给排水工程超长不设缝水池的结构设计和施工

给排水工程超长不设缝水池的结构设计和施工

陈文忠

广东恒基隆建设有限公司 528200

摘要：现阶段，社会进步迅速，我国的各行各业建设的发展也有了提高。随着城镇污水处理厂的规模扩大，污水处理水池呈现超长的发展趋势，部分水池长度接近甚至超过100m。对于超长水池，传统设计方法是通过设置伸缩缝解决各种裂缝问题，但设置伸缩缝在实际使用中容易造成水池结构整体性差、伸缩缝渗漏后修复困难等问题。为达到超长水池的整体不设缝设计要求，应对超长水池的温度应力及裂缝防治进行研究。

关键词：给排水工程；超长不设缝水池；结构设计；施工

引言

近几年来，我国城市化发展进程逐步推进，城市内部配套设施给排水工程的规模也呈现了逐年扩展的趋势，在这一情况下，有必要对市政改造工程结构设计与施工相关内容作出分析，本文主要针对市政给排水工程超长不设缝水池的结构设计与施工相关内容作出探究，望本文所做分析能为业内研究人士提供参考。自进入21世纪以来，我国社会经济稳步发展，取得了显著成效，这一过程中城市内部基础设施也在不断完善，以市政给排水工程为例，工程规模逐步拓展，并且实施结构尺寸逐年增大，在水池结构设计过程中要根据基础设施的设计要求，进行全面系统化的分析，而水池结构设计环节中影响较为显著的贯通式伸缩缝如何设置是设计人员必须思考的问题，在设计过程中要充分考虑水池结构的整体性，尽可能使得伸缩缝的设计与整体的施工标准相一致，从而构造高质量的水池结构。

1水池结构裂缝防治方法

水池混凝土裂缝产生的实质原因是混凝土受到的拉应力超过其抗拉强度，拉应力主要来自于外荷载、地基不均匀变形、混凝土干缩以及温湿差作用等。控制混凝土裂缝的有效途径是降低或消除混凝土的拉应力。水池的混凝土裂缝主要由温差作用导致，所以控制温差作用是超长水池裂缝防治的关键。超长水池结构设计中要根据混凝土裂缝成因，采取相应的技术控制措施。如外荷载引起的结构性裂缝可通过抗裂度计算和设置抗裂钢筋控制在规范允许范围内。为避免地基不均匀变形引起水池开裂，设计中应根据工程地质情况和水池结构特点，采取合理的基础形式或地基处理方法。通过设置后浇带或膨胀加强带、采用补充收缩混凝土可有效降低或抵消水化热温差和收缩当量温差引起的混凝土的拉应力。在季节性温差作用水池采用有限元整体温度应力分析方法，将温度作用下的内力考虑长期作用折减后与恒载、活载、水土压力等组合后进行水池抗裂计算，根据计算结果进行池体配筋设计。

2市政给排水工程水池结构设计方法

对两种方案的优缺点进行分析与探究，第一，设缝方案其优势主要体现在无论是施工技术手段还是设计理念都已相对成熟，不必运用特殊的处理方式，施工手段趋于简洁化、便捷化，不必采用过于繁杂的施工手段，可以大大提高施工效率，有助于施工进度的有力推进。但是该方案也存在许多的不足，主要体现在伸缩缝的设置长度都会在15米到30米的范围之内，所以设计人员在伸缩缝设计过程中要考虑设置多个伸缩缝，而伸缩缝过多的设置将会导致水池内部结构过于复杂，如若未能进行有效的处理将会伴随着缝内漏水等问题，给日后的维护带来极大的难度。第二，针对不设缝方案的优缺点进行分析，该方案主要运用预应力结构，可以规避裂缝等安全隐患，且整个水池的结构为挡墙结构，池壁与底部间形成较强的应力，使得整体结构更加稳固、可靠。该方案的整体优点体现在无需设置挡墙结构，对于水流条件的影响相对较小。但是这一方案也存在相应的不足，由于将整个结构分成了若干个模块，因此沉降效果以及施工质量都会存在一定的差异性，如若受外在条件影响，其中包括温度影响等，极易产生变形等问题。第三，整体结构不设缝方案的优点主要体现在实体中不必设置阻水墙体，并且水池虽被分成了各个模块，但模块产生变形的几率相对较小。而其不足则表现在受外在条件影响相对明显，尤其是温度变化所造成的影响，很大程度上会影响工期，亦或是涉及投入大量的资金，进而提高工程施工成本。

