污水池結(jié)構(gòu)設(shè)計中裂縫出現(xiàn)的原因及對策

孔江濤

河南省國龍置業(yè)有限公司（450000）

污水池結(jié)構(gòu)設(shè)計中裂縫出現(xiàn)的原因及對策

孔江濤

河南省國龍置業(yè)有限公司（450000）

對于鋼筋混凝土污水池來講，裂縫嚴(yán)重影響其使用功能及結(jié)構(gòu)耐久性。這里從結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料選擇、施工工藝及后期使用幾個方面介紹了裂縫產(chǎn)生的原因及預(yù)防方法。

0概述

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工業(yè)廢水及生活污水量日益增加，為適應(yīng)城市建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，提高城市環(huán)境質(zhì)量，進(jìn)一步有效改善城區(qū)投資環(huán)境和居民生活條件，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，作為城市基礎(chǔ)設(shè)施的污水處理廠規(guī)模也日益增大。污水處理池是污水廠水處理重要組成部分。在調(diào)查中，水池裂縫普遍存在，裂縫的存在勢必影響結(jié)構(gòu)使用功能，降低使用年限。國家規(guī)范對污水池裂縫限值較為嚴(yán)格，因此，裂縫控制貫穿于污水池的結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工及使用當(dāng)中。

1　裂縫的分類

1）受荷裂縫：受荷裂縫鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在外界荷載或外力作用下因變形而產(chǎn)生的裂縫。這種裂縫常出現(xiàn)于混凝土受拉區(qū)，特別是對于污水池，腐蝕性介質(zhì)腐蝕鋼筋，結(jié)構(gòu)承載力下降，容易出現(xiàn)受荷裂縫。鑒于水池所受荷載的多樣性，設(shè)計中對荷載的疏忽、工況組合的考慮不周以及后期使用不當(dāng)是造成受荷裂縫的主要原因。

2）溫度裂縫：溫度裂縫是由于混凝土的內(nèi)外溫度差產(chǎn)生應(yīng)力或應(yīng)變，這種應(yīng)力或應(yīng)變會受到外部和內(nèi)部的不同約束，從而導(dǎo)致應(yīng)力超過混凝土極限抗拉強(qiáng)度而產(chǎn)生程度不一的裂縫?；炷恋乃療?、干縮變形、外部約束、環(huán)境溫度差過大是導(dǎo)致此類裂縫的主要原因［1］。

3）沉降裂縫：沉降裂縫是由于地基的不均勻沉降導(dǎo)致基底反力分布發(fā)生變化，從而產(chǎn)生附加應(yīng)力導(dǎo)致池體產(chǎn)生裂縫。地基土的壓縮系數(shù)不均勻，上部結(jié)構(gòu)類型不同、池體荷載分布不均勻、地表水的浸入、周圍大范圍的土方開挖等外界因素都可能導(dǎo)致池體的不均勻沉降而產(chǎn)生裂縫。

4）腐蝕裂縫：腐蝕裂縫在實際工程中并不少見，卻往往被忽視，此種裂縫最常見的原因是由于氯離子的滲透或混凝土碳化造成混凝土剝落引發(fā)深度腐蝕，進(jìn)而引發(fā)其他類型的裂縫，從而造成池體強(qiáng)度降低而發(fā)生破壞。對于污水處理池，此類腐蝕介質(zhì)的來源可能來自要處理的污水，也可能來自地下土或地下水［2］。筆者曾接觸過一個污水處理項目，地質(zhì)資料（見表1和表2）顯示，該項目地下水和地下土均具有強(qiáng)腐蝕性，在設(shè)計期限內(nèi)，對污水池結(jié)構(gòu)的耐久性將是一個非常大的考驗。

5）其他裂縫對于地下式水池，地下水升高導(dǎo)致池體上浮而產(chǎn)生的裂縫也不容忽視，這種情況在正常使用和施工期間均需特別注意。在施工期間，池頂覆土需及時覆蓋。在汛期，當(dāng)監(jiān)測到的水位超過設(shè)計抗浮水位時，需及時采取降水排水措施，以防池體上浮而發(fā)生開裂。

