CN103147614B - 多层结构水池及其构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多层结构水池及其构建方法。该水池的底部位于地面以下，水池侧壁开挖面的最高处向非开挖一侧的地面延伸部分设置有压顶区域；在水池底面下方设置有地下排水层，在地下排水层上、水池侧壁的开挖面上和压顶区域上依次设置有连为一体的基础垫层、防渗层和保护层；地下排水层是在沿水池侧壁开挖面的最低处下方设置环状地下排水暗沟，在水池底部开挖面下方设置有至少一条线状地下排水暗沟，线状地下排水暗沟的两端与环状地下排水暗沟联通，环状地下排水暗沟的出水口连接地下排水管。该水池构思巧妙，设计合理，具有抵抗地基变形能力强、稳定性高、蓄水防渗效果好、工程造价低、设施寿命长、适用范围广及施工简单等优点。

Description

多层结构水池及其构建方法

技术领域

本发明涉及水利工程、土地整治工程的水源工程技术领域，具体涉及一种多层结构水池及其构建方法。

背景技术

水池是干旱、山丘等缺水区域解决人畜饮水和农田灌溉的一种重要水源工程设施。近年来，随着经济、社会的快速发展，我国对水利工程和土地整治工程的投资逐年增大，水池作为两大类工程的重要工程内容，在实际工程项目中的应用越来越广泛。

传统的水池结构有钢筋混凝土结构、灰土结构、砖砌结构、浆砌石结构等，相比之下，钢筋混凝土结构造价较高；灰土结构要求地基稳定且透水性差；砖砌结构、浆砌石结构抵抗外力破坏的能力较弱，难以适应复杂地质基础条件。

面对错综复杂的地形、地质和地貌条件，传统技术已不能完全满足实际的工程需求，如：在软地基或具有“湿胀干缩”特性的膨胀土等不良不良地基上建设水池时，传统的水池结构技术均存在较大弊端。实践证明，修建在不良地基条件下的混凝土结构、灰土结构、砖砌结构、浆砌石结构水池在运行过程中均出现不同程度的开裂、塌陷等不适应性，导致水池渗漏，失去其正常的功能，造成水池寿命缩短，投入资金浪费和区域农业基础设施紧缺的结果。导致水池开裂、塌陷、漏水的原因很多，既有设计、施工和地质方面的原因，也有防水材料、混凝土配合比、混凝土空隙等方面的原因。本发明基于对软地基、膨胀土等不良地质基础特性的调查、分析和研究，结合工程试验、实践，提出了多层结构水池的设计，其主要是从两个方面考虑：一是采用新的结构设计措施；二是增加使用新型的防水材料。

发明内容

为克服现有技术的水池存在排除基础内土壤水、降低基础气压、防渗漏、抵抗地基变形较差的缺陷和不足，本发明提供一种多层结构水池及其构建方法。

本发明所述的多层结构水池，包括水池、进水管、取水管、溢流管、凹形冲砂槽、冲砂管、压顶区域，水池的底部位于地面以下，水池侧壁开挖面的最高处向非开挖一侧的地面延伸部分设置有压顶区域；水池侧壁上部设置有进水管、溢流管，水池侧壁下部设置有取水管，水池底面中部设置有凹形冲砂槽，凹形冲砂槽的顶面与水池底平面平齐，凹形冲砂槽的底部位于水池底平面下方，凹形冲砂槽的出水口连接有冲砂管，进水管、取水管和冲砂管上均设置有阀门，在水池底面下方设置有地下排水层，在地下排水层上、水池侧壁的开挖面上和压顶区域上依次设置有连为一体的基础垫层、防渗层和保护层；所述的地下排水层的结构是：在沿水池侧壁开挖面的最低处下方设置有环状地下排水暗沟，在水池底部开挖面下方设置有至少一条线状地下排水暗沟，线状地下排水暗沟的两端与环状地下排水暗沟联通，环状地下排水暗沟和线状地下排水暗沟均为反滤水结构，环状地下排水暗沟的出水口连接地下排水管；凹形冲砂槽的底部位于一条线状地下排水暗沟的上方，凹形冲砂槽的内空向外的三面依次分布的保护层、防渗层和基础垫层均随凹形冲砂槽的形状呈凹形。