3超长水池结构裂缝的控制方法

3.1后浇带、加强带的设计

半埋式超长水池结构不设缝设计，一般来说超过标准长度，所以在进行水池混凝土架构时要以分块的方式进行作业。为了防止混凝土后期开裂，可以在施工过程中等待各区块混凝土施工形状固定，同时，在混凝土区块中设立加强带，提升混凝土的压应力，减少混凝土因为收缩变形而导致其整体结构改变。后浇带采用C40收缩补偿混凝土，由于后浇带存在止水面，所以在进行设计时应用止水钢板进行固定。而加强带是稳定池壁结构、防止变形的设计，纵向面上需用结构主筋固定加强。在设计时可以采用横向后浇带与加强带相互交错型，为了提升水池整体结构的科学性，在纵向方向上设计加强带，通过对后浇带和加强带的合理划分，减少施工过程中由于变形产生的应力，推进半埋式超长水池结构不设缝设计成型。

3.2钢筋配比时考虑温湿度的影响

混凝土保护层开裂，会造成钢筋的腐蚀速度加快。混凝土周围环境的温湿度会对钢筋腐蚀速度产生一定的影响。在本文提及的南水北调的水池以及生物反应池中，其环境条件较为特殊，通常情况下湿度较高，而半埋式超长水池结构会造成内外温度的差异性较大。所以在进行钢筋配比时必须考虑到温度和湿度对水池裂缝产生的影响。由于温度和湿度的变化幅度较大，更容易造成钢筋的腐蚀速度加快，水池结构功能的特殊性会导致混凝土结构孔隙中留存自由水，当湿度下降，温度升高时，氧气容易到达钢筋表层，从而导致腐蚀速率加快。所以在进行钢筋配比时要充分考虑到水池使用过程中的内外温差，在施工过程中对混凝土材料的膨胀系数进行考虑，根据相关的行业标准完成配筋计算工作，并且严格执行。

3.3桩网复合地基处理

拟建工程场区从上而下土层分布依次为杂填土、素填土（粉质黏土）、淤泥质粉质黏土、粉质黏土和强（中）风化砂岩。生化池占地面积大，而地基土层分布不均匀，底板一半位于松散的杂填土区域、一半位于细砂回填区域，如不对地基加以处理，将难以控制地基的不均匀变形。地基变形发展是一个长期过程，会引起水池在使用期间因底板受力不均衡而开裂。由于桩对底板的水平约束作用较大，水池不宜采用桩筏基础，宜采取地基加固处理的方法，使处理后地基土的承载力及工后沉降能够满足上部结构的要求。经综合比较，生化池拟采用桩网复合地基的方法进行地基处理，见图1。桩网复合地基是由刚性桩、桩帽、桩间土、加筋体和垫层共同形成的一种复合地基。当处理欠固结土时，确定土拱高度是桩网地基填土高度计算的前提和计算加筋体的依据，桩网复合地基的土拱模型见图2。桩网复合地基在土拱产生之后，开始桩帽及土拱以上部分填土荷载和上部水池荷载均通过土拱作用和加筋垫层传递至桩帽，由桩和桩间土共同承担。由于刚性桩与桩间土模量相差较大，这种差异沉降会使桩间土与加筋材料脱开，形成“膜下空穴”，这样上部荷载通过加筋体的提拉作用会全部传递至桩帽，由桩承担全部荷载。此时地基沉降包含桩基沉降与桩帽上填土的沉降，桩帽上填土沉降可通过压实度控制，从而可有效控制水池的沉降量。综上所述，由于桩、桩帽和加筋体共同作用，提高了复合地基的承载力和压缩模量，能有效防止地基土层的不均匀变形，控制水池的工后沉降，避免水池因地基不均匀变形而开裂。

图1桩网复合地基构造

图2桩网复合地基土拱模型

结语

综上所述，文章主要针对市政给排水工程超长不设缝结构设计方法相关内容作出分析，分别针对市政给排水工程水池结构设计方法以及不同设计方法的特点进行分析，然后重点针对超长不设缝结构设计方案以及施工措施进行探究，期望本文所做分析能为有关的业内研究人士提供借鉴。

参考文献

【1】火明譞.半埋式超长水池结构不设缝设计分析[J].价值工程,2020,39(9):174-175.

【2】刘一杰.半埋式超长水池结构不设缝设计经验[J].中国市政工程,2019(4):47-49+116.