，钢筋对受拉张紧的混凝土的回缩起着约束作用，离钢筋越远约束作用越小。因此，随着保护层厚度的增大，外表混凝土较靠近钢筋内芯混凝土所受的约束作用将越小。当出现第一条裂缝后，只有离开该裂缝较远处的外表混凝土拉应力才能增大到混凝土的抗拉强度，这时才可能出现第二条裂缝，亦即裂缝的间距和混凝土保护层的厚度有关。因此，在确定平均裂缝宽度时，必须考虑保护层厚度的影响。如果再计及钢筋表面特征因素u后，式(6)可变为

（7）

式中c——混凝土净保护层厚度；

k2——经验系数；

——与纵向钢筋表面特征有关的系数。

2两种规范裂缝宽度计算公式的比较

2.1《混凝土结构设计规范》(GB50010—2002)的算法

钢筋混凝土受拉、受压、受弯构件，按荷载效应的标准组合并考虑长期作用影响的最大裂缝宽度按下式计算：

（8）

（9）

（10）

2．2《给水排水工程构筑物结构设计规范》(GB50069—2002)的算法

受弯、大偏心受拉或受压构件的最大裂缝宽度，按下式计算：

（11）

（12）

给排水结构设计规范范文2

关键词：尾矿库排水管；结构验算；加固

1 前言

四川省某铁矿综合利用工程尾矿库工程，2009年完成初期工程施工。初期坝为碾压式堆石透水坝，最大坝高47.8m，初期库容占满后，采用尾矿砂筑坝，设计总坝高242.8m，依照《选矿厂尾矿设计规范》（ZBJ1-90）以及《尾矿库安全技术规程》（AQ2006-2005）的规定，尾矿库为二等库，主要构筑物等级为二级。

2 排水管荷载计算

2.1计算断面的选择

根据设计院提供的尾矿库设计总平面图，沿排水管中心轴方向，绘制了尾矿库排水管纵剖面图，见图1。桩号0+000.00～1+209.23之间的排水管管径为2.5m，桩号1+209.23～1+708.57之间的排水管管径为2m，结构验算选取断面A、断面B、断面C。

断面A所在的桩号为1+132，该断面的特征是垂直尾矿砂厚度最大，排水管管径为2.5m，断面B所在桩号为1+209.23，该断面位于2.0m管径排水管首端，是近500m长的2.0m管径排水管上覆尾矿砂厚度最大的断面。断面C所在桩号为0+138，该断面位于初期坝最大坝高断面之下，上覆盖材料为堆石。

2.2材料参数

2.2.1铁矿尾矿砂弹性模量

2.2.3排水管基础弹性模量

根据业主提供的排水管纵剖面图及岩土工程勘察报告，确定了排水管基础的有关力学指标：

断面A（桩号1+132）排水管座落于正长岩上，压缩模量Es=为1.8×104MPa；断面B（桩号1+209）排水管座落于正长岩上，压缩模量Es=为1.8×104MPa； 断面C（桩号0+138）排水管座落于坡洪积粉质粘土（②1）上，坡洪积粉质粘土基础厚度约为7m，压缩模量为6 MPa；。

拟定正长岩与坡洪积粉质粘土的泊松比ν为0.3，根据式2.2，确定正长岩与坡洪积粉质粘土的弹性模量分别为1.56×107kpa和5200kpa。

2.2.4回填土弹性模量

设计要求现浇排水管后，用原土回填开挖沟槽，参照《给排水工程管道结构设计规范》（GB50332-2002）附录A及施工时原土回填的原则，确定了回填土的弹性模量。

断面A与B排水管基础为正长岩，施工时一般采用开挖土回填，回填土中砂砾、碎石含量很高，根据《给排水工程管道结构设计规范》附表A.0.2-1，确定回填土的弹性模量为15000kpa。

断面C排水管基础为坡洪积粉质粘土（②1），施工时一般采用开挖土回填，假定回填土比基础原状土弹性模量略小，确定回填土的弹性模量为5000kpa。

2.2.5材料参数汇总

计算模型中各分区材料物理力学指标参数汇总表1。

2.3荷载计算结果

为了分析不同沟埋深度及筑坝方式对土压力的影响，划分个工况，各工况说明及计算目的见表2。

注1：排水管水压力从排水管中心位置计算；

注2：垂向土压力系数指管顶垂向压力与上覆土层理论重量之比。

3内力计算

通过有限元计算，获得各单元高斯点应力，为了套用规范进行强度复核，将弹性力学有限元应力计算结果转换为结构内力。对于排水管，计算了典型截面（图2）的弯矩、剪力、轴力，结果如表4。

