蓄水池结构设计和施工

蓄水池结构设计和施工蓄水池是用人工材料修建、具有防渗作用的蓄水设施。根据其地形和土质条件可以修建在地上或地下，即分为开敝式和封闭式两大类，按形状特点又可分为圆形和矩形两种，因建筑材料不同可分为：砖池、浆砌石池、混凝土池等。蓄水池布置原则和水窖基本相同。表1蓄水池规格、容积表名称尺类型寸矩形池圆形池备注池长(m)池宽(m)池深(m)容积(m3)直径(m)池深(m)容积(m3)池高(m)开敝式4.03.03.0363.03.0210.3计算蓄水量时，要减去超高部分4.03.53.5493.53.5340.34.04.04.0644.03.0380.35.04.03.0604.03.5440.36.04.03.0725.03.0590.38.04.03.0965.03.5690.38.04.03.51125.04.0780.3封闭式6.03.03.0543.03.0210.38.03.03.5843.03.5240.38.03.04.0963.04.0280.310.03.03.0903.53.5340.310.03.03.51054.03.0380.315.03.03.51574.03.5440.320.03.03.52104.04.0500.3普通蓄水池容积一般为50～100m3，特殊情况蓄水量可达200m3，表1列出宁夏省蓄水池的主要尺寸和容积表，供参考。（一）蓄水池结构设计要求蓄水池结构设计除应符合前述蓄水工程设计要求外，尚应考虑下列要求：1．荷载组合：不考虑地震荷载，只考虑蓄水池自重、水压力和土压力。对开敞式蓄水池，荷载组合为池内满水，池外无土；对封闭式水池，荷载组合为池内无水，池外有土。计算时，浆砌石砌体及混凝土的容重取为2.4t/m3。地下式水池，池壁外面回填土要求夯实，计算土压力时填土容重取为1.8t/m3，内摩擦角取为30°。2．应按地质条件推求容许地基承载力，如地基的实际承载力达不到设计要求或地基会产生不均匀沉陷，则必须先采取有效的地基处理措施才可修建蓄水池。蓄水池底板的基础要求有足够的承载力、平整密实，否则须采用碎石（或粗砂）铺平并夯实。3．蓄水池应尽量采用标准设计，或按五级建筑物根据有关规范进行设计。水池池底及边墙可采用浆砌石、素混凝土或钢筋混凝土。最冷月平均温度高于5℃的地区也可采用砖砌，但应采用水泥砂浆抹面。池底采用浆砌石时，应座浆砌筑，水池砂浆标号不低于M10，厚度不小于25cm。采用混凝土时，标号不宜低于C15，厚度不小于10cm。土基应进行翻夯处理，深度不小于40cm。池墙尺寸应按标准设计或按规范要求计算确定。4．蓄水池的基础是非常重要的，尤其是湿陷性黄土地区，如有轻微渗漏，危及工程安全。因而在湿陷性黄土上修建的蓄水池应优先考虑采用整体式钢筋混凝土或素混凝土蓄水池。地基土为弱湿陷性黄土时，池底应进行翻夯处理，翻夯深度不小于50cm；如基土为中、强湿陷性黄土时，应加大翻夯深度，采取浸水预沉等措施处理。5．蓄水池内宜设置爬梯，池底应设排污管，封闭式水池应设清淤检修孔，开敞式水池应设护栏，护栏应有足够强度，高度不低于1.1m。（二）蓄水池结构特点1．开敞式圆形蓄水池开敞式蓄水池池体由池底和池墙两部分组成。它多是季节性蓄水池，不具备防冻、防蒸发功效。圆形池结构受力条件好，在相同蓄水量条件下所用建筑材料较省，投资较少。开敞式圆形浆砌石水池地基承载力按10t/m2设计，池底板为C15混凝土，厚度10cm，池壁为M7.5浆砌石，其厚度根据荷载条件按标准设计或有关规范确定，表2列出开敞式圆形浆砌石水池主要尺寸、工程量及材料用量表，供参考。2．开敞式矩形蓄水池矩形蓄水池的池体组成、附属设施、墙体结构与圆形蓄水池基本相同，不同的只是根据地形条件将圆形变为矩形罢了。