給水排水工程結(jié)構專業(yè)施工圖審查中的常見問題

喬克昌

(杭州市城建設計研究院有限公司，浙江 杭州 310001)

?

給水排水工程結(jié)構專業(yè)施工圖審查中的常見問題

喬克昌

(杭州市城建設計研究院有限公司，浙江 杭州 310001)

摘要：給水排水工程結(jié)構屬于特種結(jié)構，今針對施工圖審查中存在的問題，逐一進行歸類和剖析，并提出了合理的建議及可行的解決方案。這對給水排水工程結(jié)構設計人員有一定的指導作用。

關鍵詞：給水排水工程；存在的問題；歸類和剖析；建議；解決方案

給水排水工程結(jié)構屬于特種結(jié)構的范疇，從2006年開始至今筆者審查了許多結(jié)構施工圖，發(fā)現(xiàn)有些設計人員在設計過程中存在諸多的問題，主要有政策性問題、計算模式上的問題、基礎設計不合理及構造上的問題等不合理不規(guī)范的現(xiàn)象，對結(jié)構安全和使用產(chǎn)生了安全隱患。本文結(jié)合工程實際，提出了給水排水工程結(jié)構設計中存在的問題及一些建議，供同行參考。

1程序性政策性問題

1)采用指定產(chǎn)品問題?！吨腥A人民共和國建筑法》規(guī)定“設計文件選用的建筑材料、建筑構配件和設備，不得指定生產(chǎn)廠、供應商”。但有些結(jié)構施工圖卻指定了某種型號的材料(如某種型號的材料實際就特指了某廠生產(chǎn)的混凝土微膨脹劑、某廠生產(chǎn)伸縮縫結(jié)構膠、某廠生產(chǎn)的水池防腐涂料等)。

2)注冊設計人員及其相關人員未按規(guī)定在施工圖上加蓋相應的圖章并簽字。

3)有些設計人員在簽字欄中跨專業(yè)簽字，這是不允許的。

4)有時使用已廢止的標準圖、設計規(guī)范及標準。

5)有些施工圖未達到建設部規(guī)定的深度要求。

2基礎設計方面的問題

2.1樁基設計方面的問題

1)構筑物抗浮設計方面：①抗拔樁設計方面在設計中往往缺少抗拔樁抗裂性驗算，缺少抗拔樁靜載試驗及其配筋做法等要求說明?？拱螛对O計時，樁身配筋量僅按強度要求進行計算，缺少裂縫寬度驗算。②構筑物施工階段抗浮驗算經(jīng)常遺漏，未提供施工控制水位。

2)樁基工程中，二樁承臺下部主筋設計往往均布在二樁承臺范圍，偏于不安全，應該把計算得出的主筋布置在樁的范圍內(nèi)比較合理，樁范圍外則適當布置些構造縱筋作為配筋儲備。建議如圖1所示配筋。

3)管樁與承臺(底板)的連接節(jié)點問題，施工圖中僅注明套用標準圖，未明確連接鋼筋及型號。

4)樁基礎負摩阻力問題，有些樁是在回填土上打樁，有些設計人員沒有考慮負摩阻力問題或者僅僅扣減了一部分樁基的承載力，并沒有按照《建筑樁基技術規(guī)范(JGJ 94—2008)》計算負摩阻力。實際上當填土層較厚及回填較差時負摩阻力是非?？捎^的，對樁基產(chǎn)生的負面作用是顯著的，特別對于純摩擦樁基礎，會造成比較大的沉降。

5)構筑物采用了樁基礎，設計人員在池壁的下方布置了樁基而沒有設置承臺，而在沒有池壁的地方設置了承臺，當樁徑不小于800 mm時，樁嵌入承臺或底板內(nèi)的長度不宜小于100 mm，而底板鋼筋的保護層厚度為40 mm，此時問題出現(xiàn)了，設計計算時仍按照底板厚度按照保護層40 mm來計算配筋，偏于不安全，建議這種情況時考慮均設置承臺及按保護層厚度40 mm來設計。

6)樁基礎施工圖中經(jīng)常未注明樁端持力層檢驗及施工完成后的工程樁進行豎向承載力檢驗的要求。

圖1　二樁承臺配筋剖面圖

2.2軟弱下臥層計算問題

構筑物基礎持力層或樁基持力層下面存在軟弱下臥層，《建筑地基基礎設計規(guī)范(GB 50007—2011)》[1]規(guī)定，應驗算軟弱下臥層地基承載力，而有些設計人員經(jīng)常不計算。

