淺談市政建設(shè)中鋼筋混凝土水池的結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工

張愷（延安大學(xué)西安創(chuàng)新學(xué)院，陜西　西安　710100）

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淺談市政建設(shè)中鋼筋混凝土水池的結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工

張愷
（延安大學(xué)西安創(chuàng)新學(xué)院，陜西西安710100）

摘要：本文分析了鋼筋混凝土水池荷載情況，以矩形鋼筋混凝土水池為例探討了結(jié)構(gòu)形式和荷載計算情況，并對施工中需要注意的技術(shù)要點與施工實例進行了分析介紹，希望能為市政建設(shè)中鋼筋混凝土水池的設(shè)計施工提供參考.

關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土水池；荷載；結(jié)構(gòu)設(shè)計；施工

混凝土水池是排污工程、環(huán)保工程中的常用構(gòu)筑物，隨著近幾年來國家積極治理污染、提倡環(huán)保節(jié)能力度加大，水池設(shè)計與施工的要求也越來越高.鋼筋混凝土水池作為經(jīng)濟性和耐久性都較佳的設(shè)計，廣泛應(yīng)用到各類市政工程建設(shè)中，無論是水池設(shè)計的體積還是難度都逐漸增大，也給施工與設(shè)計帶來了難度[1].下面我們針對市政建設(shè)中鋼筋混凝土水池的結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工做簡要分析.

1鋼筋混凝土水池荷載分析

鋼筋混凝土水池根據(jù)用途、結(jié)構(gòu)、建造位置、形狀、施工方法、配筋方式等有多種分類.水池的池壁也有多種結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)荷載分布情況可分為變厚池壁和等厚池壁，等厚池壁還可分為圓形與矩形，二者區(qū)別在于體積大小，前者容量200m3左右，后者200- 1000m3，變厚池壁則主要適用于容量＞1000m3的水池.根據(jù)用途和施工工藝，水池的池底也有諸如倒球殼、倒錐殼等多個復(fù)雜形式.比如倒錐殼和倒球殼具體示意圖見圖1.

圖1　水池倒錐殼和倒球殼池底示意圖

水池承受荷載豎向有池頂與池底荷載兩種，水平則為池壁荷載，具體示意圖見圖2.像池頂荷載計算時需要注意活荷載與雪荷載取最大值的篩選準則.池底何在相對整體式地板而言，荷載計算為地下水浮力與地板承受地基反力，效果為底板中產(chǎn)生彎矩與剪力.

池壁荷載為水壓力與土壓力共同作用，壓力標準值計算公式為：

池壁土壓力按照主動土壓力計算，外側(cè)壓力呈梯形分布，頂端外側(cè)壓力標準值的計算公式為：

池壁地段外側(cè)壓力標準值的計算公式根據(jù)有無地下水分別如下，無地下水時計算公式為：

除去上述荷載之外，對水池結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響的作用力還有諸如溫度、濕度與地震作用等.溫度與濕度的變化會導(dǎo)致混凝土膨脹或收縮變形，產(chǎn)生附加

有地下水時計算公式為：

應(yīng)力，也稱為溫度或濕度應(yīng)力，導(dǎo)致這種應(yīng)力產(chǎn)生的原因為水池內(nèi)外溫度與濕度的差異[2].地震作用會破壞水池結(jié)構(gòu)，所以設(shè)計時需鹽酸水平地震作用，從而達到良好的抗震效果，低于一定烈度下的地震作用.設(shè)計時目前多以7度、8度以下地震烈度為考量，多選擇地面式或者地下式水池，對于有頂蓋的矩形水池著重采取抗震構(gòu)造措施.在地震烈度＞8度時除去考慮水平地震效應(yīng)外，還必須考慮豎向地震作用影響，通過平方與開平方的方法計算組合獲得結(jié)果.目前水池的荷載計算主要方式主要依據(jù)池內(nèi)有無滿水、池外有無土進行組合計算.

2　混凝土水池設(shè)計

在分析完混凝土水池荷載情況之后，在水池結(jié)構(gòu)設(shè)計時需要考慮這些荷載作用.下面我們以矩形鋼筋混凝土水池為例做結(jié)構(gòu)設(shè)計分析.

首先，完成長高比池壁的計算假定.側(cè)向荷載作用下，水池不同長高比受力情況有所差異，根據(jù)池壁單向與雙向受力情況做劃分，具體見表1.