4.1强度复核

4.1.1确定大小偏心

根据表4内力计算结果可以看出，构件同时受弯、剪、压的作用。按照受压构件考虑，各构件受理状态可能是小偏心或大偏心受压。因此要先确定构件大小偏心受压状态。先假设为大偏心，计算受压区高度x，若x≤0.55h0，则构件为大偏心受压构件，反之为小偏心受压。

根据受力状态计算受力结果，各部位受力状况见图3。

图3 各工况受压状况判断结果示意图

4.1.2构件正截面受压承载力

4.2偏心受压构件斜截面受剪承载力

对于设计排水管，如图4，在1/4拱圈（450）部位配置了3道箍筋，箍筋型号为HPB235，箍筋间距为横向200mm，纵向110～125mm，钢筋直径12mm，在侧壁部位设置了一道箍筋，箍筋型号为HPB235，箍筋间距纵向为300mm。其余部位未设置箍筋。通过内力计算可知，在拱圈中心截面剪力较大，为了校核斜截面受剪承载力，计算了截面Ⅰ（350部位，无箍筋）和截面Ⅱ（550，无箍筋）、截面Ⅲ（450，有箍筋）的斜截面受剪承载力（图4），结果见表6。

从上述计算结果可以看出，断面A和断面B的截面Ⅱ，均没有配置箍筋，在两种工况下剪力均比较大，斜截面抗剪承载力安全系数均小于规范允许值。

断面C的截面Ⅰ和Ⅱ，因轴力偏小且剪力较大，没有配置箍筋，在两种工况情况下斜截面抗剪承载力安全系数均非常低，远小于规范要求的安全系数。排水管在这些区域将可能产生剪切破坏。在配置了箍筋的区域，如截面Ⅲ，斜截面抗剪承载力可满足规范要求。

5加固设计方案

针对计算结果，确定在排水管内侧增加纵向HPB335钢筋，钢筋直径25mm，间距200，箍筋为HPB335，直径20mm，间距200，混凝土采用C30/P8，加固厚度200mm。加固部位为K0+63.5M～K0+244M段。

6 结束语

该管涵加固工程，加固长度180.5m，2009年12月施工， 2010年3月完成，加固质量良好，运行至今，未出现其他裂缝。

参考文献：

[1]四川省某铁矿综合开发利用工程岩土工程勘察报告.（R）四川省蜀通岩土工程公司.2007年

[2]四川省某铁矿综合开发利用工程岩土工程勘察报告（补充勘察）（R）.四川省蜀通岩土工程公司.2008年

给排水结构设计规范范文3

关键词：市政给排水；管道设计；优化设计

引言

城市普遍存在水质污染的问题，致使城市水环境遭受到严重破坏，水质型缺水的区域不断扩大，水资源供需失衡，这一问题已对城市中居民的生活，健康及城市现代化进程构成了危害，严重威胁到城市的水系统以及城市的可持续发展。随着城市化进程的发展，城市市政自来水给排水工程是城市举出设施的重要组成部分之一，如何降低市政自来水管道减少爆管漏水等问题带来的水资源的浪费，有效提高城市自来水供排水管道的效率和输水能力，为城市居民日常生活和城市建设提供经济实惠、安全可靠的水资源保障，如何改善市政自来水给排水管道的设计是必要的。

1.市政给排水工程的结构设计

1.1市政给排水工程的结构设计

在市政给排水工程中，根据工程的埋设深度。工程管道规格、材质以及地下水位和试验压力等综合指标，对管道的强度和刚度进行计算及复核，提供给排水的管道等级、壁厚以及结构配筋图。通常采用的加固措施有混凝土、管廊包管等，对于一些必须要满足刚度和强度要求的管道应该及时采取加固方法来进行加固，而且在施工过程中根据计算采用具体的加强加固措施，加固的具体方法和方式应根据经济指标和实际情况来确定。

1.2市政给排水工程的结构形式

在市政给排水工程中，排水专业确定管道的结构形式，一般来说，结构专业应根据管道的工作环境。结构用途以及水文地质情况等经济指标等从专业角度提出参考意见。特殊地段以及特殊情况的非承压管也采用钢管等形式当污水管道；而对于口径较大时应采用现浇钢筋混凝土箱涵，或采用盾构结构形式。

2.市政给排水管道对于城市的意义

在市政基础设施建设和完善中，给排水管道的铺设和维修护养对城市有着极其重要的影响。给水管道关系整个城市的生活和工业用水的供给，而排水管道则关系城市污水的排出和雨水等可能造成市内积水的多余水量及时排空。在这样一种背景下，市政给排水工程的完善程度和施工质量对城市居民生活将会产生重要的影响。

