给排水工程超长不设缝水池的结构设计和施工

白贵斌

摘要：伴随着城市化进程的不断推进，市政工程也获得了长足的发展，给水、排水工程也在扩大建设范围与规模。为确保建设工程的质量，须处理好各单项工程具体的设计构造与施工作业，尤其是不设缝的超长水池。水池不设缝可提高其整体性，减小漏水及不均匀沉降等带来的工程问题。基于此，从给水排水工程出发，探讨不设缝水池超长结构有关设计、施工方面的内容。

关键词：设计及施工;不设缝超长水池;给水排水工程

中图分类号：TU991.343 文献标志码：A

在新世纪，随着生产力的全面发展，给水排水工程往往涉及相当复杂的结构设计内容与施工程序，须有效管理不设缝超长水池的整体设计及施工过程，有序开展工作。同时，须引进现代化技术，提高设计技术与管理水平，控制给水排水工程的整体建设质量。

1概述

在给水排水工程当中，若水池长度适中，可有效避免开裂，若水池超长且未采取设缝处理措施，则会出现开裂现象。对未设缝的超长水池，可设下后浇带、补偿收缩加强带、预应力等专业技术措施，避免水池的开裂现象。针对超长水池，可设置约1.0m宽的混凝土后浇带，使水池形成一个有机的整体，可改善施工及混凝土硬化环节带来的拉应力，但却难以处理因季节改变而造成的温度拉应力，随着时间推移，也会引起开裂。很长时间以来，一直都未区分不同阶段的温差、干缩等作用，由此带来的负面效应均附加在混凝土预应力筋上，导致较大的预应力损失，故而需要增大配筋量，这将不符合经济性原则。除此以外，当浇筑混凝土至张拉环节，便应等待一段时长，否则也会引起干缩裂缝。

而通过从钢筋混凝土出发设计的水池无缝专业结构方案，在施工环节通过选用补偿收缩类型的混凝土，则能妥善处理干缩、水化热温差等效应引起的干缩裂缝。其中的预压应力筋仅用于避免季节温差带来的应力影响，所以基于过去的条件，可减少需求量的35%～50%。根据具体温差状态，选择最优方案，减小预应力筋，膨胀剂的使用，提高工程价值。严格控制在浇筑完水池后出现开裂现象，全面优化水池混凝土专业特性提高水池耐久性。相较于其他设计，除能控制超长水池不开裂外，还能降低成本投入。

2设计及施工

2.1工程概况

在某市政水池中，修建的是集水池及吸水井。总高12.8-17.45m，平面尺寸59.27m×76.55m。集水池部分地面以上高7.80m，地面以下高5.0m;吸水井部分地面以上高7.7m，地面以下高9.75m。在顶板、地面池壁上作保温处理，池中一共存在导流墙7道，整体结构的安全级别Ⅱ级，具有Ⅷ度抗震烈度，使用寿命为50年。底板位于卵石层，吸水井局部位于粉质黏土层。卵石层承载力300kPa，粉质黏土层承载力150kPa。

2.2方案的分析比较

针对上述集水池结构，有三种可比较和选择的方案。（1）设缝方案。作为常规结构方案，在水池的长侧，设计伸缩缝2道，在短侧设计伸缩缝1道。在整个池体当中，一共存在6个部分，分别设置池壁、水池顶、底板。（2）无顶板缝方案。在结构顶部注意设下必要的预应力筋，顶板不留伸缩缝，在池壁、底板处设有变形缝。（3）不设缝超长方案。在顶部设下预应力筋，顶板不留伸缩缝，池壁、底板设下必要的后浇带、滑动层等。

2.2.1设缝方案

在本方案当中，优势就是具有很成熟的设计、施工专业技术，且没有进行特殊处理，整体施工相对便捷，而且施工速度很快。但是，在钢筋混凝土类型的水池中，一般应控制伸缩缝为15～30m，所以本方案必须设多道伸缩缝，却有增大构造复杂度、引起伸缩缝漏水或无法修复等现象。

2.2.2不在顶板设缝的方案

在本方案当中，通过预应力结构，可妥善处理水荷载下的抗裂现象。作为必要的挡墙结构设施，结构顶板、壁等的施工可视为滑动支座，以改善张拉预应力，但在使用中需要更改为固定连接方式。其中的优势是无须在池内设下阻水墙体，并不降低水流标准条件要求。但是在下部有分块，且不同分块的质量、沉降均不相同，并且在温度变化时还会变形，而形成池壁弯矩。整体优点就是池体内不必设阻水墙体，并且具有较小的变形量。但是在温度改变下顶板变形会引起池壁附加弯矩，并且伸缩缝的设置也会延长工期、提升造价。

