CN114960752A - 地下抗浮水池及其一体化施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种地下抗浮水池及其一体化施工方法,该水池包括筏板和池壁,筏板和池壁构成水池框架,其特征在于还包括设于筏板上的承台,承台的下端延伸出筏板并连接承台桩,筏板上表面的水池内设有混凝土柱,筏板下表面的四周边部设有非承台桩,承台外围与筏板下表面的交界处预埋聚苯板。本发明基于结构设计理论,桩基承台和池壁的轴力作用,进而降低桩的抗拔承载力,最终达到水池基础抗浮能力提升的目的;还通过承台良好的抗冲切能力,减小了水池筏板的整体厚度,提高了结构整体合理性和高效性;具有方法简便、成本低和稳定性好等优点。

Description

地下抗浮水池及其一体化施工方法
技术领域
本发明属于地下水池抗浮技术领域,具体涉及一种地下抗浮水池及其一体化施工方法。
背景技术
在石油化工行业项目的配套设施设计中,大型水池越来越普遍,且往往伴随着水池深度较大而带来的抗浮设计无法满足的问题。
在这样的大前提下,以往的天然基础-筏板形式难以满足计算条件,此时桩筏基础则经常被采用,但桩筏也同样存在问题,即在伴有地上综合楼,地上泵房与地下水池共存的结构形式时,水池中柱底附近的桩基由于筏板的调幅作用,会导致桩基的抗拔力较大,而抗拔桩的接头施工往往难以满足,同时,较大的柱底力,也会带来一定的冲切问题,而在以往的结构设计中,为满足局部抗冲切而增加整体筏板厚度会造成大量的非必要混凝土浪费,以上问题在以往设计中给设计人员会带来极大困扰。
中国专利CN110439272B公开了一种现浇钢筋混凝土水池底板支模体系及其施工方法,提供了一种钢筋混凝土底板基础的施工方法,但并没有考虑水池整体抗浮设计方案和构想;中国专利CN205839944U公开了一种抗浮钢筋混凝土水池,通过增添螺旋钢地桩对水池整体抗浮进行提升,但螺旋钢地桩的加入会大幅提高施工成本和施工难度;中国专利CN206368379U公开了一种埋地式水池抗浮稳定系统,通过增添水池地下水排水泄水系统和方案,以达到提升水池抗浮能力的目的,但此系统同样会大幅增加水池的施工难度和施工成本。
发明内容
针对现有技术中地下水池存在的抗浮问题,本发明的目的在于提供一种地下抗浮水池及其一体化施工方法,在混凝土柱下采用承台桩+筏板的形式,将上部柱底力通过承台直接向抗拔桩传递轴力,受力明确,进而减小桩基抗拔承载力和筏板冲切,减小施工带来的风险误差,而对于水池池壁下的桩,可直接采用桩筏形式,利用水池池壁的轴力对池壁下的非承台桩进行抗拔承载力平衡。
为达到上述目的,提出以下技术方案:
地下抗浮水池,包括筏板和池壁,筏板和池壁构成水池框架,还包括设于筏板上的承台,承台的下端延伸出筏板并连接承台桩,筏板上表面的水池内设有混凝土柱。
进一步地,筏板下表面的四周边部设有非承台桩,承台外围与筏板下表面的交界处预埋聚苯板,避免筏板承担混凝土柱下的地基反力,将混凝土柱下轴力直接传递给承台进而传递给承台桩,以减少承台桩的抗拔承载力,提高结构抗浮安全性。
进一步地,承台的上端与混凝土柱连接,承台和混凝土柱位于同一垂直线上。
进一步地,承台根据承台上方混凝土柱的实际冲切需要控制承台高度,其柱下矩形独立承台受柱冲切的承载力可按以下公式计算:
Fl≤2[β0x(bc+a0y)+β0y(hc+a0x)]βhpfth0
当柱中心到桩边水平距离小于0.25m时,式中β0x、β0y分别取为1.87;
Fl为不计承台及其上土重,在荷载效应基本组合下作用于冲切破坏锥体的冲切力设计值;
hc、bc分别为X和Y方向柱截面的边长;
a0x、a0y分别为x、y方向柱边至最近桩边的水平距离;
βhp为承台受冲切承载力截面高度影响系数,当承台高度h≤800mm时,βhp取为1.0,当h≥2000mm时,βhp取为0.9,其间按线性内插法取值;
ft为承台混凝土抗拉强度设计值;
h0为承台冲切破坏锥体的有效高度;
由公式可见,在承台尺寸、柱尺寸和上部荷载不变的情况下,承台冲切力设计值Fl主要受承台高度h控制。
一种地下抗浮水池的一体化施工方法,包括如下步骤:
1)预先进行基坑开挖,挖至所需深度,并同时进行基坑支护;
2)进行承台桩和非承台桩放线定位,确定开挖位置;
3)进行承台桩局部基坑开挖,挖至承台底部所需深度,并同时进行基坑支护;
4)测量并控制好基础垫层和侧模板高程,并在承台外围和筏板下表面的交接处预埋聚苯板;
