地下式水池結(jié)構(gòu)設(shè)計的一點體會

于鑫

【摘要】主要闡述了水池的抗浮穩(wěn)定設(shè)計、水池的防水防滲產(chǎn)生的原因及應(yīng)對措施。

【關(guān)鍵字】水池結(jié)構(gòu)設(shè)計 抗浮 防水 防滲 施工

池類結(jié)構(gòu)廣泛用于民用和工業(yè)建筑領(lǐng)域，據(jù)以往工程經(jīng)驗，出現(xiàn)水池上浮、水池裂縫超限、水池滲水等案例，由于池類結(jié)構(gòu)的特殊性，一旦發(fā)生事故，補救措施很難，帶來極大的經(jīng)濟損失和安全隱患，下面從水池的結(jié)構(gòu)設(shè)計及施工方面淺談一下個人的一點體會。

1.水池的抗浮穩(wěn)定設(shè)計

地下式或半地下式水池因抗浮穩(wěn)定不滿足，引起結(jié)構(gòu)上浮、傾斜或構(gòu)件變形過大引起結(jié)構(gòu)開裂等工程事故屢見不鮮，因此抗浮穩(wěn)定性設(shè)計必須引起設(shè)計、施工和監(jiān)理部門的高度重視。所以在未進行結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計之前，宜首先進行水池的抗浮穩(wěn)定設(shè)計。

抗浮穩(wěn)定性計算包括整體抗浮，局部抗浮和施工階段抗浮計算。抵抗浮托力應(yīng)計入不包括池內(nèi)貯水、容器設(shè)備、機泵和機械設(shè)計池內(nèi)填料的永久作用標(biāo)準(zhǔn)值。進行局部抗浮時，池內(nèi)各部分尺寸不同，池內(nèi)結(jié)構(gòu)布置不同，不能籠統(tǒng)的把抗浮永久作用沿底板下（或平衡層下）對地基的壓力按直線均勻分布簡化計算，要根據(jù)具體的工程設(shè)計區(qū)別對待。整體和局部抗浮穩(wěn)定性計算時，不考慮施工時水池分階段施工的不利情況。施工時，應(yīng)由施工單位根據(jù)地下水位實際情況，驗算施工階段的抗浮穩(wěn)定性，當(dāng)不能滿足抗浮要求時，必須采取抗浮措施。

對于全埋式或地下式頂板或柱頂上的抗浮永久荷重占總抗浮荷重比例較大的水池。當(dāng)池頂板、頂板覆土或柱上部結(jié)構(gòu)還未施工前，地下水位達(dá)到最高水位，或者雨季施工地表水大量涌入基坑，且地表水下滲時遇到透水性較小的粘土層時，將池內(nèi)積水抽出繼續(xù)施工，往往發(fā)生因施工階段整體抗浮不滿足出現(xiàn)上浮和傾斜，或施工階段局部抗浮不滿足出現(xiàn)局部結(jié)構(gòu)破壞。特別是池外壁已回填土，未做水位觀察或設(shè)置排水措施時，更容易發(fā)生事故。施工階段抗浮，主要由施工單位加強施工管理，采取臨時降排地下水解決。

水池結(jié)構(gòu)按正常結(jié)構(gòu)尺寸，抗浮驗算不滿足要求時，可采用一些抗浮措施，以滿足抗浮穩(wěn)定要求。當(dāng)?shù)叵滤惠^高時，宜將室外設(shè)計地面提高，或者在工藝流程允許的情況下，盡量使水池類結(jié)構(gòu)淺埋，以減小地下水的浮托力的作用；采取強夯等加固地基的方法，降低地下水位，并將池底下有一定厚度的地基土，加固成超密難滲透或不滲透的隔水層，用來消除地下水的浮托力的作用。

利用池自重抗浮是最直接最有效的辦法。當(dāng)利用池自重抗浮不滿足要求時，可增加配重的方法來抗浮：對于全埋式的地下池，可增加池頂?shù)母餐梁穸龋粚τ诔叽绮淮蟮乃?，可增加底板的外挑尺寸，利用伸出的趾板上的覆土重來抗浮；也可以在水池底板放上砂石，毛石或素混凝土等來增加抗浮能力；還可以在水池底板下設(shè)置平衡層，可采用C15素混凝土或毛石混凝土，平衡層與底板間需要有可靠連接，可設(shè)置錨筋，也可以在水池底板和平衡層間設(shè)置抗剪槽，為了防止平衡層底面混凝土開裂，可設(shè)置0.05%～0.1%的構(gòu)造鋼筋。其他一些抗浮措施，就不再一一陳述。

2.水池的防水及防滲

在水池的防水設(shè)計前應(yīng)收集一些資料：池內(nèi)的貯液的性質(zhì)、工程地質(zhì)情況、最高地下水位的標(biāo)高、設(shè)計水位標(biāo)高、氣象資料及混凝土的主要來源，水泥外加劑的含堿量、集料的活性等。

水池的防水設(shè)計主要是以“防”為主，主要是防水混凝土自身防水，或采用防水層或防腐層等防水或防腐措施。

防水內(nèi)容：防止池內(nèi)貯液對池外的滲漏、防地下水對池內(nèi)的滲漏、全埋式地下池、地下式或半地下式池，防地下水浮力作用下使池類結(jié)構(gòu)物發(fā)生整體上浮，以及因在地下水壓力作用下由于構(gòu)件強度不滿足或變形過大使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的漏水。