所述的环状地下排水暗沟和线状地下排水暗沟的反滤水结构是级配石填筑结构或是块石干砌为U型并在其内空填充碎石的结构或是砖块干砌为U型并在其内空填充碎石的结构。

所述的基础垫层为孔隙结构；所述的防渗层为防水材料结构；所述的保护层为砼结构。

所述的基础垫层的孔隙结构是预制带孔砼结构或现浇带孔砼结构；所述的防渗层的防水材料结构是膨润土复合防水毯或复合土工膜或防水板；所述的保护层的砼结构是现浇C20砼结构。

上述多层结构水池的构建方法，包括以下步骤：

（一）水池基础开挖：在选定的建设地点，由地面向下开挖水池基坑，水池侧壁开挖面的边坡为1:0.75～1:1的斜坡，侧壁开挖面的最高处向非开挖一侧的地面延伸部分修整一水平面作为压顶区域；

（二）构建地下排水层：在沿水池侧壁开挖面的最低处下方挖一条环状地下排水暗沟，在水池底部开挖面下方挖至少一条线状地下排水暗沟，线状地下排水暗沟的两端与环状地下排水暗沟联通，环状地下排水暗沟和线状地下排水暗沟均采用反滤水结构填筑，环状地下排水暗沟的出水口安装地下排水管，地下排水管的另一端通至泄水承载区；在任意一条线状地下排水暗沟上方预留凹形冲砂槽；

（三）安装附属管件：在水池侧壁上部安装进水管、溢流管，在水池侧壁下部安装取水管，在预留的凹形冲砂槽的出水口安装冲砂管，进水管、取水管和冲砂管均配套安装控制阀门；

（四）构建基础垫层、防渗层、保护层：在地下排水层上和水池侧壁开挖面上以及压顶区域上依次铺设连为一体的基础垫层、防渗层和保护层；在预留的凹形冲砂槽处支架一个凹形冲砂槽模具，将凹形冲砂槽模具对应的线状地下排水暗沟之上的基础垫层、防渗层、保护层铺设成凹形，形成凹形冲砂槽。

所述的多层结构水池的构建方法，步骤（四）所铺设的基础垫层采用孔隙结构浇筑，所铺设的防渗层采用防水材料结构铺设；所铺设的保护层采用现浇砼结构浇筑。

步骤（二）所述的环状地下排水暗沟和线状地下排水暗沟采用的反滤水结构填筑是采用级配石填筑或用块石干砌为U型结构并在其内空部分填充碎石或将砖块干砌为U型结构并在其内空部分填充碎石。

所述的基础垫层采用孔隙结构浇筑是现浇C15带孔砼，且其中水池底部的现浇C15带孔砼是现浇无砂砼，水池侧壁和压顶区域的现浇C15带孔砼是现浇砂含量为5%～10%的少砂砼；所述的防渗层采用防水材料结构铺设是铺设膨润土复合防水毯或铺设复合土工膜或铺设防水板；所述的保护层采用现浇砼结构浇筑是现浇C20砼保护层，浇筑时设置变形缝。

还可以在水池的侧壁内侧修建台梯，水池顶面周边修建防护围栏和标识牌，便于对水池进行维护和管理。

本发明的有益效果是：

本发明的多层结构水池的设计打破了传统水池的设计思路，设计方法从防止地基变形、防止水池四周土壤水分变化带来的土壤孔隙水压力造成水池侧壁崩塌、防止水池渗漏、防止水池上部风沙吹蚀、人畜破坏等多角度、多方位、多因素考虑，在水池底面下方设置有地下排水层，在地下排水层上、水池侧壁的开挖面上和压顶区域上自下而上依次设置有连为一体的基础垫层、防渗层和保护层，各层次共同组成一个整体的结构，能够有效地排除地下水、基础内土壤水，降低了基础孔隙水压力、有效地防渗漏、抵抗基础变形，尤其是克服了在软地基和具有“湿胀干缩”特性的膨胀土等不良地质基础条件下修建水池中容易出现的开裂、塌陷、漏水等问题。本发明构思巧妙，设计合理、具有抵抗地基变形、降低基础孔隙水压力以及排除基础内土壤水能力强，结构安全，稳定性高，蓄水防渗效果好、工程造价低、设施寿命长、适用范围广及施工简单等优点，应用前景十分广阔。具体可以由以下结构体现：