5)进行承台和筏板的模板支撑架构,并对侧模板进行支撑固定;
6)进行筏板和承台的钢筋安装,并在混凝土中心部位埋设温度传感器;
7)对于非承台桩,将其预留插筋伸至水池筏板以上,方便直接锚入水池池壁;
8)向模板中浇筑混凝土,并养护。
进一步地,浇筑筏板所用混凝土中掺入适量粉煤灰和矿渣,粉煤灰和矿渣在混凝土中的质量占比分别为7.5~8%和7.5~8%,通过掺入粉煤灰和矿渣,降低水化热能产生,进而减少温度裂缝的产生。
进一步地,浇筑完成后洒水14h并覆隔热布养护,实时监测混凝土内部中心最高温度,并控制其中心最高温度和里外温度差,具体控制温度数值视裂缝要求而定。
相对于现有技术,本发明的有益效果在于:本发明基于结构设计理论,桩基承台和池壁的轴力作用,进而降低桩的抗拔承载力,最终达到水池基础抗浮能力提升的目的;突破了传统抗浮提升方法的方案繁复性,成本高等特性,从结构设计的根本角度实现对水池抗浮能力的提升;同时,还通过承台良好的抗冲切能力,仅需考虑水池的水位对筏板的均布荷载进行筏板厚度控制,不需要考虑混凝土柱下冲切厚度控制,减小了水池筏板的整体厚度,提高了结构整体合理性和高效性;此外,进行承台和筏板一体化浇筑,提升了施工时效性,本发明具有方法简便、成本低和稳定性好等优点,可弥补现有技术的不足。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图;
图2为装配后的剖视图。
图中:1、非承台桩;2、承台桩;3、筏板;4、池壁;5、混凝土柱;6、承台;7、聚苯板;8、温度传感器。
具体实施方式
下面结合说明书附图和实施例对本发明做进一步地说明,但这些说明不能被理解为限制了本发明的范围,任何在本发明权利要求基础上的改动都属于本发明的保护范围。
如图1和图2所示,一种地下抗浮水池,包括非承台桩1、承台桩2、筏板3、池壁4、混凝土柱5、承台6和聚苯板7,筏板3和池壁4构成水池框架,承台6垂直设于筏板3上,承台6外围与筏板3下表面的交界处预埋聚苯板7,承台6的下端延伸至筏板3外,并连接承台桩2,筏板3上表面的水池内设有混凝土柱5,承台6的上端与混凝土柱5连接,且和混凝土柱5位于同一垂直线上,筏板3下表面的四周边部设有非承台桩1。
实施例1
一种地下抗浮水池的一体化施工方法,包括如下步骤:
1)设计方案,确定尺寸,水池所需的筏板3的尺寸为45m×21m,厚度为400mm,采用边长400mm的预制方桩作为承台桩2和非承台桩1,承台6为800mmx800mm,厚度为900mm,混凝土强度采用C30级混凝土,混凝土成分采用细度模数2.6的河砂,粗骨料采用连续级配的碎石(最大粒径为25mm),水采用自来水,并掺入7.5%矿渣和7.5%粉煤灰,水池池壁4壁厚为300mm,水池深度为3m;
2)预先进行基坑开挖,挖至所需深度3.5m(标高±0.00m),并同时进行基坑支护;
3)进行承台桩2和非承台桩1放线定位,确定开挖位置;
4)进行承台桩2局部基坑开挖,挖至承台6底部所需深度4.4m,并同时进行基坑支护;
5)测量并控制好基础垫层和侧模板高程,并在承台6外围和筏板3下表面的交接处预埋聚苯板7,聚苯板7的长度和宽度为300mm,厚度为52mm;
6)进行承台6和筏板3的模板支撑架构,并对侧模板进行支撑固定;
7)进行筏板3和承台6的钢筋安装,并在混凝土中心部位埋设温度传感器8;
8)对于非承台桩1,将其预留插筋伸至水池筏板3以上(标高-3.000m),方便直接锚入水池池壁4;
9)向模板中浇筑混凝土,并养护,在浇筑完成后需洒水14h并覆隔热布养护,实时监测混凝土内部中心最高温度不大于80℃,控制筏板3混凝土里表温差不大于25℃,混凝土浇筑面与大气温差不大于20℃。
实施例2
一种地下抗浮水池的一体化施工方法,包括如下步骤:
1)设计方案,确定尺寸,水池所需的筏板3的尺寸为50m×26m,厚度为450mm,采用边长500mm的预制方桩作为承台桩2和非承台桩1,承台6为1000mmx1000mm,厚度为1000mm,混凝土强度采用C30级混凝土,混凝土成分采用细度模数2.6的河砂,粗骨料采用连续级配的碎石(最大粒径为25mm),水采用自来水,并掺入7.5%矿渣和7.5%粉煤灰水池池壁4壁厚为350mm,水池深度为3.5m;
2)预先进行基坑开挖,挖至所需深度4.0m(标高±0.00m),并同时进行基坑支护;
