给水排水工程结构专业施工图审查中的常见问题

乔克昌

(杭州市城建设计研究院有限公司，浙江 杭州 310001)



给水排水工程结构专业施工图审查中的常见问题

乔克昌

(杭州市城建设计研究院有限公司，浙江 杭州 310001)

摘要：给水排水工程结构属于特种结构，今针对施工图审查中存在的问题，逐一进行归类和剖析，并提出了合理的建议及可行的解决方案。这对给水排水工程结构设计人员有一定的指导作用。

关键词：给水排水工程；存在的问题；归类和剖析；建议；解决方案

给水排水工程结构属于特种结构的范畴，从2006年开始至今笔者审查了许多结构施工图，发现有些设计人员在设计过程中存在诸多的问题，主要有政策性问题、计算模式上的问题、基础设计不合理及构造上的问题等不合理不规范的现象，对结构安全和使用产生了安全隐患。本文结合工程实际，提出了给水排水工程结构设计中存在的问题及一些建议，供同行参考。

1程序性政策性问题

1)采用指定产品问题。《中华人民共和国建筑法》规定“设计文件选用的建筑材料、建筑构配件和设备，不得指定生产厂、供应商”。但有些结构施工图却指定了某种型号的材料(如某种型号的材料实际就特指了某厂生产的混凝土微膨胀剂、某厂生产伸缩缝结构胶、某厂生产的水池防腐涂料等)。

2)注册设计人员及其相关人员未按规定在施工图上加盖相应的图章并签字。

3)有些设计人员在签字栏中跨专业签字，这是不允许的。

4)有时使用已废止的标准图、设计规范及标准。

5)有些施工图未达到建设部规定的深度要求。

2基础设计方面的问题

2.1桩基设计方面的问题

1)构筑物抗浮设计方面：①抗拔桩设计方面在设计中往往缺少抗拔桩抗裂性验算，缺少抗拔桩静载试验及其配筋做法等要求说明。抗拔桩设计时，桩身配筋量仅按强度要求进行计算，缺少裂缝宽度验算。②构筑物施工阶段抗浮验算经常遗漏，未提供施工控制水位。

2)桩基工程中，二桩承台下部主筋设计往往均布在二桩承台范围，偏于不安全，应该把计算得出的主筋布置在桩的范围内比较合理，桩范围外则适当布置些构造纵筋作为配筋储备。建议如图1所示配筋。

3)管桩与承台(底板)的连接节点问题，施工图中仅注明套用标准图，未明确连接钢筋及型号。

4)桩基础负摩阻力问题，有些桩是在回填土上打桩，有些设计人员没有考虑负摩阻力问题或者仅仅扣减了一部分桩基的承载力，并没有按照《建筑桩基技术规范(JGJ 94—2008)》计算负摩阻力。实际上当填土层较厚及回填较差时负摩阻力是非常可观的，对桩基产生的负面作用是显著的，特别对于纯摩擦桩基础，会造成比较大的沉降。

5)构筑物采用了桩基础，设计人员在池壁的下方布置了桩基而没有设置承台，而在没有池壁的地方设置了承台，当桩径不小于800 mm时，桩嵌入承台或底板内的长度不宜小于100 mm，而底板钢筋的保护层厚度为40 mm，此时问题出现了，设计计算时仍按照底板厚度按照保护层40 mm来计算配筋，偏于不安全，建议这种情况时考虑均设置承台及按保护层厚度40 mm来设计。

6)桩基础施工图中经常未注明桩端持力层检验及施工完成后的工程桩进行竖向承载力检验的要求。

图1　二桩承台配筋剖面图

2.2软弱下卧层计算问题

构筑物基础持力层或桩基持力层下面存在软弱下卧层，《建筑地基基础设计规范(GB 50007—2011)》[1]规定，应验算软弱下卧层地基承载力，而有些设计人员经常不计算。