通过在水池底面下方设置地下排水层，且地下排水层采用环状和线状的排水暗沟，形成网状排水暗沟，排水暗沟内部采用反滤水结构，能及时排除基础地下水，减小因基础含水量变化而导致水池底部变形，提高抵抗地基变形的能力。

在地下排水层上和水池侧壁开挖面上整体设置基础垫层，能有效降低因降雨之后水池侧壁的土壤孔隙水压力，防止水池侧壁崩塌的发生，进一步强化了基础的抗变形能力、水池的稳定性，增强了整体水池的安全稳定性。

在基础垫层上，整体设置有新型防水材料的防渗层，用于防止水池渗漏，强化了水池的积蓄水能力。

在防渗层之上又整体设置有保护层，用于防御风沙吹蚀、人畜破坏、紫外线辐射、风力掀动等对防渗层的不良影响，从而防止防渗层变形、老化，在保障水池正常运行的基础上，更好地保护水池的性能、延长水池寿命。

本发明的工程造价低，造价仅为同等条件下等容积钢筋混凝土结构水池造价的1/5～1/3，性价比较高，效益明显。

本发明的施工以现浇、铺设为主，不涉及钢筋制安、砌体砌筑等复杂工艺，施工工艺相对简单，使用寿命较长，既适用于软地基、膨胀土等不利地质地基条件的区域，也适用于普通结构水池适用的一般区域，适用范围非常广泛。

附图说明

图1是本发明多层结构水池的平面示意图。

图2是本发明多层结构水池的断面结构示意图。

图3是图1中A-A剖面图。

图4是图1中B-B剖面图。

图5是图1中C-C剖面图。

图6是图1中D-D剖面图。

图中各标记依次是：1—地下排水层；2—基础垫层；3—防渗层；4—保护层；5—进水管；6—取水管；7—溢流管；8—凹形冲砂槽；9—冲砂管；10—台梯；11—环状地下排水暗沟；12—线状地下排水暗沟；13—地下排水管；14—压顶区域。

具体实施方式

实施例1

结合图1-图6，本发明提供的一种多层结构水池的底部位于地面以下，水池侧壁开挖面的最高处向非开挖一侧的地面延伸部分设置有压顶区域14；水池侧壁上部设置有进水管5、溢流管7，水池侧壁下部设置有取水管6，在水池底面下方设置有地下排水层1，在地下排水层1上、水池侧壁的开挖面上和压顶区域14上均依次设置有连为一体的基础垫层2、防渗层3和保护层4；所述的地下排水层1的结构是：在沿水池侧壁开挖面的最低处下方设置有环状地下排水暗沟11，在水池底部开挖面下方设置有至少一条线状地下排水暗沟12，线状地下排水暗沟12的两端与环状地下排水暗沟11联通，环状地下排水暗沟11和线状地下排水暗沟12均为反滤水结构，所述的反滤水结构采用砖块干砌为U型并在其内空填充碎石的结构；环状地下排水暗沟11的出水口连接地下排水管13；水池底面中部设置有凹形冲砂槽8，凹形冲砂槽8的顶面与水池底平面平齐，凹形冲砂槽8的底部位于水池底平面下方并在一条线状地下排水暗沟12的上方，凹形冲砂槽8的内空向外的三面（凹形冲砂槽8内的左壁、右壁、底面向外的面）依次分布的保护层4、防渗层3和基础垫层2均随凹形冲砂槽8的形状呈凹形（如图3A-A剖面图所示），凹形冲砂槽8的出水口连接有冲砂管9，进水管5、取水管6和冲砂管9上均设置有阀门；所述的基础垫层2为孔隙结构，所述的孔隙结构采用现浇C15带孔砼结构；所述的防渗层3为防水材料结构，所述的防水材料结构采用膨润土复合防水毯；所述的保护层4为砼结构，所述的砼结构采用现浇C20砼结构。在水池侧壁内侧设置有台梯10，水池顶面周边设置防护围栏和标识牌。

所述的环状地下排水暗沟11和线状地下排水暗沟12的反滤水结构还可以是级配石填筑结构或是块石干砌为U型并在其内空填充碎石的结构；所述的基础垫层2还可以采用预制带孔砼结构；所述的防渗层3还可以采用复合土工膜或防水板。