另外，市政管道的铺设有些是在城市生活区和工业区划定建成后或者建设过程中开始施工，在不破坏原有市政建筑的前提下完成新的给排水管道的铺设，便对施工技术提出了一定的要求。同时，给排水工程质量的要求也必然要求我们加强对施工技术的严格控制。只有在高质量标准要求下完成的工程才能减少使用过程中的一些问题，从而减少给排水工程维修护养的经济成本。

3.市政排水管网优化设计

3.1管线的平面优化布置

排水管网的布置原则是既要使工程量最小，又要使水流畅通、节省能量。正确的定线是合理经济的设计管网的先决条件。定线的基本原则是：干管支管的设计尽量采用直线布局，不要拐弯；定线应尽量利用地势，使污水在重力作用下流入污水厂；设计时应尽量减少管道埋深；在管道的中途尽量减少提升泵站的设置。在早期的研究中，设计方法为假定每一段管径相同，以挖方费用为优选依据，选择一初始布置方案，然后通过算法逐步进行调整。后来又引入了排水线的概念，将排水区域内与最终出水口节点相距同样可行管数的节点用一根排水线连接起来。这样把问题转化为最短路问题，可用动态规划法求解。但此方法把寻优的范围被，使人们在设计过程中很容易把最优方案排除。后来，人们把城市排水系统排水布置抽象为由点和线构成的决策图，从图论中寻找方法。1986年发展到利用三种权值来解决问题。三种权值是各管段地面坡度的倒数；各管段的管长；各管段在满足最小覆土条件下，按最小坡度设计时的挖方量。分别对这三种权值运用最短路生成树算法求管线平面布置方案，再进行管径、埋深和提升泵站的优化设计，最后取投资费用最小的平面布置方案作为最优设计方案。

3.2已定平面布置下的管道系统优化设计

排水管道优化设计主要是指：对于某一设计管段，当设计流量确定后，在满足设计规范要求的管径和坡度的多种组合中，取得管材费用与敷设费用的平衡。在排水管线平面布置已定情况下，对于管段管径，埋深的优化设计，国内外做了大量研究工作。

（1）线性规划法和非线性规划法。a线性规划法，是针对排水管网设计计算中的约束条件和目标函数的非线性，分别用其一级泰勒公式展开式代替，用线性规划的解作为问题的近似解，反复迭代，使迭代序列逼近非线性规划的最优解。缺点是把管径当作连续变量来处理，存在计算管径与市售管径不一致的矛盾，且前期准备工作量大，以后发展的整数规划法，虽然在一定程度上解决了线性规划的缺点，但是其整型变量比较多，难以求解。b非线性规划法适应了计算模型中目标函数和变量的非线性特征，可以优化选择管道的直径和埋深，但极大了目标函数和约束条件的形式。

（2）动态规划法。动态规划法是目前国内外比较常用的一种方法，基本思想是把排水管道设计看作一个多阶段的过程，通过对设计过程进行阶段划分来对管道进行优化设计。其应用主要分为两方面。a以节点埋深为状态变量，通过坡度决策进行全方位搜索。其优点是直接采用标准管径，结果与初始管径无关，且能控制计算深度，但要求状态点之间的埋深间隔很小，使存储量和时间间隔大为增加。因此在此基础上引入了拟差动态规划法，在动态规划法的基础上引入了缩小范围的迭代过程，但应用有一定的局限性。b以管径为状态变量，通过流速和充满度决策。由于可使用的标准管径数目有限，因此在计算速度和存储量上都有很大优势。以后又发展出了可行管径法。此法使优化计算精度得以提高，并显著减少了计算工作量和计算机存储量。尽管动态规划法是解决多阶段决策问题的一种有效方法，但在排水管道系统设计计算时，前一段的设计结果将直接影响到后续管段设计参数的选用，因此利用动态规划法求出的污水管道优化设计方案也并不一定是真正的最优方案。

（3）直接优化法。直接优化法是直接对各种方案或可调参数的选择设计计算和比较来得到最优解，具有直观和容易验证的优点。主要方法有：a电子表格法是一种启发式的费用估算方法，允许用户寻找最小费用设计，能得出比动态规划法要好的结果而且更符合设计规范的要求。b两相优化法是设计流量确定后，在满足约束条件的前提下，选取最经济流速和最大充满度进而得到最优管径和最小坡度，最大限度地降低管道埋深.直接优化法的算法与人工算法基本相同，但受设计人员的能力所限，所得结果不尽相同，所以所求结果不一定是最优解。