2.3壓實填土地基處理問題

有的工程處于部分挖方、部分填方地段，填方地段采用壓實填土人工處理地基，其壓實填土地基的填料、施工、壓實填土的范圍以及壓實填土地基檢驗等均未提出具體要求說明。建議按圖2畫出示意圖。

圖2　基底換填剖面圖

2.4主體結(jié)構與附屬結(jié)構設計問題

主體結(jié)構如泵房，附屬結(jié)構如出水井，泵房一般采用大開挖施工或沉井施工，在泵房施工過程中，必然會對周圍的土體產(chǎn)生擾動，使周圍土體下沉，而出水井往往是直接建在泵房的旁邊，設計人員往往對泵房的設計比較重視，而對出水井等附屬結(jié)構不是太重視，對出水井的地基往往不提任何的處理，往往結(jié)果是泵房主體幾乎不會沉降，而出水井沉降會較大，造成它們之間的管道受損，影響使用。見圖3。

又如主體結(jié)構落在原狀土上或基礎處理過，沉降很小，附屬結(jié)構如鋼梯基礎落在開挖后的填土層上，將會發(fā)生沉降，容易拉開，盡管設計有壓實度的要求，但新近填土總會發(fā)生沉降，造成附屬結(jié)構與主體拉開，設計對這一問題不夠重視。

圖3　泵房與出水井開挖斷面示意圖

2.5深淺基坑樁基施工及開挖問題

自來水廠和污水廠項目有沉井、泵房及變配電間等多個單體，間距較近，各單體基礎高差較大，由于處在軟土地基上，設計基礎采用支承樁，設計未明確打樁、開挖等施工順序及注意事項，較深基坑開挖極易造成較淺樁基受水平推力而破壞，因而造成不必要的麻煩和損失，這樣的工程事故時有發(fā)生，因此設計需明確施工順序及保護措施。如圖4所示設計。

圖4　埋深深水池和埋深淺水池剖面示意圖

2.6沉井下沉穩(wěn)定問題

沉井基礎往往處在淤泥層或淤泥質(zhì)土層上，下沉到該層后往往下沉穩(wěn)定不滿足，若設計人員不采取措施的話則會發(fā)生超沉，但設計人員往往對此不夠重視，此時應地基處理或增加刃腳的踏面寬度或增加地梁來滿足下沉穩(wěn)定要求。

3構筑物結(jié)構計算的問題

3.1荷載代表值和組合值問題

在進行承載能力極限狀態(tài)計算和正常使用極限狀態(tài)驗算時，作用效應系數(shù)(俗稱分項系數(shù))時有弄錯。承載能力極限狀態(tài)計算采用基本組合設計值；正常使用極限狀態(tài)驗算，分別按短期效應的標準組合或長期效應的準永久組合進行驗算，并應保證滿足變形、抗裂度、裂縫開展寬度、應力等計算值不超過相應的規(guī)定限值。

3.2荷載方面

1)水池配筋計算時地面堆載往往會忽略；2)污水的重度標準值一般應大于10 kN/m2,設計人員經(jīng)常采用10 kN/m2，荷載取值偏?。?)操作平臺、泵房等樓面活荷載標準值2 kN/m2偏小，需考慮設備、材料堆放等因素適當加大。

3.3計算模式方面

1)根據(jù)《給水排水工程鋼筋混凝土水池結(jié)構設計規(guī)程(CECS 138∶2002)》第5.1.9條底板視為池壁的固定支承時，底板的厚度必須大于池壁，厚度應為池壁的1.2～1.5倍，并應外挑。這一條設計經(jīng)常不滿足，而計算書中設計考慮固定支承，因此計算模式存在問題，應采用彈性支座來計算。

2)計算模式與實際不符的問題：當利用走道板作為池壁的支承構件時，敞口水池池壁的配筋計算按照上部有支承來設計，而在實際計算時上部走道板不滿足支承的邊界條件(設計人員未對走道板橫向進行計算，未滿足作為橫向支承的要求及板厚不小于200 mm的要求)，此時池壁仍為懸臂結(jié)構或頂部為彈性支座底板為固端支承，因而造成實際所配鋼筋不足，結(jié)構不安全。

3)水池的扶壁柱問題：有些設計人員在池壁設計時考慮了設置扶壁柱，但底板未考慮設置地梁，僅考慮一塊大底板，實際受力是扶壁柱在底板處產(chǎn)生了集中彎矩，相連位置底板無法承受此彎矩。見圖5。

