大石山區(qū)家庭水柜工程建設(shè)應(yīng)用技術(shù)分析

林學(xué)佳，阮清波，吳衛(wèi)熊

（廣西科源工程咨詢有限責(zé)任公司，南寧 530023）

大石山區(qū)家庭水柜工程建設(shè)應(yīng)用技術(shù)分析

林學(xué)佳，阮清波，吳衛(wèi)熊

（廣西科源工程咨詢有限責(zé)任公司，南寧 530023）

結(jié)合廣西大石山區(qū)家庭水柜工程建設(shè)中遇到的工程地質(zhì)問題，從家庭水柜工程布置、蓄水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面，對大石山區(qū)家庭水柜建設(shè)應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行了分析介紹，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，為大石山區(qū)家庭水柜工程建設(shè)提供參考。

大石山區(qū)；家庭水柜；建設(shè)；應(yīng)用技術(shù)

廣西大石山區(qū)位于廣西西北部，分布在河池、百色、南寧、柳州、來賓、崇左共6市30個縣（市、區(qū)），占廣西總面積的37.74%，區(qū)域內(nèi)群峰層疊，山體巖石裸露，石山面積占區(qū)域總面積的45.20%。廣西大石山區(qū)素有“地?zé)o三尺平，山無三寸泥”之稱，大石山區(qū)具有地形高差大、喀斯特地貌分布廣、人口居住分散、普遍缺乏地表水源的特點(diǎn)。因此，解決大石山區(qū)農(nóng)村人飲困難、建設(shè)農(nóng)村人飲工程亦有其特色要求。

多年來，各地的實(shí)踐表明，家庭水柜工程是在特殊季節(jié)、特定自然環(huán)境條件下發(fā)揮特殊作用的微小型人飲工程，是其他集中式供水工程覆蓋不到區(qū)域的一種有效補(bǔ)充，實(shí)踐證明：家庭水柜具有結(jié)構(gòu)簡單，施工便利，投資少，見效快，管理易行，不愧為解決廣西大石山區(qū)飲水困難的一種有效可行的手段[1]。針對家庭水柜工程建設(shè)中存在規(guī)劃布置不合理、規(guī)模標(biāo)準(zhǔn)低、建設(shè)質(zhì)量差等問題，本文對廣西大石山區(qū)家庭水柜工程建設(shè)應(yīng)用技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行分析，希望有助于家庭水柜工程在大石山區(qū)的建設(shè)。

1 大石山區(qū)工程地質(zhì)問題

1.1 巖溶對建筑物基礎(chǔ)穩(wěn)定問題

由于大石山區(qū)巖性為碳酸鹽巖，巖溶較為發(fā)育，修建建筑物時，要注意避開較大的溶洞發(fā)育及落水洞位置，避免可能淘空基礎(chǔ)，或降低地基承載力而發(fā)生塌陷，進(jìn)而破壞建筑物基礎(chǔ)。

1.2 不均一沉降問題

碳酸鹽巖區(qū)巖溶發(fā)育，基巖面起伏不平，甚至相差很大，修建建筑物時，要注意地基巖（土）體的均一性，防止一側(cè)巖石一側(cè)土，造成建筑物產(chǎn)生不均一沉降。

1.3 邊坡穩(wěn)定問題

在大石山區(qū)修建建筑物，既要注意山體邊坡穩(wěn)定，也要注意開挖邊坡穩(wěn)定。大石山區(qū)山高峻陡，常有危石塌落，要盡量避開可能產(chǎn)生崩塌的地段，保證建筑物安全。另一方面對開挖邊坡也要注意，特別注意不能在松動孤石下掏基建筑，防止安全事故發(fā)生。

1.4 紅粘土問題

大石山區(qū)部分人飲工程分布在紅粘土或次生紅粘土上，紅粘土或次生紅粘土具有弱脹縮性、遇水后土體強(qiáng)度變低、承載力變化大的特點(diǎn)。紅粘土從地表向下由硬變軟，具有明顯的上硬下軟的特征。建筑物基礎(chǔ)設(shè)置及邊坡開挖時要注意這些問題。

