大型鋼筋混凝土水池崩裂事故分析處理

徐恩祥 丁賢鋒

(江蘇省建設(shè)工程設(shè)計(jì)院有限公司，江蘇 南京 210019)

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大型鋼筋混凝土水池崩裂事故分析處理

徐恩祥 丁賢鋒

(江蘇省建設(shè)工程設(shè)計(jì)院有限公司，江蘇 南京 210019)

通過分析某鋼筋混凝土礦井水調(diào)節(jié)干化水池底板變形縫崩裂、涌水事故的原因，提出了增設(shè)扶壁梁柱和斜撐的處理方法，并探討了水池的設(shè)計(jì)及施工要點(diǎn)，確保了水池的質(zhì)量。

鋼筋混凝土水池，池壁變形，變形縫，崩裂事故，地基

由于混凝土的抗拉強(qiáng)度低，延性差，加上收縮、徐變的影響，混凝土構(gòu)配件很容易產(chǎn)生裂縫。這一特點(diǎn)在大型的鋼筋混凝土薄壁水池中表現(xiàn)得尤為突出，使得大型水池對于地基變形及池壁不均勻受力極為敏感。通過對某大型水池崩裂事故的分析，本文提出了處理方案，并且從設(shè)計(jì)與施工的角度提出一些建議。

1 工程概況

某礦井水調(diào)節(jié)干化水池，水池總長150 m，寬30 m，凈深6 m；長向分三格，每格長65 m，20 m，65 m,容積分別為：10 925 m3，3 420 m3，10 925 m3，池壁厚度均為600 mm，底板厚500 mm，混凝土強(qiáng)度均為C30；底板以下用級配砂石換填至老土，換填深度1.6 m,水池的平面尺寸、變形縫位置、回填土標(biāo)高見圖1，水池剖面圖見圖2。

2 注水試驗(yàn)

本工程于2013年1月完工。2013年8月水池進(jìn)行注水試驗(yàn)，水深5.700 m。水池注滿水后出現(xiàn)了如下問題：

1)池壁變形縫處漏水：其位置見圖1中“■”形標(biāo)記處，水流從縫中噴射而出，自上而下形成三角形水幕，接近池底處水幕最寬，約為10 cm，圖3為現(xiàn)場照片。

2)水池注滿水后，圖1中西側(cè)水池“▲”形標(biāo)記處池壁頂端變形過大，向外偏移15 mm，放水后復(fù)位。

3)圖1中“●”形標(biāo)記的底板變形縫處涌水：水壓較大，底板鑿開約1 m×0.8 m的方形積水坑，并用潛水泵抽水，如圖4所示，兩臺(tái)水泵(功率75 kW，管徑100 mm)24 h不間斷抽水，才能保證不積水，據(jù)此估算涌水量約60 m3/h。另外，在本格水池注滿水后，聽到咔咔的崩裂聲，響聲洪亮，由變形縫處發(fā)出。

3 成因分析及解決方法

1)池壁變形縫漏水的原因?yàn)樽冃慰p沒有按照設(shè)計(jì)要求施工。原設(shè)計(jì)的變形縫寬30 mm，中間設(shè)橡膠止水帶，嵌縫材料為：聚乙烯棒背襯，遇水膨脹止水條，聚氨酯或聚硫密封膏。如圖4所示為該水池的變形縫，縫寬約2 mm(現(xiàn)場量測)，中間埋設(shè)500 mm寬的橡膠止水帶，施工過程及嵌縫材料不詳。如圖3所示即為在變形縫邊上鑿開的孔，未見嵌縫及密封材料。而且施工不規(guī)范以及變形縫兩側(cè)池壁變形不均勻都會(huì)造成橡膠止水帶斷裂，從而漏水。此縫用化學(xué)灌漿法處理，由專業(yè)的防水堵漏公司完成[1]。

2)池壁頂端位移來源于兩個(gè)方面：a.受力構(gòu)件自身的變形；b.地基的變形造成結(jié)構(gòu)(構(gòu)件)的位移。現(xiàn)取1 m寬的池壁，按懸臂構(gòu)件計(jì)算池壁頂端的變形。工況：水深5.7 m，水荷載按三角形分布(池外填土荷載屬于有利工況，不考慮)；懸臂梁在三角形分布荷載作用下梁端撓度計(jì)算公式[2]：

(1)

