某井控设备试压间设计浅析

孙 岩 莫 伟

（湛江南海西部石油勘察设计有限公司， 广东 湛江 524057）

1 项目概况

某公司因业务要求，需在工字梁车间内新建井控设备试压间，该试压间用于防喷器、节流管汇、阀件的压力检测试。检测系统工作原理为对设备充水试压，检测其承压能力，一旦发现设备承压不足出现漏水立即停止试验，记录所承受压力限值。为防止试验时对人员和其他设备造成伤害，该试压间设置在车间室内地面以下，四周及底板为钢筋混凝土结构，上部无顶板，净空尺寸为：6000X5000X3700mm(长X 宽X 深)，为防止人员跌落，顶部沿四周设置钢筋混凝土挡板，挡板上设铁门，试压间侧壁设置钢爬梯供试验人员出入。试压间四壁和底板设置锚固设施用以固定接受检验的设备。根据上述条件和要求，结合试验后仅极少量水流入试压间底部，因此试压间可按照无水地下水池进行设计。

根据地质勘察报告，本工程各土层工程地质特征如下：第①层：素填土，为老填土，堆填时间超过十年。层厚4,5-5.1m；fak=60 kPa。 --第②层：淤泥质粉砂，呈灰黑色，饱和，松散。层厚1.4m-2.6m；fak=60 kPa。--第③层：黏土,呈浅黄、灰黄色，粘性较强，土质均匀，层厚2.6-4.3m；fak=100 kPa。--第④层：黏土，灰色，软可塑，由粉黏粒组成，层间夹粉砂粒。层厚5.4-20.7m；fak=120 kPa。拟建区域抗震设防烈度为7 度0.10g，基本地震动加速度反应谱特征周期为0.45s，抗震设防类别丙类。抗浮水位为车间室内地面0.00

2 设计方法

2.1 设计总信息

敞口水池池外设计地面标高: 0.00；池壁壁板按下端固定上端自由进行设计；先假定池壁厚300mm；水池底板厚600mm;壁板轴线尺寸5300X6300mm,水池底板自壁板轴线算起外挑500mm;主要材料采用C30 抗渗混凝土，抗渗等级P8，钢筋HPB300 和HRB400 两种规格；各构件裂缝宽度限值0.2mm。

2.2 配筋和裂缝宽度计算

壁板和底板配筋计算采用荷载基本组合值，分内侧外侧两个方向计算得出配筋。但常见的情况是，满足强度控制的配筋不一定能满足裂缝宽度控制的要求，故还须做裂缝宽度计算，同时将所求裂缝宽度的配筋和所求强度的配筋进行比较，确定设计配筋的控制目标。经计算池壁配筋为双层双向ψ14@200；底板配筋为双层双向ψ20@200。

值得注意的是本工程荷载主要有水池自重和池壁外侧土的侧向压力产生的永久荷载；检修设备荷载、地下水压力等产生的可变荷载和地震作用。按规范本工程只需考虑水池无水即空池无设备和空池有检测设备（附加活荷载90kN）与地震作用两种工况进行荷载效应组合，取二者最不利的情况进行承载能力极限状态的计算。还应按照规范相关要求进行正常使用极限状态下的验算，包括抗裂验算和裂缝宽度验算。各荷载分项系数和组合值系数详见规范对应章节，此处不再赘述。实际工作时可根据裂缝宽度限值0.2mm 反算配筋，提高工作效率。

2.3 地基承载力验算

fa= faE= 98.0 kPa;基底控制压力计算:pk= (结构自重 + 覆土重 + 池内水重) / 底板面积

= (1396.20 kN + 976.80 kN + 0.00 kN) / 50.16 m2= 47 kPa ＜ fa= faE= 98 kPa 满足要求。

pkmax= (结构自重 + 覆土重 + 池内水重) / 底板面积 + y 向水平地震弯矩 / y向抗弯截面模量 = (1396.20 kN + 976.80 kN + 0.00 kN) / 50.16 m2+ 149.60 kN.m / 55.18 m3= 50kPa ＜ 1.2faE= 118 kPa 满足要求。

pkmin= (结构自重 + 覆土重 + 池内水重) / 底板面积 - y 向水平地震弯矩 / y向抗弯截面模量= (1396.20 kN + 976.80 kN + 0.00 kN) / 50.16 m2- 149.60 kN.m / 55.18 m3= 45 kPa

＞ 0 满足要求。

2.4 抗浮验算

本工程属地下水池，按规范要求应进行抗浮稳定性验算，计算时应注意不应计入检测设备重量。 Ksb=ΣGk/ Qf=2373/2156.88 = 1.10 ＞KS= 1.05, 满足要求。式中Gk为水池整体抗浮力标准值；Qf为作用于水池底板上的浮力标准值；KS为水池整体抗浮稳定系数，对于地下水池的整体抗浮计算取1.05。

2.5 构造要求

除了按规范进行验算和配筋计算外，水池的设计还应满足构造要求，对于直接与土和地下水接触地下水池，壁板的混凝土保护层厚度不应小于30mm;底板的保护层厚度不应小于40mm（有垫层），本工程取规范最小值30mm 和40mm。

为避免水池壁板与底板交界处应力集中产生开裂现象，在转角处设置加腋构造，并配置了ψ12@200 的构造钢筋。壁板的顶端设置了直径16mm 的水平加强筋，内外侧各三根。

3 结束语

本文以现行设计规范为依据并结合工程实例，阐明了地下敞口水池的设计流程和设计方法，为今后类似项目的设计提供参考。