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6720
H44T-10-50逆止阀
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
体积（
）
容重（KN/
重量（KN）
数量/个
总重（KN）
底板
24×
12×
25
7200
顶板
墙
72×
7.5×
0.5
6750
柱
1×
8
200
10
2000
牛腿
0.6×
0.4×
0.83
4.98
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]：
（5—1）
式中，
——浮托力，KN；
——土水重，KN/m3；
——地下水位高，m；
——泵房底板面积，m2
代入数据，得：
=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，
（5—2）
式中
——抗浮稳定安全系数，取1.10；
；
——作用于泵房基础底面以上的全部重力（kN）；
——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
部分挤土桩
3.5d
挤土桩
非饱和土
4.0d
饱和黏性土
4.5d
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
2.2D且4.0d
2.0D且3.5d
2.5D且4.5d
2.2D且4.0d
（2）排列基桩时，宜使桩群承载力合力点与竖向永久荷载合力作用点重合，并使基桩受水平力和力矩较大方向有较大抗弯截面模量。
（3）对于桩箱基础、剪力墙结构桩筏（含平板和梁板式承台）基础，宜将桩布置于墙下。
（4）对于框架－核心筒结构桩筏基础应按荷载分布考虑相互影响，将桩相对集中布置于核心筒和柱下，外围框架柱宜采用复合桩基，桩长宜小于核心筒下基桩（有合适桩端持力层时）。
（5）应选择较硬土层作为桩端持力层。
桩端全断面进入持力层的深度，对于黏性土、粉土不宜小于2d，砂土不宜小于1.5d，碎石类土，不宜小于1d。
当存在软弱下卧层时，桩端以下硬持力层厚度不宜小于3d。
（6）对于嵌岩桩，嵌岩深度应综合荷载、上覆土层、基岩、桩径、桩长诸因素确定；
对于嵌入倾斜的完整和较完整岩的全断面深度不宜小于0.4d且不小于0.5m，倾斜度大于30%的中风化岩，宜根据倾斜度及岩石完整性适当加大嵌岩深度；
对于嵌入平整、完整的坚硬岩和较硬岩的深度不宜小于0.2d，且不应小于0.2m。
综上所述，根据桩基的分类、布置原则、地下水条件及其地质条件，选用灌注桩D=600mm，则最小中心距为3D=1.8m，桩基采用梅花桩布置形式，在24×
12的平面中心，以2m为间距设置梅花桩，经计算，共7排，每排15个桩，共105个桩。
5.2.3灌注桩长度计算
5.2.3.1单桩实际承受作用力
灌注桩实际承受作用力主要来源于建筑墙体自重和设备自重及基础自重。
泵房基础平面受建筑墙体自重和设备集中力的作用。
由表5—1和表5—2得，泵房总自重G1=24089.31KN；
单个灌注桩自重（假设灌注桩长20m）
=147KN；
则作用在单个灌注桩上的压力：
（5—3）
式中，P——单个灌注桩上的压力，KN；
G1——泵房总自重，KN；
G2——单个灌注桩自重，KN；
N——灌注桩数量，共105个。
带入数据，得单桩实际承受力为：
P=24089.31/105+147=376.422KN
5.2.3.2单桩竖向极限承载力计算
根据《建筑桩基处理规范》，当根据土的物理指标与承载力参数之间的关系确定单桩极限承载力标准值时，可按下式计算：
（5—4）
——单桩极限承载力，KN；
——极限侧阻力，KN；
——极限端阻力，KN；
——桩身周长,m；
——桩周第i层土的厚度,m；
——桩基面积，m2；
——桩侧第i层土的极限侧阻力标准值，如无当地经验时，可按表5-4取值；
——极限端阻力标准值，当不能进行深层荷载板试验时，可按表5-4取值；
结合本工程实际情况，据巩义黑石关水文站的资料分析，本场地水位超过计算采用的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。