圖5　水池扶壁柱與底板連接示意圖

3.4保護層厚度計算與圖紙不符

結(jié)構配筋計算書中保護層厚度取35 mm或30 mm，而結(jié)構說明中取40 mm，偏于不安全。

3.5水池角隅設計問題

水池角隅處設計往往不夠重視，角隅處的局部彎矩雖按規(guī)范計算，但角隅位置的水平加筋長度未按要求配置，其長度與壁板頂端的支承條件有關，設計人員往往按水池高度的四分之一確定，這對于壁板頂端自由時的情況是遠遠不夠的，同時也是不安全的。

3.6沉井的分隔墻問題

沉井結(jié)構設計時，設計師把中間的隔墻均作為后澆墻體，這樣的結(jié)果會造成一系列問題，如沉井壁厚較大(進一步影響下沉穩(wěn)定)、配筋較大、投資浪費，實際上沉井設計時可利用個別中間的隔墻作為沉井結(jié)構的下沉井壁來處理會較好，既合理又經(jīng)濟，如圖6設置下沉井壁和后澆隔墻。

圖6　沉井井壁與后澆隔墻布置圖

4構筑物構造方面的問題

4.1水池加強帶和后澆帶問題

加強帶和后澆帶設計概念混淆不清，經(jīng)?；鞛橐徽?，對它們的構造做法缺少詳細的交代。后澆帶是施工縫的一種，后澆帶位置將結(jié)構暫時劃分為若干部分，在若干時間后再澆搗后澆帶位置的混凝土，將結(jié)構連成整體。后澆帶是既可解決沉降差又可減少收縮應力的有效措施。設置后澆帶的位置、距離通過設計計算確定，其寬度考慮施工簡便及避免應力集中，常為800～1 200 mm；后澆帶部位填充的混凝土強度等級須比原結(jié)構提高一級。

膨脹混凝土加強帶設置在構筑物混凝土收縮應力的最大部位，用來增加混凝土的密實度，提高混凝土的強度及抗裂、防滲性能，強度等級比主體設計混凝土高一等級，混凝土內(nèi)摻入一定比例的微膨脹劑并與主體結(jié)構混凝土一起澆筑。

4.2水池伸縮縫間距問題

大型矩形構筑物需設置溫度變化的伸縮縫，其設縫間距一般按照《給水排水工程構筑物結(jié)構設計規(guī)范(GB 50069—2002)》[2]的相應條款來執(zhí)行，如地基為土基時，露天環(huán)境伸縮縫間距現(xiàn)澆鋼筋混凝土水池為20 m，有保溫時為30 m。有些設計人員盡管嚴格按照規(guī)范設置伸縮縫，但出現(xiàn)了如下問題：

1)如圖7的伸縮縫兩側(cè)的池壁1、池壁2，由于水池為敞口水池，壁板頂端為自由，池壁1為兩邊固定一邊簡支一邊自由；池壁2為底部固定三邊自由，兩者的頂端變形相差較大，故在實際運行中頂部范圍橡膠止水帶被拉開，并出現(xiàn)了漏水現(xiàn)象。

圖7　某水池伸縮縫布置圖

2)杭州市某清水池項目，由于設計清水池頂板考慮覆土，池壁采用加氣混凝土塊保溫，水池基本按照最大伸縮縫間距30 m考慮，但由于水池在2015年2月完成結(jié)構混凝土的施工，清水池在施工完成后未儲水，且一直暴露在大氣中，并未作覆蓋或采取其他保溫措施。7月23日才完成閉水試驗，此時，基坑未回填，頂板上面也未覆土，完全暴露在夏季的烈日之下，后來池壁出現(xiàn)多條豎向裂縫。經(jīng)查結(jié)構圖紙，池壁水平配筋僅按構造配置，配筋見圖8。

圖8　某水池池壁配筋圖

以上問題的出現(xiàn)是設計人員未充分吃透設置伸縮縫的要領，如1)的池壁1和池壁2應盡量使兩個池壁受力狀態(tài)一致，變形一致，正確的設置位置應往池壁2方向平移一段距離。2)對伸縮縫的設置理解上不夠透徹，設計文件上應明確施工階段的保溫措施或按照露天條件來設置伸縮縫，且應該加大水平鋼筋。

