摘要：埋地式水池构筑物抗浮设计方法不仅直接决定着结构设计的合理性，而且还会对工程造价的经济性造成影响，基于此，为了制定出更加合理的水池抗浮方案，文中分别介绍了自重、压重、基底配重以及抗拔桩、锚杆抗浮方法，并且还对其进行了比较。
关键词：水池结构；钢筋混凝土；抗浮设计
近几年内，随着我国环保法规的建立健全，市政环保行业也随之获得了较快的发展，因此，各个地区的给排水工程开始日益扩大规模，并且构筑物的尺寸也在逐渐变大。另外，随着城市土地价格的日益上涨，为了节约大量建筑用地，全地下污水处理厂项目正在大力兴建，其中，地下水池的抗浮成为了地下水充足区域结构设计的主要内容。除此之外，不同的抗浮设计方案还直接影响着工程造价与施工工期，为此，文中重点分析了水池抗浮设计常用方法的应用及比较。
1.基本要求
1.1合理确定抗浮设计水位
抗浮设计水位往往由地质勘察单位来确定，倘若地质勘测报告未对抗浮设计水位加以明确，一定要让地质勘察单位重新进行勘察，提供精准的抗浮设计数据。
1.2在施工图纸中标明抗浮计算符合要求
施工中一定要采用相应的策略来降低地下水位，以此来避免施工阶段出现构筑物上浮事故。
1.3抗拔桩应该对裂缝宽度进行验算
其最大裂缝宽度应该与地下水的腐蚀性和水位变化要求相符合，根据地下最高水位计算承载力与裂缝。抗拔桩十分常用，而且施工方法是一项常规技术，较易对质量进行控制。
2.水池抗浮设计常用方法的应用和比较
水池的抗浮计算公式如下：
G/F≥1.05
式中：G代表除去池内盛水的水池自重等长期作用负荷，如果构筑物属于沉井等侧壁密切接触土体的结构，可以计为侧壁上的摩擦力；F是地下水浮力。
2.1自重抗浮
自重抗浮就是采用提升池体结构自重来实现抗浮。通常情况下，当水池自重和地下水浮力相差较小时往往会采用此种方法。另外，常常会以增加水池池壁或者是加厚底板来增加自重，从而可能增加混凝土用量，然而，由于增加了结构的厚度，能够使池中的配筋变小，降低配筋率，因此，相应地增加结构厚度，并不会明显提高成本。此外，此种方法的应用还增加了结构件的截面，强化了结构韧性，从而加强了池体自身的结构。
就原设计水池截面配筋率较大的水池而言，采用自重抗浮是一种极具经济适用性的方法，如果原水池截面配筋率较小，截面增加以后，为了确保结构构件符合最小配筋率，可能增加钢筋用量，基于此，必然会大幅度提高池体成本，因此，应该采取其它抗浮方法。
大量工程实践表明，当自重同地下水浮力之间相差未超过百分之十时，采用增加结构自重抗浮的方法能够节约较多的成本。如果自重同地下水浮力之间正好相差百分之十五，就应该从抗浮系数和新增加的浮力加以考虑，最后得出结构自重应该增加的量，通常可以将其表达成：
0.15×25/（25-10）×1.05=0.263GI
由此可见，此时要想确保池体符合抗浮，就应该增加25%的重量，并且还应该与其它方法相结合来进行抗浮，以此来达到经济适用的目的。
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2.2压重抗浮
2.2.1池内压重
通常情况下，需要加深池体，并将压重混凝土或者是浆砌块石填筑在池中，以此来达到抗浮的效果。此种方法较易增加基坑深度与池壁高度，然而，并不能加大池底所承受的不均匀荷载反力，因此，不会对底板的内力造成严重的影响。
2.2.2池顶压重
此种方法常常应用在带有顶板的水池内，可以对池顶加以充分利用，覆盖土壤进行绿化或者是将其用作活动区域。然而，池顶压重却会加大顶板和底板的负荷，从而增加了顶板和底板的结构厚度与配筋。
2.2.3外挑底板上压重
无需加深基坑，将底板挑到最长，通过增加底板外挑覆土重量来满足抗浮要求。另外，加大基底面积可能影响到周围构筑物或者是管线的布设或者是增加底板承受的不均匀地基反力，因此，增加了池底板的内力。此种方法应用外挑底板上的回填土或者是填筑毛石等方法来进行抗浮，在中小型的水池抗浮中比较常用。不适合应用在大尺寸的水池内，除此之外，也不适合应用在需要对局部抗浮加以考虑的水池内。
2.3池底配重抗浮
此种抗浮就是指将配重混凝土布设在水池底板以下的位置，基于底板同配重混凝土之间的有效连接来符合抗浮要求。在普通水池中应用此种方法时，其受力情况与池中的压重抗浮相接近，然而，它却无需加深基坑或者是提升池壁的高度，一定要确保底板同配重混凝土之间实现有效连接，其中，大于C15型号的素混凝土是常用的配置材料。一般来讲，池底配重抗浮往往要比池内压重抗浮更加具有经济适用性，如果池内压重能够就近选取材料，那么，相对而言，成本就会明显低于基底配重。
2.4抗拔性、锚杆抗浮
抗拔性与锚杆抗浮在池体的受力情况基本相同，均借助桩或者是锚杆的抗拔力对浮力产生抵抗，尤其是对体积较大的埋地水池的抗浮能够发挥出更加明显的作用，它既能够符合池体的整体抗浮，同时还能够依靠合理布桩或者是锚杆，有效地解决大型水池的局部抗浮问题。
首先，抗拔桩的抗拔力取桩体和土的摩擦力以及桩身抗拉强度的最小值，往往由桩体和土的摩擦力来加以控制，以此来加大桩体的摩擦力。桩径越小，相同体积桩体的表面积和摩擦力就越大。由于大多数水池均属于平板基础，一旦单桩抗拔力较大，就会增加底板的负荷。另外，为了与底板抗冲切要求相符合，应该增加底板局部厚度或者是调整底板的结构，但是，却会增加成本，因此，最好采用桩径和单桩抗拔力相对较小的桩。
其次，锚杆主要包括岩石与土层锚杆。其中，岩石锚杆适合应用在以基岩为基础的水池。由于在基岩中直接插入锚杆进行灌浆，因此，岩石锚杆的抗拔力较大。然而，在普通土层中却属于土层锚杆，另外，还由于对土层锚杆抗拔力造成影响的因素非常多， 因此，对设计与施工均提出了较高的要求。从某种程度上来看，采用锚杆技术的成本较低，而且锚杆的布置密度也较大，因此，对池底板的整体作用与均布荷载比较接近。
结束语：
综上所述，基于对水池抗浮设计常用方法的应用及比较可见，增加水池底板和池壁的厚度能够达到较好的抗浮效果，然而，大尺寸水池却需要使用较多的抗浮材料，因此，缺乏经济性。另外，增加水池底板的外挑长度，借助底板外挑覆土的重量增加水池本身的重量适合应用在中小型水池中。此外，减小水池的埋深，在技术与结构允许的条件下升高水池属于一种非常经济适用的方法。
参考文献：
[1]陈峰.水池抗浮设计常用方法的应用及比较[J].建设科技, 2017(23):84-86.
[2]薛茜.水池抗浮设计方案的分析与比较[J].城市建设理论研究:电子版, 2016(6).
论文作者:丁洁
论文发表刊物:《基层建设》2018年第35期
论文发表时间:2019/3/26
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