通常我們說的自身防水是采用防水混凝土達(dá)到防水的目的，常用的防水混凝土有：普通防水混凝土、補償收縮防水混凝土和后澆用防水混凝土。普通防水混凝土是依靠混凝土的密實性來達(dá)到防水的目的，它分為兩類，一類是集料連續(xù)級配防水混凝土，這種技術(shù)對集料級配要求十分嚴(yán)格，要選取或破碎成不同粒徑的石子，再經(jīng)篩選，這不僅增加成本，浪費部分石子，而且施工困難，一般不建議采用。二是富砂漿防水混凝土，這種混凝土是在普通混凝土集料級配的基礎(chǔ)上，適當(dāng)?shù)脑黾铀嗌皾{質(zhì)量和控制砂率，水灰比的技術(shù)，為了減少混凝土水泥用量或降低水灰比或改善混凝土的和易性，可摻入一定比例的減水劑，以達(dá)到防水混凝土的效果。補償收縮混凝土摻入膨脹劑，在水化過程中混凝土體積有一定的膨脹量，增加混凝土的密實性，達(dá)到防水目的。后澆用防水混凝土主要用于后澆縫和堵漏等。

有些水池表面完好，但是在充水試驗或投入使用后出現(xiàn)較大面積滲漏；有些在未承受水壓和土壓之前就滲漏；有些池開始使用時未出現(xiàn)裂縫（不包括允許裂縫寬度范圍內(nèi)的裂縫）和滲漏，但經(jīng)過一段時間后陸續(xù)出現(xiàn)裂縫和滲漏；這些現(xiàn)象在排除地基變形、結(jié)構(gòu)抗浮穩(wěn)定和構(gòu)件強度、裂縫寬度、變形等不符合規(guī)范要求的情況以外，主要是混凝土內(nèi)存的開口型通道，形成原因主要是溫（濕）差作用的影響、施工措施、外加劑使用等有關(guān)。

水池滲漏的控制措施：提高混凝土本身的密實性和混凝土結(jié)構(gòu)的密閉性。要從材料選取、設(shè)計方案、構(gòu)造措施和施工措施等方面綜合控制。盡量減少邊界條件的約束或在結(jié)構(gòu)中建立預(yù)拉應(yīng)力，來釋放或平衡因溫（濕）度差引起的變形或拉應(yīng)力，從而達(dá)到消除溫度裂縫確保結(jié)構(gòu)的防水密閉性；從材料、設(shè)計、細(xì)部構(gòu)造、施工各方面確保防水混凝土質(zhì)量達(dá)到自防水的目的。可以采用一些防護措施來減少結(jié)構(gòu)的溫（濕）度差作用的影響，常用的措施有：提出混凝土的抗?jié)B等級；加強施工管理，盡量選擇溫度較低的季節(jié)施工，合理安排施工工序，加強混凝土的振搗和早期養(yǎng)護等；池外壁要做保溫措施；冬季施工要加熱時，嚴(yán)格控制升溫或降溫梯度，特別是降溫梯度等。通過增加配筋的方法來提高鋼筋混凝土的極限抗拉強度，并能承擔(dān)一部分溫度應(yīng)力和或控制構(gòu)件變形或裂縫寬度。

設(shè)置水池的變形縫、后澆帶或膨脹加強帶是水池防裂抗?jié)B的有效措施。溫度變形縫必須是連續(xù)的，從池的頂板到池的壁板，底板基礎(chǔ)及墊層等同一剖面上要全部斷開。伸縮縫的設(shè)置可根據(jù)規(guī)范規(guī)定距離設(shè)置，當(dāng)水池設(shè)有后澆帶或者采用補償收縮混凝土設(shè)有膨脹混凝土加強帶時，伸縮縫的間距還可適當(dāng)加長。

在水池設(shè)計中，一方面設(shè)計人員應(yīng)結(jié)合具體情況，以較少的工程造價建設(shè)優(yōu)質(zhì)工程，另一方面設(shè)計人員對施工未按規(guī)范進行施工等施工失誤所產(chǎn)生的滲漏裂縫處理，也應(yīng)有所了解、準(zhǔn)備，對當(dāng)前常用處理裂縫及堵漏方法、所用材料應(yīng)有所了解。施工中的保濕養(yǎng)護至關(guān)重要：抗?jié)B混凝土養(yǎng)護為大體積混凝土養(yǎng)護方法，規(guī)范規(guī)定：對混凝土養(yǎng)護應(yīng)加以覆蓋并保濕養(yǎng)護；塑料布覆蓋養(yǎng)護的混凝土，敞露的全部表面應(yīng)覆蓋嚴(yán)密，并保持塑料布內(nèi)有凝結(jié)水；澆水次數(shù)應(yīng)保持混凝土表面處于濕潤狀態(tài)。施工質(zhì)量通病：僅采用澆水濕潤養(yǎng)護的方法，養(yǎng)護期內(nèi)未進行覆蓋保濕養(yǎng)護，對于一般混凝土基礎(chǔ)問題不大，但是對于水池類結(jié)構(gòu)，極易出現(xiàn)裂縫。建議措施：混凝土初凝后即開始澆水和蓋麻袋養(yǎng)護，養(yǎng)護期不少于14天，要始終保持表面濕潤狀態(tài)。

【結(jié)束語】水池的抗浮、裂縫的控制、水池的防水等不僅要從設(shè)計上全面考慮，正確的施工工藝也是關(guān)鍵。

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