（4）遗传算法。遗传算法是进化算法一个分支，是模拟生物学中的自然遗传变异机制而提出的随机优化算法。遗传算法在解决中小型管道系统优化设计问题时可以求得最优设计方案。但解决大型管道系统问题时，只能求得趋近于最优解的设计方案，在排水管道系统优化设计中，不论采用何种方法，都以设计规范为基本要求，同时使费用达到最小。

4.结束语

在整个市政基础建设工作中，各专业一环扣一环，最重要的是市政排水管道工程是隐蔽工程，维修起来比较麻烦，有的甚至是无法维修，并且维修费用较大，因此，在设计施工过程中，必须有效避免这些常见问题，加强对排水管道工程的质量控制，消除工程质量缺陷，切实保障人民的利益。

参考文献：

[1]韦从胜，蒋全华.市政给排水管道设计[J].技术与市场，2011，（7）.

给排水结构设计规范范文4

关键词： 管桩；水池设计；间距

前言

预应力高强混凝土管桩在土木工程很多方面都有应用，单桩承载力高是其一大特点，为了减少桩基相互影响，各种规范都对管桩的最小间距做出了规定。水池做为常见的给排水构筑物，体型简单，荷载相对均匀，在软土地基中采用PHC桩作为水池结构基础亦有广泛应用。在行业内相关规范中，根据成桩工艺和地质土层情况不同，对PHC桩最小桩间距做了明确规定，但对最大桩间距未给出布置要求。在水池的基础设计中，如何确定管桩的最大间距，本文进行了一系列探讨。

1 管桩间距在各个规范中的规定

为避免管桩尤其是挤土类管桩在前后施工过程中的互相影响，《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）和《锤击式预应力混凝土管桩基础技术规程》DBJ/T 15-22-2008均对最小间距必须进行。

在软土地基的水池工程设计中，许多水池荷载较为均匀，对地基承载力要求比较低，采用管桩基础主要是为了控制沉降，单纯根据承载力计算布置的管桩间距偏大，如何控制最大间距需进一步讨论。

2 设计资料

本工程为广东省中山市某污水处理厂，以厂内构筑物二沉池为例。二沉池内半径20m，池深4.9m，最大运行时水位深度为4.4m，要求正常运行时地基承载力不小于59KPa。根据勘察报告资料，场地等级为中等复杂场地，地基等级为中等复杂地基，本工程的建筑设防水位建议按设计地面考虑。

基础采用锤击式预应力混凝土管桩，选用“《预应力混凝土管桩》（10G409）”中“PHC 400 AB 95-30a”，桩尖采用十字形，管桩桩端进入（4-2）强风化岩深度不小于1.8m。

3 最大桩间距计算过程

根据《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》CECS ；（2）桩基础竖向抗拔力要求；（3）底板受桩基础冲切力计算；（4）桩身抗拉承载力计算；（5）桩身抗压承载力计算等方面综合确定，取计算结果中的最小值作为桩基础布置中的最大桩间距。

根据地质勘查资料，拟采用桩长30m直径400mm的预应力混凝土管桩作为本构筑物基础，假定桩基础按正方形布置（横纵方向间距一致）进行计算。

3.1 桩基抗压承载力计算

3.2 桩基础抗拔承载力计算

经计算，考虑桩基础抗拔承载力确定最大桩间距为dmax=3.0m。

3.3 底板抗冲切计算

设计底板采用C30级混凝土，厚度500mm，底板下皮混凝土的保护层为50mm，钢筋直径20mm，根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2010中6.5.1-1式计算底板抗冲切承载力为

根据计算得出考虑桩基础抗压承载力确定最大桩间距为dmax=4.5m。

3.4 桩身抗拉承载力计算

经计算，考虑桩身抗拉承载力确定最大桩间距为dmax=4.6m。

3.5 桩身抗压承载力计算

经计算，考虑桩身抗压承载力确定最大桩间距为dmax=6.2m。

3.6最大桩间距的确定

以上各项计算结果如下表所示，经比较当控制满足桩基础抗拔承载力要求时，最大桩间距需控制在3.0米以内，间距最小，故综合确定本水池最大布置间距不得大于3.0米。

4 结束语

预应力高强混凝土管桩在水池结构桩基础设计应用中，管桩最大桩间距需根据桩基抗压承载力、桩基抗拔承载力、底板抗冲切承载力、桩身抗拉承载力、桩身抗压承载力等多方面综合考虑，取各项因素计算所得桩间距的最小值作为最大桩间距的控制标准，以达到确保水池结构安全和控制地基处理造价的目的。

⒖嘉南

[1]JGJ94-2008.建筑桩基技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社.