表1　場地地下水對混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕性評價

2　裂縫的預(yù)防

2.1受荷裂縫

首先，在設(shè)計階段進(jìn)行準(zhǔn)確計算，滿足規(guī)范要求。實現(xiàn)準(zhǔn)確計算的前提是要準(zhǔn)確掌握設(shè)計資料，包括地質(zhì)資料以及在施工、試水階段對荷載工況的準(zhǔn)確把握（例如機(jī)械設(shè)備荷載、運(yùn)輸車輛荷載和地面堆載等），對水池結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體計算分析，確保計算模型與實際工作狀況一致。其次，可以采取一些構(gòu)造措施，例如在池壁、池底拐角位置設(shè)置水平和豎向腋角及附加構(gòu)造鋼筋來減少應(yīng)力集中，在受力較大部位鋼筋采用焊接接頭形式、開洞處配置加強(qiáng)鋼筋等措施降低裂縫發(fā)生的可能性。

表2　按環(huán)境類型土對混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕性評價

2.2溫度裂縫

在材料選擇時，需對材料的規(guī)格級別和混凝土配比提出較高要求，選擇合適的水泥產(chǎn)品并嚴(yán)格控制用量，減少混凝土水化熱，合理控制骨料級配，必要時可適當(dāng)添加外加劑，減少混凝土拉應(yīng)力；提高施工工藝，加強(qiáng)混凝土早期養(yǎng)護(hù)，提高混凝土抗拉強(qiáng)度；結(jié)合合理的構(gòu)造措施，選擇直徑較小的鋼筋，適當(dāng)縮小鋼筋間距，當(dāng)保護(hù)層厚度較大時，可以配置適量的鋼筋，以減少溫度裂縫的發(fā)生［3］。

2.3沉降裂縫

工藝上應(yīng)選取合適的水池體型和平面，盡力避免平面不規(guī)則或高差太大；設(shè)計時應(yīng)認(rèn)真分析地質(zhì)資料，預(yù)估水池結(jié)構(gòu)地基的沉降值，選取合適的基礎(chǔ)形式并作好沉降觀測；由于伸縮縫的構(gòu)造措施復(fù)雜，施工及使用階段容易出現(xiàn)沉降裂縫，因此，可以設(shè)置后澆帶或者膨脹加強(qiáng)帶的措施，減少伸縮縫的設(shè)置。

2.4腐蝕裂縫

設(shè)計時需要根據(jù)規(guī)范要求嚴(yán)格控制裂縫寬度，增加保護(hù)層厚度。施工時嚴(yán)格控制混凝土的水灰比，加強(qiáng)振搗，提高混凝土澆筑質(zhì)量（密實度），并且嚴(yán)格控制含氯鹽外加劑的摻合量。還需嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)范所要求的防腐措施（如《工業(yè)建筑防腐蝕設(shè)計規(guī)范表》6.1.5明確了污水池內(nèi)表面的防腐蝕措施），也可進(jìn)行專門試驗確定防腐措施。伸縮縫、洞口和預(yù)埋套管等位置應(yīng)注意防腐處理。

對于凍脹等因素引起的混凝土裂縫，冬季施工時需采取一定的抗凍設(shè)計和保溫措施，以保證施工質(zhì)量以及污水池的正常使用。

3　結(jié)語

造成污水池結(jié)構(gòu)裂縫的因素是多樣和復(fù)雜的，在具體的工程中，必須考慮好各種不利因素，嚴(yán)格設(shè)計，合理選擇材料，采取先進(jìn)的施工工藝，精心養(yǎng)護(hù)，合理使用，才能將污水池裂縫控制在允許的范圍內(nèi)，從而保證污水池工程在設(shè)計年限內(nèi)甚至超過設(shè)計年限。

［1］GB 50069-2002，給水排水工程構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范［S］.

［2］GB50046-2008，工業(yè)建筑防腐蝕設(shè)計規(guī)范［S］.

［3］李之雷，柏紅要，趙華寧.鋼筋混凝土水池設(shè)計中的裂縫控制［J］.工業(yè)建筑，2010，40（增刊）.