表1　單向與雙向受力劃分標準

水池結(jié)構(gòu)的布置要符合設(shè)計原則，像矩形水池均為長方形，布置時要考慮地形.基礎(chǔ)形式為擋土墻水池基礎(chǔ)多采用池壁下設(shè)置帶形基礎(chǔ)，地板采用鋪砌式結(jié)構(gòu)，地板做成整體式，水池基礎(chǔ)為水平框架式和雙向板式.

伸縮縫的設(shè)置上要考慮建造位置，比如土基中矩形水池，伸縮縫間隔情況如下：普通≤20m，溫度區(qū)間段≤20m，巖基中間隔≤15m；比如建造在土基中的鋼筋混凝土矩形地下式水池，伸縮縫間隔情況如下：普通≤30m，巖基中間隔≤20m.

水池池壁結(jié)構(gòu)形式的選擇情況如下：開敞式水池宜選擇變厚池壁，池底厚度為池壁的1.5倍；擋土墻式選擇等厚池壁；水平框架式池壁選擇變厚池壁.遵照以上設(shè)計原則，水池的結(jié)構(gòu)設(shè)計將會保持合理性與穩(wěn)定性，利于施工.

水池結(jié)構(gòu)設(shè)計完成后，關(guān)于水池的地基承載力和抗浮穩(wěn)定性驗算至關(guān)重要.假設(shè)水池基礎(chǔ)選擇整體式地板，地基反力均勻分布的情況下承載力驗算公式為：

σk=池頂活荷載及覆土荷載（KN/m2）

fa代表修正后地基承載力特征值.當池面標高低于地下水位或者地表滯水層無排水措施，水池會受到來自二者的浮力，空池時則有被托浮起來的或頂裂池底板的危險，因此需要進行抗浮穩(wěn)定性驗算，具體情況可根據(jù)水池整體和局部做出計算.

水池整體抗浮穩(wěn)定性驗算公式：

水池局部抗浮穩(wěn)定性驗算公式（主要針對池中間有支柱的封閉性水池）：

結(jié)構(gòu)設(shè)計時事關(guān)水池計算，有幾個需要注意的要點，比如地上式水池滿水和壁面溫差效應(yīng)，地下式水池滿水、池外有無土組合情況，池壁、地板受力情況和偏心受壓、受拉情況等.

3　鋼筋混凝土水池施工要點

鋼筋混凝土水池施工中要注意施工縫、混凝土澆筑與養(yǎng)護等施工要點.像施工縫，在底板澆筑完成后，池壁與底板的施工縫要在八字以上1.5m與2m處，底板和柱的施工縫在表面.池壁豎向澆筑要

一次澆到施工縫處，并對柱身、柱帽等做兩次澆筑，以確保穩(wěn)定性.對施工縫還要做鑿毛處理，將不密實表面或者浮漿鑿掉，還要避免損及混凝土棱角，避免剔出粗集料.鋼筋綁扎時可使用板凳筋做法或者排架法.混凝土澆筑過程中要保持池壁模板的穩(wěn)定，避免變形或硬化失敗.至于施工縫要提前清理，保持合理濕潤度，在澆筑前鋪與混凝土配比相同的水泥砂漿，澆筑部分分層完成，每層厚度≤4m，間隔時間不宜過長，均勻攤鋪.在澆筑頂部時，要暫停1h，在混凝土下沉后做二次震動，消除可能因沉降造成的裂縫，澆筑完成后及時灑水養(yǎng)護.養(yǎng)護根據(jù)季節(jié)不同有不同注意要點，比如夏季因高溫干燥或者多雨等混凝土強度會受影響出現(xiàn)收縮裂縫后，必須在初凝后聯(lián)系養(yǎng)護兩周才能拆模，養(yǎng)護期間還要及時灑水，保證濕潤到位[3].完成養(yǎng)護拆模時表面還要添加超時的覆蓋層，及時回填土，保證混凝土水池的施工質(zhì)量.