3)进行承台桩2和非承台桩1放线定位,确定开挖位置;
4)进行承台桩2局部基坑开挖,挖至承台6底部所需深度5.0m,并同时进行基坑支护;
5)测量并控制好基础垫层和侧模板高程,并在承台6外围和筏板3下表面的交接处预埋聚苯板7,聚苯板7的长度和宽度为300mm,厚度为52mm;
6)进行承台6和筏板3的模板支撑架构,并对侧模板进行支撑固定;
7)进行筏板3和承台6的钢筋安装,并在混凝土中心部位埋设温度传感器8;
8)对于非承台桩1,将其预留插筋伸至水池筏板3以上(标高-3.500m),方便直接锚入水池池壁4;
9)向模板中浇筑混凝土,并养护,在浇筑完成后需洒水14h并覆隔热布养护,实时监测混凝土内部中心最高温度不大于80℃,控制筏板3混凝土里表温差不大于25℃,混凝土浇筑面与大气温差不大于20℃。
实施例3
一种地下抗浮水池的一体化施工方法,包括如下步骤:
1)设计方案,确定尺寸,水池所需的筏板3的尺寸为52m×30m,厚度为450mm,采用边长600mm的预制方桩作为承台桩2和非承台桩1,承台6为1000mmx1000mm,厚度为1100mm,混凝土强度采用C30级混凝土,混凝土成分采用细度模数2.6的河砂,粗骨料采用连续级配的碎石(最大粒径为25mm),水采用自来水,并掺入7.5%矿渣和7.5%粉煤灰,水池池壁4壁厚为350mm,水池深度为4.0m;
2)预先进行基坑开挖,挖至所需深度4.5m(标高±0.00m),并同时进行基坑支护;
3)进行承台桩2和非承台桩1放线定位,确定开挖位置;
4)进行承台桩2局部基坑开挖,挖至承台6底部所需深度5.6m,并同时进行基坑支护;
5)测量并控制好基础垫层和侧模板高程,并在承台6外围和筏板3下表面的交接处预埋聚苯板7,聚苯板7的长度和宽度为300mm,厚度为52mm;
6)进行承台6和筏板3的模板支撑架构,并对侧模板进行支撑固定;
7)进行筏板3和承台6的钢筋安装,并在混凝土中心部位埋设温度传感器8;
8)对于非承台桩1,将其预留插筋伸至水池筏板3以上(标高-4.0m),方便直接锚入水池池壁4;
9)向模板中浇筑混凝土,并养护,在浇筑完成后需洒水14h并覆隔热布养护,实时监测混凝土内部中心最高温度不大于80℃,控制筏板3混凝土里表温差不大于25℃,混凝土浇筑面与大气温差不大于20℃。

Claims (7)

1.地下抗浮水池,包括筏板(3)和池壁(4),筏板(3)和池壁(4)构成水池框架,其特征在于还包括设于筏板(3)上的承台(6),承台(6)的下端延伸出筏板(3)并连接承台桩(2),筏板(3)上表面的水池内设有混凝土柱(5)。
2.如权利要求1所述的地下抗浮水池,其特征在于筏板(3)下表面的四周边部设有非承台桩(1),承台(6)外围与筏板(3)下表面的交界处预埋聚苯板(7)。
3.如权利要求1所述的地下抗浮水池,其特征在于承台(6)的上端与混凝土柱(5)连接,承台(6)和混凝土柱(5)位于同一垂直线上。
4.如权利要求1所述的地下抗浮水池,其特征在于承台(6)根据承台(6)上方混凝土柱(5)的实际冲切需要控制承台(6)高度。
5.一种如权利要求1所述的地下抗浮水池的一体化施工方法,其特征在于包括如下步骤:
1)预先进行基坑开挖,挖至所需深度,并同时进行基坑支护;
2)进行承台桩(2)和非承台桩(1)放线定位,确定开挖位置;
3)进行承台桩(2)局部基坑开挖,挖至承台(6)底部所需深度,并同时进行基坑支护;
4)测量并控制好基础垫层和侧模板高程,并在承台(6)外围和筏板(3)下表面的交接处预埋聚苯板(7);
5)进行承台(6)和筏板(3)的模板支撑架构,并对侧模板进行支撑固定;
6)进行筏板(3)和承台(6)的钢筋安装,并在混凝土中心部位埋设温度传感器(8);
7)对于非承台桩(1),将其预留插筋伸至水池筏板(3)以上,方便直接锚入水池池壁(4);
8)向模板中浇筑混凝土,并养护。
6.如权利要求5所述的地下抗浮水池的一体化施工方法,其特征在于浇筑筏板(3)所用混凝土中掺入适量粉煤灰和矿渣,粉煤灰和矿渣在混凝土中的质量占比分别为7.5~8%和7.5~8%。
7.如权利要求5所述的地下抗浮水池的一体化施工方法,其特征在于浇筑完成后洒水14h并覆隔热布养护,实时监测混凝土内部中心最高温度,并控制其中心最高温度和里外温度差。
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