2.3压实填土地基处理问题

有的工程处于部分挖方、部分填方地段，填方地段采用压实填土人工处理地基，其压实填土地基的填料、施工、压实填土的范围以及压实填土地基检验等均未提出具体要求说明。建议按图2画出示意图。

图2　基底换填剖面图

2.4主体结构与附属结构设计问题

主体结构如泵房，附属结构如出水井，泵房一般采用大开挖施工或沉井施工，在泵房施工过程中，必然会对周围的土体产生扰动，使周围土体下沉，而出水井往往是直接建在泵房的旁边，设计人员往往对泵房的设计比较重视，而对出水井等附属结构不是太重视，对出水井的地基往往不提任何的处理，往往结果是泵房主体几乎不会沉降，而出水井沉降会较大，造成它们之间的管道受损，影响使用。见图3。

又如主体结构落在原状土上或基础处理过，沉降很小，附属结构如钢梯基础落在开挖后的填土层上，将会发生沉降，容易拉开，尽管设计有压实度的要求，但新近填土总会发生沉降，造成附属结构与主体拉开，设计对这一问题不够重视。

图3　泵房与出水井开挖断面示意图

2.5深浅基坑桩基施工及开挖问题

自来水厂和污水厂项目有沉井、泵房及变配电间等多个单体，间距较近，各单体基础高差较大，由于处在软土地基上，设计基础采用支承桩，设计未明确打桩、开挖等施工顺序及注意事项，较深基坑开挖极易造成较浅桩基受水平推力而破坏，因而造成不必要的麻烦和损失，这样的工程事故时有发生，因此设计需明确施工顺序及保护措施。如图4所示设计。

图4　埋深深水池和埋深浅水池剖面示意图

2.6沉井下沉稳定问题

沉井基础往往处在淤泥层或淤泥质土层上，下沉到该层后往往下沉稳定不满足，若设计人员不采取措施的话则会发生超沉，但设计人员往往对此不够重视，此时应地基处理或增加刃脚的踏面宽度或增加地梁来满足下沉稳定要求。

3构筑物结构计算的问题

3.1荷载代表值和组合值问题

在进行承载能力极限状态计算和正常使用极限状态验算时，作用效应系数(俗称分项系数)时有弄错。承载能力极限状态计算采用基本组合设计值；正常使用极限状态验算，分别按短期效应的标准组合或长期效应的准永久组合进行验算，并应保证满足变形、抗裂度、裂缝开展宽度、应力等计算值不超过相应的规定限值。

3.2荷载方面

1)水池配筋计算时地面堆载往往会忽略；2)污水的重度标准值一般应大于10 kN/m2,设计人员经常采用10 kN/m2，荷载取值偏小；3)操作平台、泵房等楼面活荷载标准值2 kN/m2偏小，需考虑设备、材料堆放等因素适当加大。

3.3计算模式方面

1)根据《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程(CECS 138∶2002)》第5.1.9条底板视为池壁的固定支承时，底板的厚度必须大于池壁，厚度应为池壁的1.2～1.5倍，并应外挑。这一条设计经常不满足，而计算书中设计考虑固定支承，因此计算模式存在问题，应采用弹性支座来计算。

2)计算模式与实际不符的问题：当利用走道板作为池壁的支承构件时，敞口水池池壁的配筋计算按照上部有支承来设计，而在实际计算时上部走道板不满足支承的边界条件(设计人员未对走道板横向进行计算，未满足作为横向支承的要求及板厚不小于200 mm的要求)，此时池壁仍为悬臂结构或顶部为弹性支座底板为固端支承，因而造成实际所配钢筋不足，结构不安全。

3)水池的扶壁柱问题：有些设计人员在池壁设计时考虑了设置扶壁柱，但底板未考虑设置地梁，仅考虑一块大底板，实际受力是扶壁柱在底板处产生了集中弯矩，相连位置底板无法承受此弯矩。见图5。