2.2.3不設缝超长方案

在水池设计中，需从结构双向，统一规划、设计伸缩缝，而伸缩缝的设置会引起诸多结构设计问题。因为池体、水位均很高，采取设缝措施后，会令不同分块质量与刚度中心无法均匀分布，所以应在设缝位置增设必要的抗侧力构件，而影响工艺水流、增大工作量。通过双向不设缝方案并采取必要措施，可以妥善处理温度应力缺陷。在国内处理大规模结构内部温度应力缺陷中，主要采取的是“抗”“放”“调”。“抗”指的是按混凝土强度基本性能及结构配筋率，提升允许抗拉力或整体的抗压应变值。此外，借助内部预压应力及混凝土收缩力，则可与受拉变形相抵，增大温度影响严重处强度。“放”指的就是创设永久性质的伸缩缝，避免温度压力带来影响，减少结构变形量大小。“调”指的是综合“抗”与“放”，利用混凝土配比设计、使用添加剂、预留施工缝、控制工艺、及时养护等，来减小水池变形量。就温度应力很大的地方，需要设必要的预应力钢筋，提升总的强度。此外，还应设置支撑、处理边界，以减小结构变形量，也可设滑动层、后浇带等，来提升结构当中的自由变形量，降低温度应力值。

2.3不设缝水池超长结构施工

在具体的施工过程当中，按从下到上的施工顺序，展开了作业。

2.3.1滑动层设在底板下面

当底板施工开始前，宜在下面设好滑动层。具体做法：将厚20mm的细砂干铺在两层塑料（聚乙烯）布间，控制滑动层宽约超过底板1m。这种塑料聚乙烯膜的物理力学基础性能指标大概就是：0.91—0.94kg/m²的密度、23.71MPa的拉伸强度、780%的极限拉伸率、1.9%的热处理变化率、纵横73.9N/mm与58.6N/mm的直角裂开强度、70℃的软化维卡温度、60℃的脆化温度。基于细砂组合而成干细砂层，并注意细度模数大小控制在1.6—2.2，泥含量不超1%。

2.3.2规划后浇带

从水池内部的底板、池壁，顺竖向陆续沿水平向设下两道结构后浇带，后浇带宽宜为1.0m，无需切断后浇带里面的钢筋。当结构两侧混凝土浇筑结束42d后，方可开始后浇带作业，且要在顶板建设完14d才可再施工。建设步骤：经由底板一直到池壁完成施工作业，针对后浇带，还须掺些微膨胀剂，在低温段浇筑完成后浇带。

2.3.3混凝土专业施工控制

在给排水工程中，涉及的混凝土体量大。不仅需要达到常规设计、施工标准要求，还须注意以下内容：在混凝土配合时，需要选择强度高、水化热低的水泥（如硅酸盐普通水泥），控制粗细骨料均具有良好的级配，使碱活性指标达到规范要求。混凝土配比中，加入定量的外加剂，可改善混凝土抗裂效果。综合考虑混凝土位置、等级、季节等因素，通过试验确定外加剂掺人量。在预拌、输送、浇筑、養护混凝土时，减小入模时的混凝土温度，确保入模温度不超过28℃，如冬季施工，温度不低于5℃。同时，还应严格管理好测温过程、温度监测，采取信息化控制措施。控制好混凝土的温度改变，使内外温差小于25℃，并灵活调整好混凝土保温、养护方法，控制温度梯度、适宜的内部湿度，避免裂缝产生。

2.3.4顶板施工

在该水池结构中，顶板起到了关键的作用，除了是形成整个池体的关键所在外，还承担着内水荷载与温度拉力。在整个计划中，宜基于有效的构造，注意在建设中连接顶板及池壁，并在投入使用后与池壁固定。通过C40、s6建设好顶板结构，其中使用的钢筋主要通过φ15.2预应力筋形成钢绞低松弛线。同时，还须使用强度足够的HRB400非预应力筋。采用高密聚乙烯外包材料，在张拉端使用上筒式圆套夹片之类的锚具，并布设必要的凹进表面，把结构挤压锚用到固定的下埋端。顺着隔墙方向，统一布下基本无黏结性质的预应力筋，顺着隔墙直线方向展开。针对预应力无黏结钢筋，进行二次张拉。如若混凝土强度为50%的设计强度，宜张拉该预应力筋结构，一直到50%的应力处。如果混凝土与设计强度一致，宜开始张拉预应力筋结构，一直到103%的应力。在顶板浇筑内，从各个方向均有设后浇带两道，并在等同地方及底板处设下后浇带。在首次张拉预应力时，宜控制施工后浇带与四周混凝土一起上升至设计强度的1/2。

3结语

综上所述，伴随人们需求的逐步提升，不设缝超长结构在市政工程中应用越来越广泛，并取得了理想的效果。针对给排水工程，从施工期限、结构耐久性、社会经济效益出发，开展设计、施工作业，打造出优质的不设缝超长水池。在大规模给水排水体系内广泛应用超长水池，及时处理好伸缩水池中的渗透问题，优化水池功能，增强运行效果。