按照“JGJ94-2008”第5.3.5条给出各层土的极限侧阻力标准值
、极限端阻力标准值
详见表5—4。
表5—4钻孔灌注桩（泥浆护壁）桩基设计参数一览表
层号
3
4
5
9
极限侧阻力标准值
（kPa）
30
38
60
80
84
86
88
极限端阻力标准值
1400
2100
1300
1500
表5—5工程地质单元层
工程地质单元层
地质名称
层底深度
层厚
平均厚度
第①层（Q4ml）
粉砂
1.5～5.1m
1.5～5.1m，
3.62m
第②层（Q4al）
粉质粘土
2.4～6.2m
0.5～3.2m
1.14m
第③层（Q4al）
细砂
10.9～12.8m
5.8～12.8m
8.2m
第④层（Q4al）
14.2～20.0m
2.5～8.3m
5.81m
第④1层（Q4al）
粉土
13.1～15.5m
1.3～1.6m
1.43m
第⑤层（Q4al）
中砂
24.6～27.8m
5.7～8.7m
7.06m
第⑥层（Q4al）
粗砾砂
26.5～30.8m
1.2～3.9m
2.74m
泵站站址地面高程为106.09m，水泵安装高程为98.09m,泵房基础地面高程为97.54m。
故灌注桩从第3层（Q4al）：
细砂层开始钻孔。
表5—6单桩极限承载力计算表
计算公式
参数
（m）
（㎡）
（kPa）
（kN）
第3层细砂
1.884
0.2826
2.41
750
136.21
212
555
第4层细砂
5.81
700
759
198
957
第41层粉土
1.43
34
400
851
113
964
第5层中砂
7.06
1649
396
2045
第6层粗砾砂
2.74
因作用在单个灌注桩上的压力P=376.422KN，故灌注桩要打穿中砂层,以粗砾砂层为持力层。
取单桩竖向极限承载力标准值为1646kN。
灌注桩长13.38m，取为14m。
（取值过程为写出）
核算：
Kc=Quk/P=1646/376.422=4.4>
1.2=
即符合要求。
5.2.4灌注桩配筋及桩身混凝土
5.2.4.1灌注桩配筋
灌注桩应按下列规定配筋：
（1）配筋率：
当桩身直径为300～2000mm时，正截面配筋率可取0.65％～0.2％（小直径桩取高值）；
对受荷载特别大的桩、抗拔桩和嵌岩端承桩应根据计算确定配筋率，并不应小于上述规定值；
（2）配筋长度：
1、端承型桩和位于坡地岸边的基桩应沿桩身等截面或变截面通长配筋；
2、桩径大于600mm的摩擦型桩配筋长度不应小于2/3桩长；
当受水平荷载时，配筋长度尚不宜小于4.0/α（α为桩的水平变形系数）；
3、对于受地震作用的基桩，桩身配筋长度应穿过可液化土层和软弱土层，进入稳定土层的深度（不包括桩尖部分）应按计算确定；
对于碎石土，砾、粗、中砂，密实粉土，坚硬黏性土尚不应小于2～3倍桩身直径，对其它非岩石土尚不宜小于4～5倍桩身直径。
4、受负摩阻力的桩、因先成桩后开挖基坑而随地基土回弹的桩，其配筋长度应穿过软弱土层并进入稳定土层，进入的深度不应小于2～3倍桩身直径；
5、专用抗拔桩及因地震作用、冻胀或膨胀力作用而受拔力的桩，应等截面或变截面通长配筋。
（3）对于受水平荷载的桩，主筋不应小于8φ12；
对于抗压桩和抗拔桩，主筋不应少于6φ10；
纵向主筋应沿桩身周边均匀布置，其净距不应小于60mm；
（4）箍筋应采用螺旋式,直径不应小于6mm，间距宜为200～300mm；
受水平荷载较大桩基、承受水平地震作用的桩基以及考虑主筋作用计算桩身受压承载力时，桩顶以下5d范围内的箍筋应加密，间距不应大于100mm；
当桩身位于液化土层范围内时箍筋应加密；
当考虑箍筋受力作用时，箍筋配置应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010的有关规定；
当钢筋笼长度超过4m时，应每隔2m设一道直径不小于12mm的焊接加劲箍筋。
5.2.4.2桩身混凝土
桩身混凝土及混凝土保护层厚度应符合下列要求：
（1）桩身混凝土强度等级不得小于C25，混凝土预制桩尖强度等级不得小于C30；
（2）灌注桩主筋的混凝土保护层厚度不应小于35mm，水下灌注桩的主筋混凝土保护层厚度不得小于50mm；