[2]DBJ/T 15-22-2008.锤击式预应力混凝土管桩基础技术规程广东省标准.

[3]10G409.预应力混凝土管桩[S].国家建筑标准设计图集.北京：中国计划出版社.

[4]CECS 138：2002.给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程[S].北京：中国工程建设标准化协会.

给排水结构设计规范范文5

关键字：沉井；设计要点；中风化；软硬不均；设计；

0引言：沉井，顾名思义，是一种在地面上制作、通过机械或人工取除井内土体的方法使之沉到地下某一深度的井体结构，具有井壁同时兼做基坑坑壁支撑的特点。广泛用于取水构筑物，矿山竖井，桥墩等。

1工程概况：本工程水泵站均采用沉井工法，为墙板地下结构，结构使用年限为50年，建筑结构的安全等级为二级，沉井底部受力层在不同区域为粉质粘土层、全风化层、中风化层。墙身采用C30强度等级的混凝土，采用C20素混凝土封底砼。

2.1设计要点：

一、场地选择：沉井应选择在平坦开阔的地方，如是斜坡地要防止不均匀土压力，避免选择在地质不均匀的地方，在一定范围内不得有现状建构筑物，地下不得有现状管线等，本文提到的沉井规划可利用场地较小，泵站设置在规划红线区域内的中间位置，避免对周边市政路和房屋产生影响，泵站周边设置厂区路。

二、施工方法选择：沉井的施工方法应根据工程地质和水文地质资料结合施工条件决定，从地质报告及地质资料分析，详表一，泵站局部出现强透水层，有可能出现流砂或补给水量很大而排水困难，故从地质情况分析宜选择不排水下沉，但不排水下沉工期长，费用高，由于透水层较薄，可采取止水措施解决，故最终选择“排水沉井+搅拌桩止水”的工法，详表二，沉井四周土的破坏棱体范围，一般可按下式估算：L=Htg（45-(Φ/2）)，为防止下拉荷载引起断桩，搅拌桩与沉井壁的应保持不小于L的安全距离。罗村沉井穿越土层全周长皆为透水层（珠三角地区的淤泥仍可定义为透水层），由于止水效果是排水下沉的关键，大范围止水效果存在风险或不理想，故选择不排水下沉。

三、制作沉井前的准备：表层土较为软弱的情况下，场地应先换填表层松散土1m～2m，使得上部压力扩散至软弱层后小于软弱层的承载力，换填材料一般为粗砂；由于刃脚面的面积较小，容易对下部土体产生下切力，刃脚之下可选择枕木扩大其接地面积，也可根据实际情况，选择砖砌扩大刃脚或砼块与砖砌刃脚相结合的方式，详图一，且应结合第一节井壁重量来计算枕木接地面积、混凝土垫层厚度等。砖砌刃脚和混凝土垫层不宜过大过厚，否则凿除时间过长，容易导致沉井初沉阶段即倾斜。

四、下沉次数的确定：一般地，分次下沉次数应根据沉井的高度、施工条件、

地基承载力、下沉系数、下沉稳定系数、下沉过程中刃脚每次停顿的目标土层等确定，每节沉井的高度仍需结合浇捣混凝土的高度决定，一般应控制在3m～5m，。

图一：刃脚支承方式

枕木支承扩大刃脚 砖砌支承扩大刃脚 砼块与砖砌联合扩大刃脚

表二 泵站和南村泵站关于沉井与基坑的比较

施工工法 造价 工期 对环境影响 对周边建（构）

筑物影响

不排水沉井 中等 中等 小 中等

排水沉井+

搅拌桩止水 低 短 中等 小

钻孔桩+旋喷桩支护开挖 高 长 大 大

表一：三个泵站地质剖面图

长洲岛污水泵站地质 南村污水泵站地质 罗村污水泵站地质

六、壁厚的确定：1、受力需要：壁板厚度应有一定的刚度和强度，排水下沉的壁厚主要来自外水土压，封底前可截取一延米的水平闭合框架计算，封底后参照设计水位和土压力按单块板或水池结构计算，不排水下沉的沉井，封底前按外土压力加2～3m水头差压力，同样截取一延米的闭合框架计算，封底后同排水下沉。砂、砂质土按水土分算，粘土、粉土、淤泥质土可按水土合算。2、下沉需要，下沉系数应大于1.05，依靠自重克服其摩擦力，但应与配重相结合考虑，太重时，下沉系数过大，不利于下沉稳定，下沉稳定系数一般控制在0.8~0.9。3、抗浮要求，南方地区的沉井由于地下水较高，适当的壁厚，可抵抗浮力的作用，并有可能降低配筋率。4、抗渗要求，井壁靠自身混凝土抗渗，水头差较大时，对应抗渗系数应有最小的壁厚要求。5、抗拉断验算要求，当刃脚掏空，井壁仅靠与土之间的摩擦力维持平衡，井壁产生竖向拉力。