对于地质基础条件较差、地下来水多的地区，在地下排水层1可增加线状地下排水暗沟12的数量，以利于及时排走地下来水，保障水池的安全稳定。

实施例2

上述多层结构水池的构建方法，包括以下步骤：

（一）水池基础开挖：在选定的建设地点，由地面向下开挖水池基坑，水池侧壁开挖面的边坡为1:1的斜坡，侧壁开挖面的最高处向非开挖一侧的地面延伸部分修整一水平面作为压顶区域14；

（二）构建地下排水层1：在沿水池侧壁开挖面的最低处下方挖一条环状地下排水暗沟11，在水池底部开挖面下方挖一条线状地下排水暗沟12，线状地下排水暗沟12的两端与环状地下排水暗沟11联通，环状地下排水暗沟11和线状地下排水暗沟12均采用反滤水结构填筑，所述的反滤水结构采用砖块干砌为U型并在其内空填充碎石的结构；环状地下排水暗沟11的出水口安装地下排水管13，地下排水管13的另一端通至泄水承载区；在所述的线状地下排水暗沟12上方预留凹形冲砂槽8；

（三）安装附属管件：在水池侧壁上部安装进水管5、溢流管7，在水池侧壁下部安装取水管6，在预留的凹形冲砂槽的出水口安装冲砂管9，进水管5、取水管6和冲砂管9均配套安装控制阀门；

（四）构建基础垫层2、防渗层3、保护层4：在地下排水层1上和水池侧壁开挖面上以及压顶区域14上均依次铺设连为一体的基础垫层2、防渗层3和保护层4；在预留的凹形冲砂槽8处支架一个凹形冲砂槽模具，将凹形冲砂槽模具对应的线状地下排水暗沟12之上的基础垫层2、防渗层3、保护层4铺设成凹形，形成凹形冲砂槽。所铺设的基础垫层2采用孔隙结构浇筑，所述的采用孔隙结构浇筑是现浇C15带孔砼，且其中水池底部的现浇C15带孔砼是现浇无砂砼，水池侧壁和压顶区域14的现浇C15带孔砼是现浇砂含量为5%～10%的少砂砼；所铺设的防渗层3采用防水材料结构铺设；所述的采用防水材料结构铺设是铺设膨润土复合防水毯；所铺设的保护层4采用现浇砼结构浇筑，所述的采用现浇砼结构浇筑是现浇C20砼保护层，浇筑时设置变形缝，变形缝内充填沥青麻丝。在水池侧壁内侧修建台梯10，水池顶面周边设置防护围栏和标识牌。

上述环状地下排水暗沟11和线状地下排水暗沟12的反滤水结构还可以是级配石填筑结构或是块石干砌为U型并在其内空填充碎石的结构；所述的基础垫层2还可以采用预制带孔砼结构；所述的防渗层3还可以采用复合土工膜或防水板。

对于地质基础条件较差、地下来水多的地区，在地下排水层1可增加线状地下排水暗沟12的数量，以利于及时排走地下来水，保障水池的安全稳定。

Claims (10)

1.多层结构水池，包括水池、进水管、取水管、溢流管、凹形冲砂槽、冲砂管、压顶区域，水池的底部位于地面以下，水池侧壁开挖面的最高处向非开挖一侧的地面延伸部分设置有压顶区域；水池侧壁上部设置有进水管、溢流管，水池侧壁下部设置有取水管，水池底面中部设置有凹形冲砂槽，凹形冲砂槽的顶面与水池底平面平齐，凹形冲砂槽的底部位于水池底平面下方，凹形冲砂槽的出水口连接有冲砂管，进水管、取水管和冲砂管上均设置阀门，其特征是：在水池底面下方设置有地下排水层（1），在地下排水层（1）上、水池侧壁的开挖面上和压顶区域（14）上依次设置有连为一体的基础垫层（2）、防渗层（3）和保护层（4）；所述的地下排水层（1）的结构是：在沿水池侧壁开挖面的最低处下方设置有环状地下排水暗沟（11），在水池底部开挖面下方设置有至少一条线状地下排水暗沟（12），线状地下排水暗沟（12）的两端与环状地下排水暗沟（11）联通，环状地下排水暗沟（11）和线状地下排水暗沟（12）均为反滤水结构，环状地下排水暗沟（11）的出水口连接地下排水管（13）；凹形冲砂槽（8）的底部位于一条线状地下排水暗沟（12）的上方，凹形冲砂槽（8）的内空向外的三面依次分布的保护层（4）、防渗层（3）和基础垫层（2）均随凹形冲砂槽（8）的形状呈凹形。