4.3水池配筋方面

池壁豎向配筋統(tǒng)一采用@100間距，不合理且浪費，由于池壁承受三角形荷載，一般池壁與底板交接處為最大配筋，而上部配筋較小，可考慮按@200間距通長配筋后再在底部位置設置附加短筋，這樣受力合理也可節(jié)約投資。

4.4沉井的問題

1)沉井的后澆隔墻與井壁連接問題：有些設計師對后澆隔墻與井壁連接問題不夠重視，僅僅在井壁上預留了鋼筋，并沒有按照規(guī)范要求預留凹槽、止水片等，設凹槽的目的是使后澆的混凝土與老混凝土結(jié)合好，有利于防滲和抗剪。

2)沉井井壁分節(jié)澆筑和分幾次下沉未做說明。若分節(jié)澆筑和分節(jié)下沉則需分別計算下沉系數(shù)、下沉穩(wěn)定及澆筑第二節(jié)時的地基穩(wěn)定驗算等，有些設計人員未考慮這些問題，這對于軟土地基上的沉井施工就容易產(chǎn)生施工事故。

3)沉井由于分節(jié)澆筑、分次下沉，第一次下沉時的分節(jié)位置池壁頂部往往缺少水平加強鋼筋的配置。

4)沉井的刃腳削弱問題：薄壁沉井底板位置的刃腳由于凹進去150～200 mm，造成壁厚較小，本來井壁厚度不大，減小的比例就較大，刃腳位置是受力最大的地方，壁厚反而最小，往往造成不安全，設計師容易忽略這個問題，見圖9。

圖9　沉井井壁刃腳比較圖

5抗震設計方面的問題

構筑物抗震設計方面存在的問題有：

1)給水排水建筑工程未按《建筑工程抗震設防分類標準(GB 50223—2004)》[3]第3.0.2、第5.1.3和5.1.4條的要求確定抗震設防類別。當為乙類時，地震作用應符合本地區(qū)抗震設防烈度的要求；抗震措施，一般情況應符合本地區(qū)抗震設防烈度提高一度的要求。按照《建筑工程抗震設防分類標準(GB 50223—2004)》第5.1.3和5.1.4條的要求，乙類的構建筑物有：①給水建筑中的主要取水設施和輸水管線、水廠的水處理構建筑物、配水井、送水泵房、中控室、化驗室等；②污水干管，污水處理廠的主要水處理構建筑物、進水泵房、中控室、化驗室，以及城市排澇泵站和城鎮(zhèn)主干道立交處的雨水泵房等。

2)構筑物抗震由于計算軟件很少，往往缺少這方面的計算書，這是通病。

6耐久性問題設計方面的問題

混凝土結(jié)構的耐久性設計[4]時，設計人員一般僅提“環(huán)境類別、保護層厚度、混凝土強度、抗?jié)B級別”等，設計內(nèi)容不夠全面?；炷两Y(jié)構的耐久性設計是系統(tǒng)性的問題，它與結(jié)構使用年限、結(jié)構所處的環(huán)境類別、作用等級有關。具體設計時，需提出材料要求，如混凝土最低強度等級、最大水膠比、抗?jié)B級別、混凝土最大堿含量與最大氯離子含量，以及采用的水泥品種、防凍要求等；構造要求，如：鋼筋保護層厚度，裂縫寬度限值，施工縫伸縮縫的連接的設置要求等；施工質(zhì)量要求，如施工養(yǎng)護、保護層厚度等的檢測等。

7結(jié)語

本文是筆者在這些年審查結(jié)構施工圖中存在的一些問題的匯總，根據(jù)規(guī)范和已建設工程的一些成熟經(jīng)驗而提出了一些合理建議，供同行參考，目的是為了提高設計水平，促進共同進步。

參 考 文 獻

[1]中國建筑科學研究院.GB 50007—2011建筑地基基礎設計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

[2]北京市市政工程設計研究總院.GB 50069—2002給水排水工程構筑物結(jié)構設計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002.

[3]中國建筑科學研究院.GB 50223—2004建筑工程抗震設防分類標準[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2004.

[4]中國建筑科學研究院.GB 50010—2010混凝土結(jié)構設計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.

收稿日期：2015-12-02

作者簡介：喬克昌(1971—)，男，浙江湖州人，高級工程師，從事市政水工結(jié)構、基坑圍護設計和邊坡?lián)鯄υO計等工作。

中圖分類號：TU82

文獻標志碼：B

文章編號：1008-3707(2016)03-0010-05

Common Problems in the Examination of the Structure MajorConstruction Plan for the Water Supply and Drainage Engineering

QIAO Kechang