但矩形蓄水池的结构受力条件不如圆形池好，拐角处是薄弱环节，需采取防范加固措施。当蓄水量在60m3以内时，其形状近似正方形布设，当蓄水池长宽比超过3时，在中间需布设隔墙，以防侧压力过大使边墙失去稳定性，这样将一池分二，在隔墙上部留水口，可有效地沉淀泥沙。图3-12为开敞式矩形蓄水池结构图，其池底为C19混凝土，厚20cm，立柱为C19钢筋混凝土，池壁为24cm厚砌砖，采用M10水泥砂浆抹面防渗，厚3cm，池体顶盖用混凝土空心板。3.封闭式圆形蓄水池封闭式蓄水池池体大部分设在地面以下，它增加了防冻保温功效，保温防冻层厚度设计要根据当地气候情况和最大冻土层深度确定，保证池水不发生结冰和冻胀破坏。封闭式蓄水池结构较复杂，投资加大，其池顶多采用薄壳型混凝土拱板或肋拱，以减轻荷载和节省投资。甘肃省封闭式圆柱形混凝土蓄水池池深径比取值范围为1.2～1.8，其蓄水池底部为反拱，池底铺三七灰土厚30cm，其上再浇筑混凝土厚10cm，池壁为现浇混凝土，厚10cm，混凝土表面抹一层水泥砂浆加强防渗。盖板为铁丝网预制混凝土，标号C18。池颈为砌砖水泥砂浆抹面。其技术数据见下表。表2甘肃省圆柱形蓄水池技术数据表容积(m3)直径(m)壁厚(cm)池深(m)挖方(m3)填方(m3)混凝土(m3)水泥(T)砂(m3)石子(m3)水(m3)152.5103.124.94.223.720.841.993.201.0202.5104.129.84.224.521.032.433.901.5253.0103.639.06.845.161.172.774.441.7303.0104.344.66.845.851.333.145.032.04．封闭式矩形蓄水池矩形蓄水池适应性强，可根地形、蓄水量要求采用不同的规格尺寸和结构形式，蓄水量变化幅度大。封闭式矩形蓄水池池底为M7.5水泥砂浆砌石，厚40cm，其上浇筑C19混凝土，厚15cm，池壁为混凝土，厚15cm，顶盖采用混凝土空心板，上铺炉渣保温层，厚1.0m，覆土层厚度30cm，并设有爬梯及有关附属设施。（三）蓄水池施工尽管蓄水池的结构形式有开敞式和封闭式，形状有圆形和矩形之分，但施工程序基本相同，下面只就开敞式圆形（浆砌石）蓄水池和封闭式矩形（砖砌墙）蓄水池施工建造予以介绍。1．开敞式圆形蓄水池（浆砌石墙）施工程序分为：地基处理、池墙砌筑、池底建造、防渗处理、附属设施安装施工等部分。（1）基础处理。施工前应首先了解地质资料和土壤的承载力，并在现场进行坑探试验。如土基承载力不够时，应根据设计提出对地基的要求，采取加固措施，如扩大基础，换基夯实等措施。（2）池墙砌筑（1）按图纸设计要求放线，严格掌握垂直度、坡度和高程。（2）池墙砌筑时要沿周边分层整体砌石，不可分段分块单独施工，以保证池墙的整体性。（3）池墙采用的各种材料质量应满足有关规范要求，浆砌石应采用座浆砌筑，不得先干砌再灌缝。砌筑应做到石料安砌平整、稳当，上下层砌石应错缝，砌缝应用砂浆填充密实。石料砌筑前，应先湿润表面。（4）池墙砌筑时，要预埋（预留）进、出水管（孔），出水管处要做好防渗处理。防渗止水环要根据出水管材料或设计要求选用和施工。（5）池墙内壁用M10号水泥砂浆抹面3cm厚，砂浆中加入防渗剂（粉），其用量为水泥用量的3%～5%。（3）池底建造。池底施工程序分底土处理、浆砌块石、混凝土浇筑等环节。（1）底土处理。凡是土质基础一般都要经过换基土，夯实碾压后才能进行建筑物施工。首先在池旁设高程基准点，根据设计尺寸开挖池底土体，并碾压夯实底部原状土。回填土可按设计施工要求采用3:7灰土，1:10水泥土或原状上，采用分层填土碾压、夯实。原土翻夯应分层夯实，每层铺松土应不大于20cm。