七、沉井的常见构造，1、沉井的长宽比一般不大于2.0，重心居中，分隔对称，刚度对称且无薄弱环节；2、刃脚根据土质软硬程度选择不同的形式，详图二；

图二：刃脚大样

干封底型 常用型 减摩型 硬土型 清障型

3、刃脚踏面宽度可随土层软硬调整，软土一般在0.4~0.6m，硬质土一般在0.15~0.3m取值；4、为确保突沉时人身安全，斜面与水平面的夹角一般在50°~60°；5、刃脚内侧和凹槽在下沉前应凿毛，以利于新旧混凝土的结合防渗漏，凹槽深度在150~200mm为宜，过大，则削弱井壁，过小，则抗渗和抗剪能力降低；6、沉井内受力钢筋的混凝土保护层厚度不应小于35mm，计入磨损对保护层的影响；7、刃脚竖向钢筋应设置在水平向钢筋的外侧，并锚入根部以上；8、沉井壁板在底板厚度范围内设凹槽时，其深度不宜小于150mm；9不设刃脚的底梁和隔墙的底面距沉井刃脚底的距离，不宜小于500mm，主要是避免顶到土层影响下沉；10、南方地区地下水丰富，封底混凝土可能因各种原因与刃脚和壁板接触不好，导致部分地下水会渗过封底砼对新浇筑的底板产生压力进而破坏，故偏于安全的设计是多设置若干道砂滤罐，有横隔墙分开的区域，应分别设置砂滤罐，详图三。

图三：滤股大样图

2.2设计计算的主要内容：

结合三个具体的沉井实例，进一步阐明沉井的技术要点。

一、 平面尺寸与高度满足给排水工艺要求，由于沉井为矩形容易下沉，故有些进

水泵站工艺虽只需“手榴弹”型已可满足使用要求，但设计应做成矩形才方便下沉施工，多余部分为中空，里面一般是填土帮助抗浮，且一般在里头设置爬梯方便安装和检修管道，详图四。

图四：泵站外部尺寸调整

二、 地基承载力验算和地基变形验算：三个沉井持力层分别为强、中风化层和粉

质粘土，粉质粘土地基承载力特征值160Kpa，经过深度修正承载力值可超400 Kpa，满足设计要求。

三、 抗浮验算：罗村沉井为不排水沉井，施工阶段抗浮出现在封底后抽干里面的

水浇注底板，规范要求不计摩阻力的前提下抗浮稳定系数应大于1.，计算得到抗浮系数为1.015，满足，如此时不能满足则应适当降低井外水位，超深沉井可适当计入摩阻力的有利影响，施工阶段如满足抗浮则使用阶段一般能满足，因顶板、泵基础、池内最低水位的水及上部结构等对抗浮有帮助，验算得到抗浮系数为1.19，满足《给水排水构筑物设计规范》关于抗浮系数大于1.05的要求；使用阶段抗浮出现在上部土建结构完成后，此时继续借助井点降水已不可行，必须自身重力能够抵抗水浮力，故底板往往须用拉筋与封底砼可靠连接，局部格室设置成填土（素砼）区，如图四。南村沉井和长洲岛沉井周围有搅拌桩一圈，排水下沉的沉井，可不验算施工阶段抗浮，由于有上部结构，经验算满足使用阶段要求。

四、 下沉系数与下沉稳定系数：下沉稳定与否直接关系到沉井施工的成败，是沉

井计算的重中之重，下沉系数须满足kst≥1.05，

kst＝（Gk-Ffw，k）/ Ffk，式中

kst―下沉系数，Gk ―沉井自重标准值（KN），Ffw，k―下沉过程浮托力标准值（KN），Ffk―井壁总摩阻力标准值（KN），fk――单位摩阻力标准值（Kpa），

