市政给排水工程超长不设缝水池结构设计方法分析

2021-04-01于孔瑜宋照桦

中华建设 2021年10期

于孔瑜宋照桦

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，而本文主要针对某个市政给排水工程超长不设缝水池结构设计案例进行分析，探究了不设伸缩缝结构的设计思路，期望能为相关的设计人员提供参考。

一、某市政设施工程的实际情况

以某市中的水池工程为典型对工程中超长不设缝设计结构进行分析，该水池属于吸水井与集水井并存的工程类型，垂直高度在11米到15米的范围内，吸水井地上高度约为8米，集水井地面高度约为8米，水池内配备了相应的保温措施，并且地面池壁也做出了相应的保温处理，水池内设有导流墙，有针对性地进行了抗裂性能的设计，预计使用年限为50年。

针对以上市政给排水工程设计情况分析集水池与吸水井结构方案，在方案设计的过程中需要充分考虑设缝方案与不设缝方案两者之间的对比，其中设缝方案是相对常规的方案类型，该方案主要将底板与顶板等分开处理，并且有针对性地设置伸缩缝，将整个池体分为若干部分。而另一方面，顶板不设缝方案则是指在水池结构设计过程中不设置伸缩缝，顶部采取预应力钢筋的设计方案，并且底板不设置变形缝。

二、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。

对以上几种市政给排水水池结构设计方案进行对比与分析，而后可知基于现阶段市政给排水工程施工需求，有必要参照工艺使用的标准，并结合现阶段水池的使用情况，予以系统化思考，经对比分析后发现设计环节不设缝方案的应用优势较为突出，尤其是针对超长不设缝水池结构设计，该方案的专业性较强，并且可以极大地保证水池结构设计的科学性与合理性。

三、超长不设缝结构设计方案

水池设计过程中采取超长不设缝方案，在结构设计的过程中主要采取分缝设计的形式，然后有针对性地设计多道伸缩缝，进而完成整体结构的设计与优化。很多时候由于水池高度以及水位高度较深，以不设缝方案来减少裂缝等问题，并且确保刚度中心的均衡性，与分缝设计相比，大大提高了结构设计的质量，也一定程度上减少了施工任务量。所以，在市政给排水工程施工过程中超长不设缝水池结构设计已成必然趋势，应根据水池设计标准，重点解决温度应力等相关问题。从以下三方面入手确保处理效率，第一，结合混凝土强度对结构的抗拉力进行控制与调整，通过预应压力以及混凝土收缩等施工措施，最大程度地降低变形等问题，避免因温度变化造成必要的影响；第二，采用永久性伸缩缝，减少温度的影响，并降低结构变形的概率；第三，在结构设计过程中通过工艺手段的控制、混凝土配合比的调整、养护措施的优化、添加剂的掺和等应对结构变形的问题。如若温度应力相对显著，那么则要对相关区域设置预应力钢筋，确保其强度达到结构设置的标准。

对具体的设计方案进行分析，细化处理内容，应从以下几方面入手予以落实。其一，相应的增加配筋。对于水池结构中可能出现裂缝的位置，有针对性地提高防渗性能，以增设配筋的方法，确保区域强度符合结构设计的标准；其二，设置预应力钢筋。以有限元程序为载体，计算水池内部温度变化，从而掌握水池不同区域受温度的影响情况，在此之后，掌握温度变化所带来的应力变化规律，最后则要参考规律，进一步优化水池顶板设计方案，采取预应力钢筋的设置方式，重点控制内水作用；其三，预留后浇带。在方案设计环节，应确定施工过程中的区域范围、具体措施以及施工规模等，在确定结构设计整体思路的前提下，确保施工温度的适应性，并采取相对合理的封闭时间，确保该阶段施工质量与施工效率；其四，合理控制混凝土结构。在混凝土设计环节，应有效加工混凝土，采用科学的控制方案，重点实施材料的配比，在混凝土施工全过程应重点控制施工质量，在早期规避裂缝的问题，从而规避水池内部的裂缝隐患。

四、市政给排水工程超长不设缝水池施工方案

第一，设置滑动层。超长不设缝方案施工过程中应做好底板施工前的处理，其中滑动层的设置是重中之重，在施工过程中首先铺上细沙，然后在滑动层设置过程中控制塑料布的密度、伸拉强度以及横纵向直角撕裂强度等等。

第二，设置后浇带。后浇带的设置是水池底板质量控制中的重点内容，在后浇带设置环节应优化宽度，保留后浇带区域内的钢筋，在施工过程中采取混凝土浇筑的方式，在顶板施工完成后进一步开展施工工作，施工原则应为先底板后池壁，而在后浇带施工环节，则要注重混凝土质量的控制，通过相应的添加膨胀剂，达到更好的施工效果，同时也要选择在相对低温的时段内完成混凝土浇筑等相关施工任务。

第三，混凝土施工控制。混凝土施工控制主要体现在混凝土配比环节、施工环节、搅拌运输环节以及温度控制环节等多个方面，如在施工过程中，若要确保混凝土质量就要适当地添加外加剂，从而避免出现混凝土裂缝等问题，而掺入量的控制应根据混凝土使用性能、水池部位、工程等级等进行分析，从而做出最终决定。

第四，顶板施工。顶板主要负责承载水池内部水荷载拉力，因此在顶板施工过程中要重视与其他模块之间的衔接，确保顶板有效固定在池壁之上。