夯实深度和密实度应达到设计要求。夯实后表面应整平。回填土含水量宜按表3-7的规定取值。表3列出了野外用手鉴别土的含水量值。表3回填土料适宜含水量范围土料种类砂壤土壤土重壤土粘土含水量范围（%）9～1512～1516～2019～23表4野外用手鉴别土的含水量表含水量（%）鉴别方法含水量（%）鉴别方法13～15用手勉强可捏成自来水笔粗，裂缝多21～22搓成铅笔心粗，光滑，弯曲易断15～16搓成铅笔粗，有裂缝23～24用手指一搓，指上粘泥17～18搓成铅笔心粗，有裂缝25～26脚踏上即陷下，脚去后恢复原状，有裂缝注：摘自《小型水利手册》，陕西省水利学校编。人工夯实，每层铺土厚0.15m，夯打时应重合1/3，打夯时，各处遍数要相同，不能漏打和少打，边墙处更应夯打密实。干容重要求达到1.5～1.6g/cm3。机械碾压时，铺土厚度0.20～0.25m，碾压遍数根据压重和振动力确定。（2）浆砌块石。地基经回填碾压夯实达到设计高度时，即可进行池底砌石，当砌石厚度在30cm以内时，一次砌筑完成，砌石厚度大于30cm时，可根据石料情况分层砌筑。浆砌石同样应采用座浆砌筑，然后进行灌浆，用碎石填充石缝，务必灌浆密实，砌石稳固。（3）混凝土浇筑。在浆砌石基础上浇筑混凝土，标号不低于C15，厚度不小于10cm，依次推进，形成整体，一次灌筑完成，并要及时收面三遍，表面要求密实、平整、光滑。（4）池墙、池底防渗。池底混凝土浇筑好后，要用清水洗净清除尘土后即可进行防渗处理，防渗措施多种多样。可采用425号水泥加防渗剂用水稀释成糊状刷面，也可喷射防渗乳胶。（5）附属设施安全施工。蓄水池的附属设施包括沉沙池、进水管、溢水管、出水管等。其结构形式和施工工艺相差不大，将在下节中予以介绍。2．封闭式矩形蓄水池（砖砌墙）施工程序可分为：池体开挖、池墙砌筑、池底浇筑、防渗处理、顶盖预制安装和附属设施安装施工等。池体开挖。要根据当地土质条件确定开挖边墙坡度。垂直开挖，即使是特别密实的土体，也只允许挖深2m左右，当池体深度大于2m时，开挖时都要有坡度，以确保土体稳定（表5）。表5基坑开挖边坡坡度参考表土质类别挖深小于3m挖深为3～5m土质类别挖深小于3m挖深为3～5m粘土1:0.251:0.33无粘性砂土1:0.751:1.0砂质粘土1:0.331:0.50淤土1:3.01:4.0亚砂土1:0.501:0.75岩石1:01:0在确定池体开挖尺寸时，要根据土质、池深选定边坡坡度，然后根据池底尺寸确定开挖线。开挖过程要施工放线，严格掌握坡度，池深开挖要计算池底回填夯实部分和基础厚度，要求一次按设计要求挖够深度，并进行墙基开挖。（2）池墙砌筑。按设计要求挖好池体后，首先对墙基和池基进行加固处理，然后砖砌池墙。砖砌矩形池受力条件不如圆形池、要加设钢筋混凝土柱和上下圈梁（圆形蓄水池可不设）。砖砌墙体时，砖要充分吸水。沿四周分层整体砌筑，坐浆要饱满，墙四周空隙处要及时分层填土夯实。墙角混凝土柱与边墙要做好接茬。先砌墙，后浇筑混凝土柱。圈梁和柱的混凝土要按设计要求施工。（3）池底浇筑和防渗处理。施工程度同开敞式圆形蓄水池。（4）池盖混凝土预制安装。池盖混凝土可就地浇筑或预制板安装，矩形蓄水池因宽度较小，一般选用混凝土空心板预制板件安装，施工简便。板上铺保温防冻材料，四周用24砖墙浆砌，池体外露部分和池盖保温层四周填土夯实，以增强上部结构的稳定和提高保温防冻效果。（5）附属设施安装施工。附属设施包括沉沙池、进水管、检查洞（室）及扒梯、出水管等。扒梯在安装出水管的侧墙上按设计要求布设，砌墙时将弯制好钢筋砌于墙体内。顶盖预留孔口，四周砌墙，比保温层稍高，顶上设混凝土板，在顶盖混凝土板安装后即可进行扒梯施工。