市政给排水工程超长不设缝水池的结构设计和施工

2023-10-22陈尚飞李彬秦朗

城市建设理论研究（电子版） 2023年27期

陈尚飞李彬秦朗

中国市政工程中南设计研究总院有限公司湖北武汉 430000

近些年，在城市化持续建设和进步的背景下，给排水工程逐渐成为市政建设中的重要内容。结合实际的设计与施工会发现，由于给排水工程性质的特殊性以及较大的社会影响力，设计与施工中会遇到结构复杂以及施工程序繁琐等现象，若是不注重优化就会造成施工质量问题。为保障建设的有效性，施工中可积极采用超长不设缝水池，保障设计的整体性和施工有效性，能够确保最终给排水工程质量。同时，在实际的设计与施工中也需要工作人员积极引进先进的现代化技术，实现设计技术与管理水平提升。

1 超长不设缝水池概述

超长不设缝水池是一种无缝接缝的整体构造的水池，它不同于传统的拼接式水池，是通过整体浇筑的方式进行建设。这种水池采用高性能混凝土、聚合物等材料制作，可以根据不同的需求进行设计和定制，常用于市政给排水工程、水处理工程、港口码头等领域。由于超长不设缝水池没有缝隙，具有优良的密封性能、高强度和耐久性，能够有效地防止水体渗漏和外部污染，并且能够延长使用寿命、减少维护和保养成本，具有广泛的应用前景。

2 市政给排水工程中超长不设缝水池优缺点分析

2.1 优势

2.1.1 优良的密封性能

超长不设缝水池采用整体浇筑的方式进行施工，不存在拼缝，因此能够有效地防止水体渗漏，可提高整个池体的密封性能，保证水池正常使用[1]。也是受到这一优势影响，超长不设缝水池的使用寿命显著长于其他类型的水池，即超长不设缝水池具有较高的强度和耐久性，能够承受大量的水体冲击和外力作用，不易产生损坏。同时由于其具有优良的密封性能，可以有效地防止水体渗漏和外部污染，进一步延长了使用寿命。

2.1.2 维护和保养成本低

由于超长不设缝水池没有缝隙，不容易发生漏水问题，因此减少了日常维护和保养的成本。同时，由于池底和池壁是整体构造，也减少了对各个构造之间接缝处的检查和维修，而且这一形式的水池能够实现节约建设空间的目标。即超长不设缝水池采用整体浇筑的方式施工，没有接缝和支撑，因此可以更好地利用空间。此外，与传统的拼接式水池相比不设缝水池的形态更加灵活，可以根据实际需求进行设计和调整，从而更好地适应不同的使用场景。

2.1.3 环保节能

由于超长不设缝水池具有较高的密封性能，可以有效地防止水体渗漏和外部污染，减少对环境的影响。此外，其具有优良的保温性能，能够减少水体的热量损失，从而减少能源的消耗，达到了节能的效果。这一特征下的超长不设缝水池能够满足当前环保性、节能性、绿色性建设目标，是践行可持续发展的重要举措。

2.2 劣势

2.2.1 施工难度大

超长不设缝水池的整体构造需要采用特殊的施工技术和设备，施工难度相对较大，需要经过专业的设计和施工团队进行施工，而且整个过程需要投入大量的人力和物力资源。另外，这一类型的水池相较传统的水池有着维护和保养成本低的优势，但是一旦出现故障或者漏水现象，其维护和保养的成本会显著高于一般类型的水池。换句话说，虽然超长不设缝水池不容易发生漏水问题，但如果发生损坏或者需要进行维护和保养时需要专业的人员进行处理，否则会影响水池的使用寿命和密封性能。因此，在使用过程中需要定期检查和维护，避免出现问题。

2.2.2 成本较高

超长不设缝水池的制作需要采用高性能混凝土、聚合物等材料，并需要经过特殊的工艺加工，因此成本相对较高，不适合在一些小型工程中应用。而且这一类型的水池没有拆卸和迁移的能力，即超长不设缝水池采用整体构造，不能像传统的拼接式水池进行拆卸和迁移，如果需要更换或者改动则要进行重建，因此在应用过程中需要进行合理的规划和设计，以满足后期的需求。