2 家庭水柜建設(shè)應(yīng)用技術(shù)分析

2.1 工程布置

家庭水柜工程點(diǎn)多面廣，分散在千家萬戶、田間地頭，前期建設(shè)的一些家庭水柜工程由于工程形式不合理，集雨面積過小，導(dǎo)致工程蓄水不足甚至蓄不上水。因此，工程布置應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡匦?、地質(zhì)和供水條件等要求確定，并按照GB/T50596《雨水集蓄利用工程技術(shù)規(guī)范》要求進(jìn)行規(guī)劃建設(shè)，集流、進(jìn)水、沉淀、蓄存、溢流及配套的梯步、護(hù)欄等設(shè)施應(yīng)配備齊全。

圖1 家庭水柜工程典型布置圖

集雨場面積大小是水柜、水池能否蓄滿水、多蓄水的關(guān)鍵，前期建成的一些家庭水柜工程，由于對集雨場的選擇和建設(shè)重視不夠，出現(xiàn)部分截流溝過短、砌筑簡陋、引水效率不高的問題。因此，在集雨場選擇和設(shè)計(jì)時應(yīng)盡可能提高集雨效率，避開畜禽養(yǎng)殖、堆放物、施肥等污染源。應(yīng)優(yōu)先選擇屋檐集流、人工硬化地面集雨場、或二者結(jié)合的集雨場，其次選擇坡面集流。人飲工程不宜選擇路面作為集雨場。蓄水容量為60 m3的集雨場采用自然坡面集流時一般不小于150 m2。如有季節(jié)性山泉應(yīng)充分利用。

前期，有的地方在建蓄水池時利用原山體作柜壁，由于砌體與巖體力學(xué)性能不一致，在溫度、水壓力作用下結(jié)合部分易產(chǎn)生裂縫漏水；有些對地下水沒有處理好，池底受揚(yáng)壓力作用開裂漏水。因此，蓄水池外壁與崖坎、根系較發(fā)育的樹木之間、多個水池或水池襯砌外壁之間應(yīng)保持適當(dāng)距離，水池基礎(chǔ)應(yīng)置于完整堅(jiān)實(shí)的地基上，不應(yīng)一邊在巖基一邊在軟基上，不應(yīng)將基礎(chǔ)直接置于高差較大或破碎的巖基上，要避免在裂隙、巖溶發(fā)育處建水池。

蓄水池池頂應(yīng)超出正常蓄水位一定高度，一般應(yīng)達(dá)到表1中的數(shù)值。

表1 蓄水池超高值

為提高蓄水質(zhì)量，避免雜物堵塞進(jìn)水口和泥沙進(jìn)入蓄水池，蓄水池前應(yīng)根據(jù)具體情況設(shè)置格柵、沉淀池和粗濾池。攔污柵設(shè)置應(yīng)在進(jìn)水口前。沉淀過濾設(shè)施可結(jié)合蓄水池結(jié)構(gòu)布置進(jìn)行設(shè)置，沉淀可選擇自然沉淀，過濾可選擇粗濾+慢濾結(jié)合布置。利用天然坡面、場院集流時，應(yīng)在進(jìn)水口前設(shè)置沉沙池。沉沙池尺寸應(yīng)根據(jù)集流面大小和來沙情況確定。

蓄水池應(yīng)合理設(shè)置進(jìn)水管、出水管、溢流管、排空管、通氣孔和檢修孔。進(jìn)出水口位置設(shè)置合理，要求能進(jìn)能排。池壁布置進(jìn)水管，進(jìn)水管的出口宜設(shè)置緩流設(shè)置；在蓄水池正常蓄水位處應(yīng)設(shè)置溢流口。

消毒設(shè)備可采用單戶式消毒器或在龍頭加裝超濾設(shè)備。

為避免引水過程中的水質(zhì)污染，引水管（渠）設(shè)計(jì)應(yīng)優(yōu)先采用管道引水，并布置在水質(zhì)不易受污染的地段。

家庭水柜工程，可安裝微型潛水電泵、管道建成自來水系統(tǒng)，也可安裝手動泵或使用專用水桶人工取水。為防蓄水池底部淤積和細(xì)菌滋生，蓄水池至少每年需清洗一次。

