膨胀加强带在武乡县东干线供水工程调蓄水池中的应用

（山西省水利水电勘测设计研究院有限公司 山西太原030024）

1 工程概况

武乡县东干线供水工程位于山西省长治市武乡县东部，自关河水库下游调压塔处设分水阀室取水，经过2 级泵站提水，采用压力管道输水至庄里桥附近的3#事故调蓄水池，沿途设分水口供工农业和生活用水，最终形成农业灌溉、工业和生活供水网络。

本工程建成后可为故县乡、贾豁乡、大有乡、蟠龙镇四乡镇共计1 667 hm2农业提供灌溉供水；为蟠龙镇、韩北乡所辖51 个行政村及蟠洪工业园区2.35 万人口提供86.4 万m3生活供水；为蟠洪循环经济工业园区企业提供633.6 万m3工业用水。工程等别为Ⅳ等，工程规模为小（1）型。

东干线供水工程线路全长136.78 km，其中供水干线长度为44.98 km，灌溉支线长91.80 km，干线管材采用涂塑复合钢管和球墨铸铁管，灌溉支线主要以涂塑复合钢管和PE 管为主。供水干线建筑物主要包括取水建筑物、李峪一级和中村二级加压泵站、供水管线及事故调蓄水池等；灌区工程包括石佛沟加压泵站和支线加压点、灌溉支线和出水池等。

2 大型水池发展现状

传统调蓄水池设计按照《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》（CECS138-2002）规定，土基上建造的地下钢筋混凝土水池超过30 m 时需要设置永久性伸缩缝，采用贯通式分缝设计，由止水带、填缝板和嵌缝材料组成，防止结构因周边温度改变使得结构产生裂缝造成破坏。

根据以往多项工程实例验证水池结构中伸缩缝设置往往弊大于利，设置伸缩缝后会存在下列缺点：

1）设置伸缩缝位置构造复杂，施工难度大，振捣不易到位，易导致达不到设计要求；

2）降低结构的整体性，环境较差时，因地基不均匀沉降而造成伸缩缝处破坏；

3）抗震性能会受到较大影响；

4）伸缩缝部位使用材料要求严格，后期维修更换困难；

5）伸缩缝虽然能协调温度和收缩产生的变形，但不均匀沉降引起的变形往往没有规律，沉降位置不易预测，且止水带在变形后处于受力状态，都易造成混凝土结构渗漏。

因此，近年来我国提出在超长混凝土结构设计时，通过控制措施，采取不设缝的超长水池结构。

3 调蓄水池设计

根据工程沿线工矿企业分布情况，在供水干线沿途共设3 个事故调蓄水池，容积均为1 万m3，平面单边尺寸均超过30 m，基础均为土基，布置形式相似。本文以1#事故调蓄水池为例，探讨大型事故调蓄水池混凝土无缝设计方案。

3.1 地质条件

1#事故调蓄水池位于蟠龙镇西北约1 km 处的潘洪河河谷左岸，站址布置在河谷左侧的凹岸段。本段河道已经过整治，现主河槽靠右侧，左侧浆砌石防护堤外为蟠洪工业大道，出水池位于工业大道的外侧，站址区地形平坦，地面高程964～969 m。出露地层为第四系全新统洪冲积物（Q4pal），岩性表层为淡黄色低液限粉土，结构松散，厚度0～2.0 m；其下为卵石混合土夹级配不良砂和（含砾）低液限黏土，厚度0～3.5 m。

3.2 布置形式

调蓄水池平面尺寸为46 m×42 m×4.8 m（长×宽×高），设计水深4.6 m。为了缩小水池的温度变化幅度，降低温度变形的影响，水池采用地埋式，顶盖上覆土0.5 m 厚保温。水池平面形状近似为矩形，平面及剖面见图1、图2。

图1 调蓄水池剖面图

水池顶板、底板厚度分别为200 mm、500 mm，侧墙厚由上到下为250 mm 至400 mm，池内布置立柱，平面尺寸为350 mm×350 mm，柱间距5.17 m×5.5 m，柱顶设横梁（300 mm×600 mm），底板下设0.5 m 厚三七灰土，上铺100 mm 厚C15 素混凝土垫层，池周设排水沟将地表来水排至蟠洪河。

3.3 设计方案

根据地质勘探成果揭露情况，1#事故调蓄水池基础以低液限粉土为主，而水池平面尺寸已经大于规范要求的30 m，需考虑工程措施减小地基不均匀沉降影响，虽然水池基础采取换基和提高混凝土防水等级，仍需采取工程措施减小基础对混凝土结构的影响。经查阅国内多项已建水池施工案例，传统大型水池设置伸缩缝做法，水池后期漏水情况时有发生，给工程运行管理带来极大困扰。

近年来国内在新建大型水池时，逐渐取消传统的伸缩缝布置模式，按照《补偿收缩混凝土应用技术规程》（JGJ/T178-2009）规定，在水池间距不超过30 m 间距浇筑补偿收缩混凝土，通过设置膨胀加强带可取消传统伸缩缝，而本工程水池长边为46 m，可采取连续式浇筑。浇筑加强带带宽2 m，带内钢筋不中断，带内另附加部分钢筋。施工时膨胀加强带两侧采用密孔铁丝网妥善支撑，以将带内混凝土与带外混凝土分开。膨胀加强带内、外均采用补偿收缩混凝土，带内混凝土设计强度采用C35 混凝土，比带外混凝土高一级，详细布置见图3、图4。

1）加强带外混凝土设计强度为C30，抗渗等级为W6，为解决大范围浇筑混凝土带来的温度收缩变形，并加快施工工期和节约投资，混凝土配比时通过外掺膨胀剂配制成补偿收缩混凝土，掺量占胶凝材料重量的10%，对混凝土的早期、中期以及后期的收缩均进行有效的补偿，从而实现对水池结构裂缝控制。2）为解决混凝土变形带来的渗漏问题，膨胀加强带要在水池池壁、底板和顶板贯通式布置。根据水池结构尺寸，在长度和宽度方向各设置1 道宽2 m 的膨胀加强带，加强带内掺加12%的膨胀剂，浇筑时不再分区，但要在加强带两侧用密孔钢丝网拦隔，减少两侧混凝土流入加强带，钢丝网绑扎在水池钢筋上进行固定。

图2 调蓄水池平面布置图

图3 池壁膨胀加强带构造详图

图4 底板膨胀加强带构造详图

4 结语

大型混凝土水池的裂缝大多由地基不均匀沉降和混凝土收缩造成的，武乡县东干线供水工程调蓄水池浇筑混凝土时，利用膨胀混凝土的补偿收缩性能，减少甚至抵消混凝土的收缩应力，同时加强施工期间养护，从而减少收缩裂缝的产生。目前，3 座调蓄水池均设置膨胀加强带，施工速度大幅提升，施工质量得到有效控制，水池浇筑完成后满水试验合格，证明大型水池不设变形缝是可行的，对类似工程的设计起到参考作用。