主筋采用
12，净距不小于60mm。
（3）四类、五类环境中桩身混凝土保护层厚度应符合国家标准《港口工程混凝土结构设计规范》JTJ267、《工业建筑防腐蚀设计规范》GB50046的相关规定。
5.3桩基配筋计算
混凝土灌注桩桩长14m，直径0.6m，这里需要对灌注桩进行配筋计算。
所需钢筋截面面积
（5—5）
式中，K——承载力安全系数，查表6-7取1.20；
N——轴向压力设计值，由地基处理计算得
——钢筋混凝土轴心受压构件稳定系数，查表6-8得
≈0.72；
——混凝土的轴心抗压强度设计值，查表6-9取值为14.3N/
A——构件截面面积，此处为0.2826
——纵向钢筋的抗压强度设计值，查表6-10得
=210N/
——全部纵向钢筋的截面面积。
表5—7钢筋混凝土结构构件的承载力安全系数K
水工建筑物级别
2、3
4、5
水工建筑物安全级别
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
荷载效应组合
基本组合
偶然
组合
基本
K
1.35
1.15
1.20
1.00
表5—8钢筋混凝土轴心受压构件的稳定系数
28
35
42
48
55
62
69
76
83
90
97
1.0
0.98
0.95
0.92
0.87
0.81
0.75
0.70
0.65
0.60
0.56
其中
表示灌注桩的计算长度，
表示截面最小回转半径。
表5—9
值表，单位：
N/mm2
强度种类
符号
混凝土强度等级
C15
C20
C25
C30
C35
C40
C45
C50
C55
C60
轴心
抗压
7.2
9.6
11.9
14.3
16.7
19.1
21.1
23.1
25.3
27.5
表5—10普通钢筋强度设计值，单位：
钢筋种类
热轧钢筋
HPB235
210
HRB335
300
HRB400
360
RRB400
（5—6）
由于
﹤0，所以混凝土桩基就能满足承载力要求，不需要进行受力配筋，只需进行构造配筋。
按构造要求给桩基配筋，纵向受力钢筋的直径不宜小于12mm，常用为12～32mm，现浇时纵向钢筋的净距不应小于50mm，也不应大于300mm。
根据以上要求纵向钢筋选Ф12，净距为200mm，配筋长度为14.3m
受压构件中除了平行于轴向压力配置纵向钢筋外，还应配置箍筋。
柱中箍筋直径不应小于0.25倍纵向钢筋的最大直径，亦不应小于6mm。
箍筋间距s应符合下列三个条件[11]：
（1）s
15d（绑扎骨架）或s
20d（焊接骨架），d为纵向钢筋的最小直径；
（2）s
b,b为截面的短边尺寸；
（3）s
400㎜。
当钢筋受压时，箍筋间距s不应大于10d（d为搭接钢筋中的最小直径），且不大于200mm。
当全部纵向受力钢筋的配筋率超过3%时，箍筋直径不宜小于8mm，间距不应大于10d（d为纵向钢筋的最小直径），且不应大于200mm。
本设计桩身混凝土强度等级取为C30，灌注桩主筋的混凝土保护层厚度定位50mm。
主筋采用Ф12，净距为200mm。
配筋长度不少3/4桩长，取14.3m。
箍筋应采用螺旋式,直径取为6mm，间距取为200mm，即选Ф6@200，且每隔2m设一道直径14mm的焊接加劲箍筋Ф14@2000。
6泵房结构设计与布置
6.1泵房细部结构设计与布置
6.1.1泵房建筑的统一化和标准化
6.1.1.1泵房柱网尺寸与建筑模数
在进行泵房的建筑平面设计时，应选择合理的柱网尺寸，这是因为泵房各主要构件的尺寸均以柱网尺寸密切相关。
柱网尺寸由泵房的跨度和柱距组成。
柱网尺寸应尽量按国家规定的建筑模数取值，这样在泵房建筑构件和相关构造的设计中，就可选用国家和地方建筑部门的定型设计及标准图集，既省工省时，又能保证设计和施工质量。
根据《厂房建筑统一化基本规则》，泵房各部尺寸应采用以下建筑模数：
（1）跨度小于18m时，以3m为倍数；
跨度大于18m时，以6m为倍数。
（2）柱距为6m或6m的倍数。
（3）柱顶和牛腿面至地面的高度均为300mm的倍数。
（4）门窗洞口在水平和垂直方向上的尺寸均为300mm的倍数。
（5）吊车顶端与柱顶（或房屋下弦）的距离不小于220mm.