4　鋼筋混凝土水池施工實例分析

我們以某公司社區(qū)配套設(shè)施工程污水處理廠污水池土建工程為例分析下施工情況.污水池長22.5m、寬13.8m，設(shè)計絕對標高24.8m，基礎(chǔ)底標高- 3.17m，基礎(chǔ)墊層砼強度等級C10，池體砼強度等級為C25.S6，抗震等級6度.施工前做好現(xiàn)場技術(shù)準備與現(xiàn)場準備，尤其是現(xiàn)場準備，標高點根據(jù)現(xiàn)場引測的±0.000測定標高，做好鋼筋型號抽樣檢驗，器具提前進場，尤其是雨天施工做好現(xiàn)場準備.下面我們以鋼筋施工與模板施工兩大要點為例進行分析.

鋼筋施工是水池施工重點，鋼筋要根據(jù)施工要求對型號進行選擇，對加工尺寸進行核對，所選用鋼筋必須保證提前做好清潔，表面無損傷與銹蝕，不使用帶顆粒狀的老銹鋼筋.至于鋼筋彎折與彎鉤，要根據(jù)鋼筋等級分類確定彎折標準，比如Ⅰ級鋼筋末端180°彎鉤，圓弧彎曲半徑≥直徑2.5倍，平直部分長度≥直徑3倍，彎曲加工時φ10以下按配料單尺寸做彎曲點標志.粗鋼筋及復(fù)雜形狀鋼筋彎曲時，要標明彎曲點位置，工作臺上標明彎曲控制點，做好偏差控制.比如箍筋的內(nèi)凈尺寸允許偏差為±5㎜，彎起鋼筋的彎曲位置允許偏差為± 20㎜，根據(jù)彎曲情況確定允許偏差，確保其合用.柱鋼筋安裝中要按照給出位置線進行綁扎，控制好間距，根據(jù)污水池情況計算好間距與鋼筋數(shù)量，鋼筋箍筋接頭綁扣以八字形為主，箍筋與主筋保持垂直，箍筋與柱角筋做雙扣綁扎，板鋼筋安裝前要做好模板清理，按照畫線—綁板受力鋼筋—綁負彎距鋼筋及角筋的順序完成施工，確定好主筋分布筋間距后按照先受力鋼筋后分布筋的順序進行安裝，綁扎時距梁邊距為50㎜，綁扎負筋時要中間加Ф8間距1個/㎡的鋼筋馬凳，以確保上部鋼筋的位置.安裝完成后要做好質(zhì)控驗收，做成分檢驗與專項檢驗確保施工效果，保證鋼筋綁扎符合施工要求.

模板制作要根據(jù)污水池施工現(xiàn)場進行加工配置，從尺寸、型號到數(shù)量做好標記，按照放線-搭設(shè)支模架-安裝墻壁模板-安裝板底模-安裝柱節(jié)點模順序完成施工.放線時要注意根據(jù)墊層、板面和基礎(chǔ)情況做好測量標記，方便放線.根據(jù)污水池施工要求，支模架搭設(shè)間距為800×800，水平桿設(shè)置距地分別為300㎜、1500㎜，擰緊縱橫桿與剪刀撐；墻壁模板安裝中可采用50×100木方子、直徑10㎜對拉螺栓做加固，螺栓中間加焊止水環(huán)和鋼筋頂托，防漏水和混凝土澆筑時截面變??；板底模安裝中要確保穩(wěn)固不下沉，做抄平檢查，模板板縫采用膠帶粘貼，復(fù)核模板面標高和板面平整度、拼縫、預(yù)埋件和預(yù)留洞的準確性；最后安裝柱節(jié)點模，做加固密封，防止漏漿.安裝完成后要進行自檢，再進行后續(xù)施工.

綜上所述，市政建設(shè)中鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)要根據(jù)水池荷載和受力情況合理設(shè)計，計算荷載、受力并驗算地基承載力和抗浮穩(wěn)定性，確保水池結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，施工時要多注意多個施工要點，嚴格按照規(guī)定操作，避免產(chǎn)生問題.

參考文獻：

〔1〕魏偉.水廠建設(shè)中關(guān)于水池結(jié)構(gòu)設(shè)計的探討[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2008(3).

〔2〕閆華林.水池結(jié)構(gòu)的設(shè)計分析[J].山西建筑，2011 (13).

〔3〕楊勁峰，林麗虹．鋼筋混凝土水池設(shè)計與施工要點淺析[J].安徽建筑，2011(1).

中圖分類號：TU375

文獻標識碼：A

文章編號：1673- 260X（2015）03- 0150- 03