2.根据权利要求1所述的多层结构水池，其特征是：所述的环状地下排水暗沟（11）和线状地下排水暗沟（12）的反滤水结构是级配石填筑结构或是块石干砌为U型并在其内空填充碎石的结构或是砖块干砌为U型并在其内空填充碎石的结构。

3.根据权利要求1所述的多层结构水池，其特征是：所述的基础垫层（2）为孔隙结构；所述的防渗层（3）为防水材料结构；所述的保护层（4）为砼结构。

4.根据权利要求3所述的多层结构水池，其特征是：所述的基础垫层（2）的孔隙结构是预制带孔砼结构或现浇带孔砼结构；所述的防渗层（3）的防水材料结构是膨润土复合防水毯或复合土工膜或防水板；所述的保护层（4）的砼结构是现浇C20砼结构。

5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的多层结构水池，其特征在于：水池侧壁内侧设置有台梯（10），水池顶面周边设置防护围栏和标识牌。

6.权利要求1所述的多层结构水池的构建方法，包括以下步骤：

（一）水池基础开挖：在选定的建设地点，由地面向下开挖水池基坑，水池侧壁开挖面的边坡为1:0.75～1:1的斜坡，侧壁开挖面的最高处向向非开挖一侧的地面延伸部分修整一水平面作为压顶区域（14）；

（二）构建地下排水层（1）：在沿水池侧壁开挖面的最低处下方挖一条环状地下排水暗沟（11），在水池底部开挖面下方挖至少一条线状地下排水暗沟（12），线状地下排水暗沟（12）的两端与环状地下排水暗沟（11）联通，环状地下排水暗沟（11）和线状地下排水暗沟（12）均采用反滤水结构填筑，环状地下排水暗沟（11）的出水口安装地下排水管（13），地下排水管（13）的另一端通至泄水承载区；在任意一条线状地下排水暗沟（12）上方预留凹形冲砂槽（8）；

（三）安装附属管件：在水池侧壁上部安装进水管（5）、溢流管（7），在水池侧壁下部安装取水管（6），在预留的凹形冲砂槽的出水口安装冲砂管（9），进水管（5）、取水管（6）和冲砂管（9）均配套安装控制阀门；

（四）构建基础垫层（2）、防渗层（3）、保护层（4）：在地下排水层（1）上和水池侧壁开挖面上以及压顶区域（14）上依次铺设连为一体的基础垫层（2）、防渗层（3）和保护层（4）；在预留的凹形冲砂槽（8）处支架一个凹形冲砂槽模具，将凹形冲砂槽模具对应的线状地下排水暗沟（12）之上的基础垫层（2）、防渗层（3）、保护层（4）铺设成凹形，形成凹形冲砂槽。

7.根据权利要求6所述的多层结构水池的构建方法，其特征是：步骤（四）所铺设的基础垫层（2）采用孔隙结构浇筑，所铺设的防渗层（3）采用防水材料结构铺设；所铺设的保护层（4）采用现浇砼结构浇筑。

8.根据权利要求6所述的多层结构水池的构建方法，其特征是：步骤（二）所述的环状地下排水暗沟（11）和线状地下排水暗沟（12）采用的反滤水结构填筑是采用级配石填筑或用块石干砌为U型结构并在其内空部分填充碎石或将砖块干砌为U型结构并在其内空部分填充碎石。

9.根据权利要求7所述的多层结构水池的构建方法，其特征是：所述的基础垫层（2）采用孔隙结构浇筑是现浇C15带孔砼，且其中水池底部的现浇C15带孔砼是现浇无砂砼，水池侧壁和压顶区域（14）的现浇C15带孔砼是现浇砂含量为5%～10%的少砂砼；所述的防渗层（3）采用防水材料结构铺设是铺设膨润土复合防水毯或铺设复合土工膜或铺设防水板；所述的保护层（4）采用现浇砼结构浇筑是现浇C20砼保护层，浇筑时设置变形缝。

10.根据权利要求6至9中任一权利要求所述的多层结构水池的构建方法，还包括在水池的侧壁内侧修建台梯（10），在水池顶面周边修建防护围栏和标识牌。