根據(jù)式(1)得到池壁頂端的變形值范圍為3.9 mm～4.5 mm(混凝土彈性模量Ec取3 GPa～2.55 GPa)，計(jì)算結(jié)果遠(yuǎn)小于池頂?shù)膶?shí)際位移15 mm，由此推斷：池頂位移主要由地基變形產(chǎn)生。另據(jù)現(xiàn)場情況，此水池結(jié)構(gòu)對稱，排水后池壁變形恢復(fù)，而東邊的水池注滿水后頂部卻未出現(xiàn)明顯位移。以上分析表明西側(cè)水池池壁頂部變形主要來自地基的不均勻彈性變形。對此，采取增設(shè)扶壁梁柱和斜撐的方法，將池壁水的側(cè)壓力擴(kuò)散到周邊土體。

3)變形縫處涌水，表明池底板在地下水位線以下，地基含水率高。水池注滿水后，一方面，地基受力變大，局部甚至達(dá)到極限荷載(地基承載力不均勻，上文已述)；另一方面，水池南邊東西兩側(cè)靠池壁各設(shè)了長約20 m，寬約5 m，坡度18°的機(jī)械作業(yè)坡道，坡道為毛石混凝土砌筑，高度0 m～6 m，坡道荷載達(dá)到4 000 kN，加劇了地基不均勻變形的程度；再者，水池底板為一塊59.64 m×25.74 m×0.5 m的混凝土大板，底板施工時(shí)未留設(shè)后澆帶，造成地基的初始變形得不到調(diào)整和釋放從而在結(jié)構(gòu)中積累、加??；不均勻變形造成變形縫處底板錯(cuò)位，崩裂橡膠止水帶，因此聽到咔咔的崩斷聲(排空后檢查水池未發(fā)現(xiàn)有混凝土損傷痕跡)。

水池已施工完成，再進(jìn)行地基處理的難度高，故先考慮降水，在水池周邊明挖排水，降水完成后，原變形縫用密封材料封堵，池內(nèi)對變形縫兩側(cè)底板加厚補(bǔ)強(qiáng)，高配變形縫止水帶，并處理好新舊混凝土結(jié)合面，以防滲水。池外埋設(shè)反濾排水管[3](如圖5所示)，然后回填(回填土必須滿足壓實(shí)度要求)，用反濾排水管排出水池附近的地下水，從而減小地下水對水池底板的影響。

4 結(jié)語

1)綜合分析這次事故，地基的不均勻變形是造成變形縫崩裂的主要因素。使地基產(chǎn)生不均勻變形的原因有：a.地基處理不達(dá)標(biāo)，級配不良、壓實(shí)度不足；b.漏水及雨水使得地下水位上升引起地基承載力下降；c.偏心荷載太大。故對于大型水池及類似建筑，在設(shè)計(jì)及施工時(shí)，對于地基因予以足夠的重視；施工完成后必須及時(shí)回填，并嚴(yán)格控制回填質(zhì)量，以防地表水入侵地下引起地基承載力下降；合理布局荷載。

2)現(xiàn)場踏勘發(fā)現(xiàn)：施工單位施工管理不善，對于水池的關(guān)鍵部位與關(guān)鍵技術(shù)無知，大意，甚至肆意施工，是造成本次事故的直接原因。可見，要想防止此類事故的發(fā)生，規(guī)范施工管理必不可少。

3)對于工程設(shè)計(jì)人員，對于水池的關(guān)鍵技術(shù)和關(guān)鍵部位，諸如地基(處理)方案、變形縫位置與做法、重要構(gòu)造做法等，要在設(shè)計(jì)文件中予以突出強(qiáng)調(diào)，引起相關(guān)人員注意，從源頭上防患于未然。

[1] 百度百科.化學(xué)灌漿法[EB/OL].http://www.baidu.com.

[2] 《建筑結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算手冊》編寫組.建筑結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算手冊[M].第2版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1998：85.

[3] 張奕薇，張瑞興.大型鋼筋混凝土水池上浮開裂事故的處理方法[J].建筑技術(shù),2003，34(4)：279-280.

[4] 張克恭，劉松玉.土力學(xué)[M].第3版.北京：中國建筑工業(yè)出版社,2010.

[5] 上海市政工程設(shè)計(jì)研究院.矩形鋼筋混凝土清水池[Z].

[6] 王繼山.大型混凝土水池底板滲水處理[J].建筑工人，1994(11)：58-59.

Analysis and processing of a large reinforced concrete pool cracked accident

Xu Enxiang Ding Xianfeng

(JiangsuConstructionEngineeringDesignInstituteLimitedCompany,Nanjing210019,China)

Through the analysis on the deformation crack burst,water inrush accidents causes of water regulation mummification pool baseboard of a reinforced concrete mine,this paper proposed the process method creation of wall beam column and diagonal,and discussed the design and construction key points of pool,to ensure the pool quality.

reinforced concrete pool,pool wall deformation,deformation crack,crack accident,foundation

1009-6825(2016)29-0085-03

2016-08-08

徐恩祥(1984- )，男，碩士，工程師

TU375.2

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