蓄水池應(yīng)進(jìn)行防滲設(shè)計(jì)，高寒山區(qū)應(yīng)采取防凍措施。

2.2 蓄水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.2.1 蓄水池形狀

蓄水池，即雨水儲存設(shè)備，一條水管將天然坡面、房屋樓頂和蓄水池相連通，天然坡面、房頂積攢的雨水通過水管流入水柜里貯藏，再用水管將蓄水池水源引至屋里，供應(yīng)生活用水。蓄水池按其形式可分為圓形、矩形和其它形狀。家庭水柜蓄水池結(jié)構(gòu)一般采用圓形，直徑為5～15 m、池深為2～3.5 m。

從工程特點(diǎn)看，圓形蓄水池在外部土石壓力下，受力條件要優(yōu)于矩形蓄水池。同時，按單位容積的結(jié)構(gòu)表面積比較（表面積越小，則使用的建筑材料也越少），圓形蓄水池要比同體積的矩形蓄水池小8%左右，因此一般情況下，宜采用圓形蓄水池結(jié)構(gòu)。限于地形條件或其它因素，采用矩形蓄水池和其它形式的蓄水池，達(dá)到滿足儲水目的，也是可行的方案，但從前期有的采用方形水柜看，由于沒有采用加筋或澆筑鋼筋混凝土立柱等措施，在拐角處由于應(yīng)力集中，易產(chǎn)生裂縫漏水。經(jīng)過廣西大石山區(qū)人畜飲水工程建設(shè)大會戰(zhàn)成功經(jīng)驗(yàn)表明：圓形蓄水池比較適合大石山區(qū)人飲工程需要。

2.2.2 蓄水池底板

蓄水池底板只受到水池水壓力的作用，內(nèi)部應(yīng)力很小。一般采用現(xiàn)澆素混凝土或漿砌石結(jié)構(gòu)。也有采用在漿砌石基礎(chǔ)上再澆筑一層混凝土的復(fù)合結(jié)構(gòu)。素混凝土底板可采用C15混凝土，厚度可采用10～30 cm，視底板的跨度而定。混凝土澆筑時應(yīng)分塊進(jìn)行。一般澆筑塊尺寸為(2～3)m×(2～3)m。漿砌石可采用M10水泥砂漿漿砌石，厚度應(yīng)為2～3層石料，一般為30～50 cm。應(yīng)采用坐漿砌筑的方法，不宜采用干砌灌漿的辦法，后者往往不能保證防滲效果。砌筑后應(yīng)進(jìn)行勾縫，勾縫應(yīng)為平縫，不采用凸縫。為了提高防滲性能，有的地方采取在漿砌石面上再抹1～2層水泥砂漿。底板具體采用何種材料結(jié)構(gòu)，則應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)亟ㄖ牧锨闆r進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析比較后確定。

為防止地基沉陷對水池的破壞，在底板施工前，應(yīng)對地基進(jìn)行夯實(shí)處理。要求地基承載力按10 t/m2設(shè)計(jì)，若地基實(shí)際承載力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，則必須進(jìn)行地基處理。

2.2.3 蓄水池池壁

蓄水池壁要受到水池內(nèi)部水壓力的作用產(chǎn)生環(huán)狀拉應(yīng)力和作為懸臂結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力。但由于雨水集蓄利用的水池水深都不大，一般不超過3.5 m，因而上面的兩種應(yīng)力值都很小，仍然可以采用素混凝土或漿砌石結(jié)構(gòu)，但要保障一定的結(jié)構(gòu)厚度。對于素混凝土池壁，厚度應(yīng)不小于0.2倍池深，并不小于30 cm。對漿砌石結(jié)構(gòu)則應(yīng)不小于0.3倍水池深，并不小于50 cm。用于矩形水池的池壁常采用擋土墻式。池壁可以內(nèi)壁直立、外部傾斜，也可以內(nèi)壁傾斜、外壁豎直。在墻高不大時（不大于3 m），一般擋土墻底寬可采用0.4倍墻高，墻頂寬度不小于20 cm。

2.2.4 蓄水池頂蓋

家庭水柜蓄水池一般應(yīng)有蓋板形成封閉式構(gòu)筑物。頂蓋宜采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，厚度為10～15 cm。頂蓋中的鋼筋為單層，設(shè)置于板的下部。當(dāng)板的跨度為3 m時，板厚12 cm，主受力鋼筋直徑8 mm、間距20 cm即可。