当下沉系数过大，或遇到淤泥等软弱土层时，须验算下沉稳定计算，下沉稳定系数需满足0.8～0.9，kst,s＝（Gk－F’fw，k）/(F’fk+Rb)，Rb为沉井刃脚，隔墙和横梁下地基土极限承载力之和（KN）；罗村沉井下沉至某段为淤泥，反复调试下沉稳定系数仍过大，最后采用沿着刃脚周长一圈每隔若干米施工一根搅拌桩，搅拌桩水泥参入量为一般承重型搅拌桩的四分一，以避免压断桩，根据复合地基承载力计算，改善后地基承载力应从淤泥提升至淤泥质土等级，验算后满足下沉稳定要求，南村沉井下沉至某段时，遇到中风化层，长洲岛沉井局部微风化层，设计时预先将刃脚宽度尽量取低值，外加角钢保护，接触中风化的部分壁板涂抹剂已可满足，接触微风化的壁板宜预埋循环注浆管，以减少摩阻力并适应平面上的软硬不均，另外，还将刃脚做成图二所阐述的“减摩型”，并在施工图注明必须先挖硬质土，才挖软质土，逐层开挖，最终三个沉井都顺利下沉到位。

五、 刃脚计算：方形沉井和圆形沉井计算公式不同，刃脚计算按成因分成两种工

况，第一种工况为下沉至设计标高，刃脚内侧全部挖空，在水土作用下刃脚向内弯曲，套用公式M=(2qB+qA)h12/6计算出弯矩，并对应刃脚有效计算截面进行配筋，第二种工况为下沉时，自重在刃脚踏面和斜面上产生的垂直反力和水平推力，刃脚向外弯曲计算。

小结：沉井是一种特殊的结构，有其独特的优点，不但可以作为外壳部分，而且挖土下沉的过程中可作为开挖支护，省去了开挖支护的费用，沉井对周围建筑物影响小，施工方便，深度越大，则沉井的优点就越为显现，熟悉掌握沉井的设计要点与技巧，结合现场情况与施工条件，提前确定施工方案，再按既定方案分别从施工阶段和使用阶段核算，另外，沉井只要做好措施能适应淤泥甚至微风化地质，适应土层较广，值得重视的是，钻探资料应齐全且适当加密，它是沉井成功的先决条件，另外，沉井还是一项实践性很强的施工技术，设计应结合新技术的特点进行针对性优化。

参考文献：

[1] 协会标准：给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程 （CECS 137：2002）

[2] 葛春辉 钢筋混凝土沉井结构设计施工手册 中国建筑工业出版社

[3] 国家规范：混凝土结构设计规范（GB50010-2002）

[4] 国家规范：给水排水工程构筑物结构设计规范（GB50069-2002）

[5] 国家规范：建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）

给排水结构设计规范范文6

【关键词】注水泵；噪声污染；治理技术

采油三厂文明寨、卫城、马寨注水泵房分别有DF250多级离心泵4台、DF150多级离心泵2台、DF400多级离心泵1台，相应配套1800KW、1250KW、2500KW电机，注水设备间距1.5m-2.0m，空间相对狭小，由于没有自动化监控装置，操作人员每隔1h需对设备巡回检查、录取数据一次。卫6号增注站在敞棚泵房内装有3ZY-8/37柱塞增注泵2台、3ZY-8/45柱塞增注泵1台，配套电机均为75KW。每2h需对设备巡回检查、录取数据一次。

由于文明寨、卫城、马寨注水泵房、卫6号增注站投运近20年，初期建设时未考虑噪声防治，离心泵、柱塞增注泵运行时产生噪声较大，距泵及电机1m处，测得噪声等效声级在97-101dB（A）左右，泵房隔壁的值班室测得噪声等效声级在75dB（A）左右，机组噪声超过了《GBJ87-1985工业企业噪声控制设计规范》的规定和卫生部及国家劳动总局颁布的《工业企业噪声卫生标准》的要求，造成了较为严重的噪声污染，对其采用降噪技术进行治理，十分必要。

1、噪声产生原因分析

1.1噪声特点

；噪声频带宽，大多呈现在中频段，远传能量强；多台机组运行时，产生噪声叠加、反射，三台机组会产5-7dB（A）的叠加噪声。

1.2噪声源分析

。

2、噪声治理原则

；治理后不影响设备功率和和正常运行，不影响工人日常操作和维修；选用声学材料符合国际ISO9000、ISO14000认证，本体无污染、吸声、消声、隔声性能良好的环保材料；方案设计优化，对噪声源的关键部位、传播途径进行重点治理，性价比高。