2.2.3 对场地要求高

超长不设缝水池的施工需要充分考虑场地的平整度、承载力等因素，否则会影响池体的整体构造和使用效果。此外，施工现场需要保持干燥，避免雨水和其他污染物进入施工现场，从而保证池体的质量。因此在具体的设计与施工中需要工作人员注重施工区域水文、地势等环境因素的分析，结合具体的建设标准和规模实现设计优化，使得后续各项工作的开展中能够严格依据规范和标准进行，对保障最终的建设有效性能够起到积极的作用[2]。

3 市政给排水工程中超长不设缝水池设计分析

3.1 设计关注点

超长不设缝水池是一种常见的市政给排水工程设计方案，其主要特点是在施工过程中不需要设置任何接缝或者连接处，从而可以减少施工难度和成本，并且提高施工质量和工程可靠性。在设计超长不设缝水池时，需要考虑以下因素：

3.1.1 水池的长度和宽度

水池的尺寸需要根据实际需要进行设计，同时要考虑到施工过程中的限制条件和材料的尺寸。这一环节需要设计人员重点分析和关注，对工程的建设规模和要求进行分析，然后结合实际的建设标准和要求进行设计优化，以满足具体的建设需要[3]。

在施工中会涉及聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯等高分子材料，这些材料有着耐腐蚀、耐热、耐寒、耐压等特点。同时在超长不设缝水池施工中混凝土材料是基础材料，混凝土的质量则会直接影响到整个工程的建设质量，因此在设计中应对工程的用途、建设要求和标准等进行分析，然后结合实际的建设标准和具体要求选择适宜的混凝土材料，保障最终水池的建设有效性。

3.1.3 池底和侧壁的支撑

为保证水池的稳定性和承载能力，需要在池底和侧壁设置支撑结构，如钢筋混凝土梁、墙板等。这一环节也是设计与施工中重点关注的内容，只有保障池底和侧壁的支撑实效，才能够确保整个工程的建设质量，最大化减少漏水等不良现象的产生。

3.1.4 排水系统的设计

超长不设缝水池需要配备适当的排水系统，包括进水口、出水口、溢流口等。排水系统的设计实效直接关乎后续的建设质量和工程有效性，因此在设计时需要对工程的标准和要求进行分析，确保排水系统设计的合理性和科学性，发挥工程的具体社会效用[4]。

3.1.5 安装和施工

超长不设缝水池的安装和施工需要经过专业的施工队伍进行，注意施工过程中的安全和质量控制。这一环节是工程施工中重点关注的内容，也是较为核心的环节，只有保障安装与施工质量，才能够最大化发挥超长不设缝水池的具体效用。

3.2 结构设计

超长不设缝水池是一种高质量、高效率的市政给排水工程设计方案，可以为城市的水资源管理和保护做出重要贡献。以XXX给排水工程设计为例，在实际的工程建设中发现整体和水位相对较高，分区后各个部分的质量中心和刚性中心会产生不均匀现象，该现象的产生会造成最终的建设受阻，并且工程的质量难以保障[5]。为保障最终的施工有效性，在实际的施工中可以在分缝处增加侧力成分，但是这样的操作会影响工程建设，无形中还会加重作业负担。为规避该现象产生的消极影响，在实际的建设中可以选择超长不设缝水池，既能够保障建设的有效性，并且还能够解决热应力问题，可以借助“抗”“放”“调”三种形式，“抗”能够增加混凝土强度和提高配筋率，实现改善结构极限抗拉力和抗压应变力的目标，并且可以借助预压应力和混凝土的收缩实现抵消施工工艺受拉变形的现象，对保障建设有效性有着积极的作用。“放”则是重在减少结构的变形量，可以设置永久的伸缩缝用以减轻温度的影响。“调”则是借助“抗”和“放”的具体效用控制水池的变形量，对各个环节进行控制可显著提升建设质量。下面就对具体的结构设计进行分析，如：

方铅矿块矿取自广东某铅锌铁硫化矿，手捡结晶度和纯度高的块矿,经磁选和重选除杂作试验用纯矿物，其化学多元素分析结果见表1，X射线衍射图谱见图1。

3.2.1 顶板处设置预应力钢筋

在水池的建设与使用过程中受到多种因素的影响可能会产生变形现象，此时水池就会产生漏水或者其他现象[6]。为控制变形量需要对混凝土比例、添加剂、施工缝预留、构建维护以及建设质量控制等环节进行优化，其间首要关注水池的整体供暖和冷却，这样能够了解水池中各个构件在不同温度影响下的应力变化，可以根据变化在顶板处设置预应力钢筋，由此能够抵抗内部水和温度张力的影响，可保障水池的功能与具体效用。