（6）吊车边缘与上柱内缘的距离：
当起吊重量小于或等于50t时，不小于80mm；
当起吊重量大于或等于75t时，不小于100mm。
6.1.1.2泵房定位轴线与构件关系
为了表示柱网尺寸，确定泵房承重结构的相互联结位置，便于在构件上预留孔洞和预埋钢件，一般需在建筑图和结构图上表示出定位轴线。
这样可使泵房设计标准化，有利于泵房的施工放线和设备安装。
定位轴线一般分为横向和纵向，与泵房横向排架平面相平行的轴线称为横定向轴线，与其垂直的轴线称为纵向定位轴线。
横向定位轴线一般以①、②、③….来表示，在图上由左向右顺序编写；
纵向定位轴线一般以©
、®
……等来表示，在图上由下向上顺序编写。
6.1.2泵房建筑构件
6.1.2.1屋架（或屋面梁）
泵房屋架除承受屋面荷载外，有些泵房还承受悬挂吊车的荷载，同时也对保证泵房的空间刚度起着重要作用。
一些常用的屋架形式可从规范查得。
设计时可根据泵房跨度、屋面形式和辅材等考虑选型。
本设计主泵房采用双坡屋架（或屋面梁），配电间、检修间及辅机房采用预应力钢筋混凝土三铰拱屋架，i=1/4，优点是杆件少，构造简单。
6.1.2.2屋面板
屋面板直接承受屋面上的各种辅材和活荷载的重量，两端支撑于屋架或屋面梁。
常采用的屋面板有预应力钢筋混凝土槽型板、肋形板和多空板，大型屋面板的尺寸多为1.5×
6.0m，为配合屋架尺寸，还有0.9×
6.0m的嵌板。
6.1.2.3柱
柱是泵房中的主要受力构件之一，其主要功能是承受屋盖和吊车梁的垂直荷载、水平横向荷载及墙体传递的风荷载，并与屋架及柱基础构成泵房排架，受力情况比较复杂，在保证排架刚度方面起着关键作用。
柱的形式有单支柱和双支柱之分，单支柱又可分为矩形柱和工字形柱等，泵房中一般采用矩形单支柱。
6.1.2.4吊车梁
吊车梁直接承受吊车在起重、运行和制动时产生的运动荷载，还对加强泵房纵向刚度、连接各横向排架起着一定作用。
泵房中的吊车梁多为单跨简支梁，按其材料可分为钢筋混凝土吊车梁和型钢组焊吊车梁，按其截面形式有T形、工字型和各种变截面吊车梁。
本设计采用钢筋混凝土T形吊车梁。
优点是外形简单，制作方便。
6.1.2.5外墙结构
（1）墙体结构
沿泵房跨度方向布置的墙称为横墙；
沿泵房长度方向布置的墙称为纵墙。
泵房墙体采用钢筋混凝土浇筑，其厚度设计为500mm。
墙体分承重墙和非承重墙。
在泵房设计中，大多为非承重墙，即由柱与屋架组成的排架结构承受屋面荷载，而墙体仅起围护作用。
（2）过梁和圈梁
过梁就是设置在门、窗洞口顶部的横梁，并与柱相连接。
其作用是加强泵房墙体的整体刚度。
圈梁宽度同于墙厚，高度180~300mm，一般按构造配筋，主筋不少于4Φ12，箍筋Φ6@200，兼做过梁的部位还要增加钢筋。
（3）变形缝
变形缝包括沉降缝和伸缩缝。
沉降缝是在地基强度不均匀或泵房相邻部分的高度、荷载和结构形式有较大差别时设置，使其自由沉降不受牵制。
伸缩缝是为了防止泵房因气温变化产生变形而设置的，它只将基础以上的墙身和屋盖分开，缝下的基础可连为一体。
土基上的缝距以不大于30m为宜，岩基上的缝距不宜大于20m，缝的宽度不宜小于20mm。
变形缝应在机组段之间设置，不能将其设在穿越机组的部位，且缝的两侧应分别设有排架柱。
6.1.2.6门、窗
（1）门
泵房一般设检修间大门、配电间防火门及各种便门，中控室、微机室和通信室与主泵房相同处应设隔音门。
检修间大门对于有吊车的泵房要求能通行汽车，通车大门的常用尺寸为3000mm×
3600mm或3300mm×
3900mm。
大门的型式有平开门（外开）、推拉门和卷闸门等，可根据具体情况选取，大门门洞应设置钢筋混凝土门框。
配电间防火门要求能搬运最大的配电柜，一般为双扇外开门。
（2）窗
窗的作用是通风和采光，其选型及尺寸与
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