當(dāng)家庭水柜加蓋成封閉式水池時，水池內(nèi)應(yīng)設(shè)置取用水梯步，頂蓋上應(yīng)設(shè)置清淤檢查孔(開口不小于600×600 mm)和通氣孔；開敞式水池應(yīng)設(shè)置護(hù)欄，護(hù)欄應(yīng)有足夠強(qiáng)度防止傾覆倒塌，高度不應(yīng)小于1.1 m。

2.2.5 蓄水池材料

蓄水池按其結(jié)構(gòu)材料分為素混凝土、鋼筋混凝土、漿砌石、漿砌磚等。其中，磚砌結(jié)構(gòu)由于容易在負(fù)溫條件下受到凍融破壞，因而不宜在高寒山區(qū)采用；采用漿砌石結(jié)構(gòu)時，不能使用風(fēng)化石、裂隙發(fā)育的塊石；不允許用空心水泥磚、紅磚作為墻體結(jié)構(gòu)。因此，目前蓄水池主要采用的是混凝土和漿砌石結(jié)構(gòu)。

下面針對混凝土和漿砌石結(jié)構(gòu)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析比較，分析家庭水柜蓄水池結(jié)構(gòu)材料的經(jīng)濟(jì)合理性。

根據(jù)大石山區(qū)家庭水柜工程水量分析，廣西大石山區(qū)人飲工程主推家庭水柜容量為60 m3/座，每個家庭水柜平均解決3～4人農(nóng)村人口的飲水困難問題，所以對60 m3容量的家庭水柜不同結(jié)構(gòu)材料情況下的造價比較分析。

60 m3容量的家庭水柜不同結(jié)構(gòu)材料的造價計(jì)算比較可知，相同容量60 m3的家庭水柜，由于地處大石山區(qū)，塊石相對便宜，因池壁材料為漿砌石或混凝土，造價相差較大，比較二者家庭水柜每m3水的造價整理如表2。

表2 60 m3漿砌石與混凝土家庭水柜每m3水造價比較表

從表2可知，60 m3家庭水柜池壁為混凝土材料時，單位造價比池壁為漿砌石貴100元/m3左右，在大石山區(qū)石料豐富，采用漿砌石結(jié)構(gòu)家庭水柜，能進(jìn)一步降低造價。但石料較少，需外購的地區(qū)，則采用混凝土結(jié)構(gòu)為宜。

4 結(jié)語

家庭水柜是具有廣西大石山區(qū)特色的飲水安全工程，屬分散供水小容積的典型工程，在大石山區(qū)大會戰(zhàn)中已經(jīng)建成家庭水柜近5萬座。本文對大石山區(qū)家庭水柜建設(shè)應(yīng)用技術(shù)的分析介紹，有助于提高家庭水柜工程建設(shè)的適用性、標(biāo)準(zhǔn)性、規(guī)范性，使家庭水柜工程更好地運(yùn)用于大石山飲水安全工程中。

[1] 吳衛(wèi)熊，阮清波，何令祖.淺議家庭水柜在解決廣西大石山區(qū)農(nóng)村人飲安全的作用及設(shè)計(jì)要點(diǎn)[J]，廣西水利水電，2015（2）：87-89.

（責(zé)任編輯：周 群）

Analysis of technologies applied in family water tank construction in rocky mountain areas

LIN Xue-jia,RUAN Qing-bo,WU Wei-xiong
(Guangxi Keyuan Engineering Consultant Co.Ltd.,Nanning 530023,China)

With regard to construction of family water tanks in rocky mountain areas,combined with the engineer?ing geological problems which had been seen during construction,an introduction was made on the applied technolo?gies such as layout of family water tank and structural design of water storage pool.Experience was also summarized.

Rocky mountain area;family water tank;construction;applied technology

S277.7

]B

1003-1510（2016）01-0067-04

2015-11-19

廣西水利科技項(xiàng)目：廣西大石山區(qū)農(nóng)村飲水安全工程關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用（201417）。

林學(xué)佳（1983-），男，廣西賓陽人，廣西科源工程咨詢有限責(zé)任公司工程師，學(xué)士，從事水利水電工程設(shè)計(jì)工作。