3.2.2 下端板上安装滑动层

在底板处设置滑动层会使得基础土壤的结合力呈现下降状态，这样能够使得整个水池工程的自由度显著提升，由此能够降低热应力影响，整体的建设有效性和稳定性更加显著[7]。

3.2.3 后浇带设置

在具体的结构设计中需要对整个超长不设缝水池的建设特征和要求进行分析，可以设计后浇带并对后浇带的位置、数量以及方法等进行优化，满足结构密封、使用时间以及温度等要求，也可保障最终的建设有效性。

3.2.4 混凝土控制

作为整个设计与施工中的关键部分，混凝土控制实效直接会影响最终的建设质量，因此在实际的设计过程中需要注重施工中原料以及混合比例的控制，并对生产、施工和维护等环节进行控制优化，避免出现早期裂缝，由此能够保障水池的抗裂纹和抗渗透功能[8]。就以XXX工程的建设为例，结合实际的施工可发现，当混凝土内拉应力大于混凝土抗拉强度时会产生裂缝，为解决这一问题可以注重减小混凝土拉应力，因此在混凝土控制中需要注重水化热和干缩问题的优化，减轻温差带来的拉应力。针对裂缝现象，设计人员提出在其中进行补偿收缩混凝土方案，可以添加3%～10%的膨胀剂，这一材料中存在一定量的硫铝酸钙，在遇水后会发生反应从而获得膨胀类结晶物质——水化硫铝酸钙（钙矾石）和氢氧化钙，这样能够使得混凝土产生足够的压应力。结合实际的施工标准进行计算可获悉，这种混凝土可以产生0.2～0.7MPa膨胀自压应力，这样就能够完全消除水化热和干缩两种等效温差产生的拉应力，能够很好地规避开裂和裂缝现象。

3.2.5 合理加固

所谓的合理加固是指在实际的建设中需要注重配筋优化。即部分位置会受到温差影响而出现裂缝或者其他现象，影响最终水池的建设质量。为规避这一现象，在实际的施工中可以对此位置进行合理设置，可添加配筋，这样就能够显著提升该部分的强度，设计实效更加显著。

4 超长不设缝水池施工分析

为保障最终的建设有效性，在实际的施工中需要依据由下至上的次序进行施工，对提升建设质量有着非常积极的作用。具体的施工可以围绕以下几方面进行。如：

4.1 滑动层设置在底板构件处

在此环节开展前需要对滑动层进行处理，将其安置在底板下部，还需要严格依据具体的施工规范进行[9]。如在实际的施工中需要将两层聚乙烯塑料布间敷设厚度控制在20mm左右，其中的敷设材料为细砂，并且要注意滑动层的宽度要比底板宽1m。另外还需要注重聚乙烯塑料质量的控制，确保其物理力学指标满足密度0.91～0.98kg/m2，拉伸强度为23.710MPa；拉伸率最大值为780%；热处理规格尺寸变化率为1.8%；直角撕裂横、纵向强度分别为73.9N/mm、58.6N/mm。并且在施工中需要注重干细砂层拟定选用细砂时需要注意细度模数控制在1.5～2.2区间内，并且其中的含泥量应≤1.0%。

4.2 后浇带施工

在实际的施工中可以对后浇带的位置进行合理安排，一般情况下会在池体底板与池壁水平方向竖直设置2道后浇带，后浇带宽度为1m，并且这一施工中需要确保后浇带钢筋结构的连续性。同时在实际的施工中需要对具体的施工时间进行控制，一般在两侧混凝土完成浇筑后的42d和顶板施工14d后进行。

4.3 混凝土结构施工

混凝土施工是整个工程中较为关键的部分，不仅所需的混凝土结构量较大，而且还需要对工程的建设标准和规模进行分析，对相应的混凝土比例进行优化，这样才能够保障具体的建设质量。因此在实际的施工中需要注重混凝土比例与结构质量控制，施工中使用高强度、低水热化水泥，同时期间还需要注重骨料级配分析，确保骨料的优良性。并且混凝土施工中可以结合施工需要在拌合中添加外加剂，也能够由此显著提升混凝土结构抗裂性能。