图5　水池扶壁柱与底板连接示意图

3.4保护层厚度计算与图纸不符

结构配筋计算书中保护层厚度取35 mm或30 mm，而结构说明中取40 mm，偏于不安全。

3.5水池角隅设计问题

水池角隅处设计往往不够重视，角隅处的局部弯矩虽按规范计算，但角隅位置的水平加筋长度未按要求配置，其长度与壁板顶端的支承条件有关，设计人员往往按水池高度的四分之一确定，这对于壁板顶端自由时的情况是远远不够的，同时也是不安全的。

3.6沉井的分隔墙问题

沉井结构设计时，设计师把中间的隔墙均作为后浇墙体，这样的结果会造成一系列问题，如沉井壁厚较大(进一步影响下沉稳定)、配筋较大、投资浪费，实际上沉井设计时可利用个别中间的隔墙作为沉井结构的下沉井壁来处理会较好，既合理又经济，如图6设置下沉井壁和后浇隔墙。

图6　沉井井壁与后浇隔墙布置图

4构筑物构造方面的问题

4.1水池加强带和后浇带问题

加强带和后浇带设计概念混淆不清，经常混为一谈，对它们的构造做法缺少详细的交代。后浇带是施工缝的一种，后浇带位置将结构暂时划分为若干部分，在若干时间后再浇捣后浇带位置的混凝土，将结构连成整体。后浇带是既可解决沉降差又可减少收缩应力的有效措施。设置后浇带的位置、距离通过设计计算确定，其宽度考虑施工简便及避免应力集中，常为800～1 200 mm；后浇带部位填充的混凝土强度等级须比原结构提高一级。

膨胀混凝土加强带设置在构筑物混凝土收缩应力的最大部位，用来增加混凝土的密实度，提高混凝土的强度及抗裂、防渗性能，强度等级比主体设计混凝土高一等级，混凝土内掺入一定比例的微膨胀剂并与主体结构混凝土一起浇筑。

4.2水池伸缩缝间距问题

大型矩形构筑物需设置温度变化的伸缩缝，其设缝间距一般按照《给水排水工程构筑物结构设计规范(GB 50069—2002)》[2]的相应条款来执行，如地基为土基时，露天环境伸缩缝间距现浇钢筋混凝土水池为20 m，有保温时为30 m。有些设计人员尽管严格按照规范设置伸缩缝，但出现了如下问题：

1)如图7的伸缩缝两侧的池壁1、池壁2，由于水池为敞口水池，壁板顶端为自由，池壁1为两边固定一边简支一边自由；池壁2为底部固定三边自由，两者的顶端变形相差较大，故在实际运行中顶部范围橡胶止水带被拉开，并出现了漏水现象。

图7　某水池伸缩缝布置图

2)杭州市某清水池项目，由于设计清水池顶板考虑覆土，池壁采用加气混凝土块保温，水池基本按照最大伸缩缝间距30 m考虑，但由于水池在2015年2月完成结构混凝土的施工，清水池在施工完成后未储水，且一直暴露在大气中，并未作覆盖或采取其他保温措施。7月23日才完成闭水试验，此时，基坑未回填，顶板上面也未覆土，完全暴露在夏季的烈日之下，后来池壁出现多条竖向裂缝。经查结构图纸，池壁水平配筋仅按构造配置，配筋见图8。

图8　某水池池壁配筋图

以上问题的出现是设计人员未充分吃透设置伸缩缝的要领，如1)的池壁1和池壁2应尽量使两个池壁受力状态一致，变形一致，正确的设置位置应往池壁2方向平移一段距离。2)对伸缩缝的设置理解上不够透彻，设计文件上应明确施工阶段的保温措施或按照露天条件来设置伸缩缝，且应该加大水平钢筋。

