毕业设计地下式泵房(下)

5稳定分析及地基处理

5.1 稳定分析

泵房内部布置和拟定泵房的主要尺寸后，为了确保泵房安全，还需进行泵房整体稳定性分析计算，包括泵房的抗滑、抗浮、抗渗及地基稳定分析。如果不能满足整体稳定要求，则应在分析计算结果的饿基础上对泵房内部布置和尺寸进行修改，或采取泵房地基处理工程措施，使之满足稳定要求，然后才进行泵房结构设计。

地下式泵房结构应满足抗浮、抗滑、抗渗等要求，由于地下式泵站“临水深埋”，在结构上要求承受土压和水压，泵房筒体和底板要求不透水，应保持自身稳定。泵房底板一般采取整体浇筑的混凝土或钢筋混凝土底板，并与泵机组的基础浇筑成一体。防渗混凝土的抗渗标号不小于400号。在一般情况下泵房四周环水或有回填土，受力均匀，抗滑较易满足。主要作抗浮核算，尤其室内无水的地下泵房，抗浮能力较差。若不能满足要求时，应采取一定结构或施工措施，如将底板趾延长，并在其上回填土以增加泵房自重，也可以在底板下设置混凝土井柱群，这种措施对于地基条件较差的情况更有利。

5.1.1泵房抗浮稳定计算

5.1.1.1泵房自重

本设计为全地下式，而土体孔隙及岩体裂隙中赋存着大量的地下水，对岩土体中的泵房会产生浮力，若泵房的自重小于浮力，会产生泵房的上拱、地板开裂、整体失稳等事故。因此需要研究地下泵房的抗浮问题。

场地地下水类型为潜水，勘察期间拟建场地潜水地下水埋深7.1m（水位标高98.4m），年变幅2m左右，近3-5年最高水位为4m左右，场地最高水位可按4m设计。

泵房自重包括泵房结构自重、填料重量和永久设备重量。其中各项永久设备重量见表5—1，泵房结构自重见表5—2

表5—1 泵房各项永久设备重量

名称数量重量/个（kg）总重量（kg）KQSN450—N9水泵 6 2531 15186

KQSN450—N9水泵电动机 6 1058+3300 26148

KQSN300—M4水泵 1 995 995

KQSN300—M4水泵电动机 1 601+2520 3121

SK-1.5真空泵及其电动机7 178+80 1806

供水泵及其电动机 2 300+100 800

排水泵及其电动机 2 300+100 800

4-72-12C型离心风机7 1450 10150

DWT-I-7屋顶轴流风机 2 85 170

LDA型5t电动单梁起重机 1 2420 2420

Z445T-10-60闸阀7 960 6720

H44T-10-50逆止阀7 350 2450

管道及泵壳中水重粗估20000

总计90766

表5—2 泵房结构自重

重量(KN) 数量/个总重(KN)

名称体积(3

m)

m) 容重(KN/3

底板24×12×1 25 7200 1 7200

顶板24×12×1 25 7200 1 7200

墙72×7.5×0.5 25 6750 1 6750

柱1×1×8 25 200 10 2000

牛腿0.6×0.4×0.83 25 4.98 10 49.8

总重23199.8 综上，泵房自重为90766×9.8÷1000+23199.8=24089.31KN

5.1.1.2 泵房浮托力

浮托力计算公式[9]：

=W F h A γ 浮 （5—1） 式中，F 浮——浮托力，KN ； W γ——土水重，KN/m 3； h ——地下水位高，m ； A ——泵房底板面积，m 2

代入数据，得：F 浮=1000×6.55×（24×12）=1886.4KN 5.1.1.3 泵房抗浮稳定计算

泵房抗浮稳定安全系数应按下式计算： 由上述得，f G K U

≥∑∑ （5—2）

式中 f

K

——抗浮稳定安全系数，取1.10；；

G ∑——作用于泵房基础底面以上的全部重力(kN)；

U ∑——作用于泵房基础底面上的扬压力(kN)。

即，验算得该地下式泵房满足抗浮稳定计算。

5.2 地基处理

5.2.1桩基的分类

基桩可按下列规定分类：

（1）按承载性状分类：

1.摩擦型桩：

摩擦桩：在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载由桩侧阻力承受，桩端阻力小到可忽略不计；

端承摩擦桩：在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载主要由桩侧阻力承受。

2.端承型桩：端承桩：在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载由桩端阻力承受，桩侧阻力小到

可忽略不计；摩擦端承桩：在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载主要由桩端阻力承受。

（2）按成桩方法分类：

1.非挤土桩：干作业法钻（挖）孔灌注桩、泥浆护壁法钻（挖）孔灌注桩、套管护壁法钻（挖）孔灌注桩；

2.部分挤土桩：长螺旋压灌灌注桩、冲孔灌注桩、钻孔挤扩灌注桩、搅拌劲芯桩、预钻孔打入（静压）预制桩、打入（静压）式敞口钢管桩、敞口预应力混凝土空心桩和H 型钢桩；

3.挤土桩：沉管灌注桩、沉管夯（挤）扩灌注桩、打入（静压）预制桩、闭口预应力混凝土空心桩和闭口钢管桩。

（3）按桩径（设计直径d）大小分类：

1.小直径桩：d ≤250mm；

2.中等直径桩：250mm< d <800mm；

3.大直径桩：d ≥800mm。

5.2.2桩基的选型与布置

5.2.2.1桩基的选型

桩型与成桩工艺应根据建筑结构类型、荷载性质、桩的使用功能、穿越土层、桩端持力层、地下水位、施工设备、施工环境、施工经验、制桩材料供应条件等，按安全适用、经济合理的原则选择。

由基本资料分析得：拟建供水泵站地貌单元属黄河漫滩。场地不具备发生6.5级以上强震的构造条件，可不考虑活动断裂错动的影响；场地无不良地质现象，经判定为不液化场地。但由于本场地水位有超过计算采用的地下水位（101.5m）的可能，因此本场地土有产生液化的可能，针对可能出现的问题本工程可采用钻孔灌注桩（泥浆护壁）方案，以保证本工程的安全。

本设计采用D=600mm的灌注桩。按桩径大小分其属于中等直径桩；按承载性状其属于端承摩擦桩；按成桩方法其属于非挤土桩。

5.2.2.2桩基布置

基桩的布置宜符合下列条件：

（1）基桩的最小中心距应符合表6-1 的规定；当施工中采取减小挤土效应的可靠措施时，可根据当地经验适当减小。

表6-3 桩的最小中心距

土类与成桩工艺排数不少于3排且桩数不少于9

根的摩擦型桩基

其他情况非挤土灌注桩 3.0d 3.0d

部分挤土桩 3.5d 3.0d

挤土桩非饱和土 4.0d 3.5d

饱和黏性土 4.5d 4.0d

钻、挖孔扩底桩2D 或D+2.0m(当D>2m) 1.5D

沉管夯扩、钻孔挤扩桩非饱和土 2.2D 且4.0d 2.0D且3.5d 饱和黏性土 2.5D 且4.5d 2.2D且4.0d