3、注水泵房加装隔声罩体技术

隔声罩体分为三个部分，第一部分为电机隔声罩体，第二部分为连接段隔声罩体，第三部分是水泵隔声罩体。

3.1隔声罩体设计

3.1.1隔声罩降噪量、外隔声量计算

根据现场测得噪声频谱分析和注水泵、泵房规格尺寸，隔声罩的厚度为100mm，隔声罩面板为A3/δ1.5表面平整的冷轧板，隔声罩内孔板为A3/δ0.75，Ф3mm孔镀锌不锈钢孔板内装槽形钢骨架高分子符合材料阻尼层，装填容重为15-20Kg/m3，高分子材料的吸声系数为0.90-0.98，隔声罩平均吸声系数为0.8-0.9，则降噪量ΔL=10log10(0.8-0.9)/0.02=16-17 dB（A）。

隔声罩结构设计的降噪能力系数为0.6，则计算隔声罩外隔声量ΔTL，

ΔTL=TL+10log1010a=29+10log100.6 =27 dB（A）。

3.1.2机组设备降温

注水泵运行时部件温度要求为：机组轴承部位使用温度≤80℃，冷却水温不超过30℃，电机使用温度低于75℃。加装隔声罩后，对冬季电机机组运行有利，而夏季必须考虑是否会因温度过高降低电机绕组绝缘，要加装一定功率的通风装置。

物体对流散热效率A=6.31V0.656+3.25e-1.91V

式中：V-冷却气体流速m/s，e-自然对数的底。

所需冷却空气量Q的计算：Q=860*N*A/0.24(t2-t1)÷r

式中：Q -冷却空气量，m3/h N-电机的功率KW

A-散热系数

t1-隔声罩外空气温度 ℃ t2-隔声罩内空气温度 ℃

r-空气容重，1.2Kg/m3

以1800KW的电机为例，将数据带入公式，则Q=860*1800*0.05/0.24(65-35)÷1.2=58 m3/h

根据计算结果，选用风量为8667-12812m3/h、全压为168-323Pa、功率为1.1Kw的防爆轴流风机。

3.2 电机隔声罩体

罩体在地面用基础固定，可拆装、不影响电机维修。电机前有检修门，门上半部为透明观察窗，下半部分为隔音吸音层；电机侧面有仪表观察窗，仪表阀门对应位置有隔声门；水冷电机在罩体一侧加进风口，顶部加排风口，风冷电机顶部排风口与原来排风系统连通。

4、增注站噪声治理措施

在柱塞泵原敞棚结构的基础上，利用原敞棚钢支架建造彩钢型隔吸音房，前墙面设置外开式隔声门、双层开启式铝合金隔声窗与进风消声器、顶部安装排风消声器，侧墙设置防盗双层开启式铝合金隔声窗，在增注泵之间布置移动式高效隔声屏。

5、噪声治理技术实施

2006年-2007年在文明寨、卫城、马寨注水泵房、卫6号增注站实施了注水泵房加装隔声罩体技术、增注站噪声治理措施，安装了注水泵房隔声罩体7套，增注站彩钢隔音吸音房1套。

监测结果表明：噪声等效声级为72-77 dB（A），机组噪声低于《GBJ87-1985工业企业噪声控制设计规范》的规定和卫生部及国家劳动总局颁布的《工业企业噪声卫生标准》的要求，与降噪技术实施前相比：噪声等效声级下降了22-26dB（A）。

降噪项目符合消防、防爆、防雷、防静电、通风、给排水等安全生产方面的规范和要求：安装的隔声门及推拉隔声门中间小隔声门均采用外开启式，符合设计规范要求；材质采用阻燃环保材料，消防给水、消防栓等消防设施的配置仍采用原有系统设施；没有增设电力装置，通风泄压负荷设计要求；；未改变原有给排水系统。

6、结论

6.1注水泵房、增注站噪声声源主要是离心注水泵、柱塞增压泵机组运行时产生的噪声声源主要为电磁噪声、机械噪声、泵的噪声、阀门噪声、管路噪声、室内混响噪声等6种，存在较严重的噪声污染，降噪治理十分必要。

6.2注水泵房加装隔声罩体技术、增注站彩钢隔音吸音房等噪声治理技术，符合消防、防爆、防雷、防静电、通风、给排水等安全生产方面的规范和要求、治理后不影响设备功率和和正常运行、选用声学材料无污染、吸声、消声、隔声性能良好。

6.3注水泵房加装隔声罩体技术、增注站彩钢隔音吸音房等噪声治理技术现场应用后，降噪效果明显，达到了《GBJ87-1985工业企业噪声控制设计规范》、《工业企业噪声卫生标准》的规定和要求，能够满足老注水泵房、增注站的降噪改造要求。