4.3水池配筋方面

池壁竖向配筋统一采用@100间距，不合理且浪费，由于池壁承受三角形荷载，一般池壁与底板交接处为最大配筋，而上部配筋较小，可考虑按@200间距通长配筋后再在底部位置设置附加短筋，这样受力合理也可节约投资。

4.4沉井的问题

1)沉井的后浇隔墙与井壁连接问题：有些设计师对后浇隔墙与井壁连接问题不够重视，仅仅在井壁上预留了钢筋，并没有按照规范要求预留凹槽、止水片等，设凹槽的目的是使后浇的混凝土与老混凝土结合好，有利于防渗和抗剪。

2)沉井井壁分节浇筑和分几次下沉未做说明。若分节浇筑和分节下沉则需分别计算下沉系数、下沉稳定及浇筑第二节时的地基稳定验算等，有些设计人员未考虑这些问题，这对于软土地基上的沉井施工就容易产生施工事故。

3)沉井由于分节浇筑、分次下沉，第一次下沉时的分节位置池壁顶部往往缺少水平加强钢筋的配置。

4)沉井的刃脚削弱问题：薄壁沉井底板位置的刃脚由于凹进去150～200 mm，造成壁厚较小，本来井壁厚度不大，减小的比例就较大，刃脚位置是受力最大的地方，壁厚反而最小，往往造成不安全，设计师容易忽略这个问题，见图9。

图9　沉井井壁刃脚比较图

5抗震设计方面的问题

构筑物抗震设计方面存在的问题有：

1)给水排水建筑工程未按《建筑工程抗震设防分类标准(GB 50223—2004)》[3]第3.0.2、第5.1.3和5.1.4条的要求确定抗震设防类别。当为乙类时，地震作用应符合本地区抗震设防烈度的要求；抗震措施，一般情况应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求。按照《建筑工程抗震设防分类标准(GB 50223—2004)》第5.1.3和5.1.4条的要求，乙类的构建筑物有：①给水建筑中的主要取水设施和输水管线、水厂的水处理构建筑物、配水井、送水泵房、中控室、化验室等；②污水干管，污水处理厂的主要水处理构建筑物、进水泵房、中控室、化验室，以及城市排涝泵站和城镇主干道立交处的雨水泵房等。

2)构筑物抗震由于计算软件很少，往往缺少这方面的计算书，这是通病。

6耐久性问题设计方面的问题

混凝土结构的耐久性设计[4]时，设计人员一般仅提“环境类别、保护层厚度、混凝土强度、抗渗级别”等，设计内容不够全面。混凝土结构的耐久性设计是系统性的问题，它与结构使用年限、结构所处的环境类别、作用等级有关。具体设计时，需提出材料要求，如混凝土最低强度等级、最大水胶比、抗渗级别、混凝土最大碱含量与最大氯离子含量，以及采用的水泥品种、防冻要求等；构造要求，如：钢筋保护层厚度，裂缝宽度限值，施工缝伸缩缝的连接的设置要求等；施工质量要求，如施工养护、保护层厚度等的检测等。

7结语

本文是笔者在这些年审查结构施工图中存在的一些问题的汇总，根据规范和已建设工程的一些成熟经验而提出了一些合理建议，供同行参考，目的是为了提高设计水平，促进共同进步。

参 考 文 献

[1]中国建筑科学研究院.GB 50007—2011建筑地基基础设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.

[2]北京市市政工程设计研究总院.GB 50069—2002给水排水工程构筑物结构设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2002.

[3]中国建筑科学研究院.GB 50223—2004建筑工程抗震设防分类标准[S].北京：中国建筑工业出版社，2004.

[4]中国建筑科学研究院.GB 50010—2010混凝土结构设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.

收稿日期：2015-12-02

作者简介：乔克昌(1971—)，男，浙江湖州人，高级工程师，从事市政水工结构、基坑围护设计和边坡挡墙设计等工作。

中图分类号：TU82

文献标志码：B

文章编号：1008-3707(2016)03-0010-05

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

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