超長(zhǎng)鋼筋混凝土水池的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

楊 雨

(同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院(集團(tuán))有限公司，上海 200092)

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超長(zhǎng)鋼筋混凝土水池的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

楊 雨

(同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院(集團(tuán))有限公司，上海 200092)

介紹了目前給排水工程中超長(zhǎng)鋼筋混凝土水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)常用的處理方法，并以兩座已建改良AAO池為例，論述了混凝土外加劑、開裂引發(fā)縫和連續(xù)式膨脹加強(qiáng)帶三種處理方法在工程中的應(yīng)用技術(shù)，以供參考。

鋼筋混凝土水池，給排水工程，外加劑，膨脹加強(qiáng)帶

0 引言

隨著社會(huì)發(fā)展和水處理工藝水平的提高，作為城市基礎(chǔ)配套設(shè)施，市政給排水工程的規(guī)模也日益增大，大型水池的出現(xiàn)越來(lái)越多。我國(guó)規(guī)范規(guī)定[1,2]，當(dāng)現(xiàn)澆鋼筋混凝土矩形水池長(zhǎng)、寬較大時(shí)，應(yīng)設(shè)置伸縮縫；當(dāng)?shù)鼗鶠閹r基時(shí)，伸縮縫最大間距15 m，若為地下式或有保溫措施，最大間距20 m；當(dāng)?shù)鼗鶠橥粱鶗r(shí)，伸縮縫最大間距20 m，若為地下式或有保溫措施，最大間距30 m。目前，給排水工程中主要水處理構(gòu)筑物的尺寸經(jīng)常超過(guò)規(guī)范限值，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)通常采用以下三種方法。

1 超長(zhǎng)水池的處理方法

1.1 使用混凝土外加劑

當(dāng)鋼筋混凝土水池超長(zhǎng)，向混凝土中添加用于超長(zhǎng)無(wú)縫結(jié)構(gòu)的高效抗裂膨脹型添加劑以抵抗溫度應(yīng)力，可適當(dāng)增大伸縮縫間距。混凝土摻入膨脹劑后成為補(bǔ)償收縮混凝土，其自應(yīng)力值較小，一般為0.2 MPa～0.7 MPa，主要用于補(bǔ)償因混凝土收縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力、提高混凝土抗裂性能和改善變形性能[3]。添加膨脹劑后的補(bǔ)償收縮混凝土，在水中養(yǎng)護(hù)14 d的限制膨脹率2.0×10-4，水中養(yǎng)護(hù)14 d轉(zhuǎn)空氣中養(yǎng)護(hù)28 d的限制膨脹率-3.0×10-4[4]。采用補(bǔ)償收縮混凝土的鋼筋混凝土水池不需設(shè)縫，結(jié)構(gòu)整體性好，施工難度小，工期短。膨脹型添加劑的選用方案和配比應(yīng)由添加劑供應(yīng)商根據(jù)產(chǎn)品性能和試驗(yàn)結(jié)果確定，并由添加劑供應(yīng)商提供質(zhì)量及使用效果的保證?；炷潦┕で熬幹茖ｍ?xiàng)施工方案，施工單位或混凝土攪拌站根據(jù)產(chǎn)品供應(yīng)商推薦的外加劑摻量按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行試配，確定其最佳摻量值。我院工程經(jīng)驗(yàn)表明，當(dāng)鋼筋混凝土水池長(zhǎng)度不超過(guò)50 m時(shí)，采用此方法工程效果良好。

1.2 設(shè)置開裂引發(fā)縫

當(dāng)鋼筋混凝土水池超長(zhǎng)，根據(jù)內(nèi)部隔墻及頂板布置等，在縱、橫向貫通設(shè)置一條或幾條伸縮縫或開裂引發(fā)縫。水池對(duì)水密性要求較高，開裂引發(fā)縫作為一種不完全收縮縫，在已有工程應(yīng)用中效果良好。與伸縮縫不同，開裂引發(fā)縫在設(shè)縫處混凝土、鋼筋均不中斷，通過(guò)在表面形成凹槽口和中間設(shè)置止水帶以削弱結(jié)構(gòu)斷面，結(jié)構(gòu)在發(fā)生收縮變形時(shí)設(shè)縫斷面受拉造成的應(yīng)力集中使斷面開裂易于出現(xiàn)在此部位，同時(shí)因該處止水帶和表面凹槽口填縫料的存在而不致發(fā)生滲漏[5]。

1.3 設(shè)置膨脹加強(qiáng)帶[3]

當(dāng)鋼筋混凝土水池長(zhǎng)度超過(guò)60 m時(shí)，需設(shè)置后澆帶或膨脹加強(qiáng)帶。采用后澆帶時(shí)，后澆混凝土部分需在兩側(cè)混凝土澆筑完成42 d后方可施工，且后澆帶混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于28 d。綜合考慮工期要求、施工降水、經(jīng)濟(jì)等因素，實(shí)際工程中通常采用連續(xù)式膨脹加強(qiáng)帶代替后澆帶的做法，即混凝土連續(xù)澆筑，不需分段。為有效發(fā)揮膨脹效果，增加水池長(zhǎng)度方向膨脹量值，膨脹加強(qiáng)帶帶寬較大，通常設(shè)為2 m，帶內(nèi)鋼筋不中斷；為提高抵御收縮應(yīng)力的能力，帶內(nèi)另附加部分鋼筋。施工時(shí)膨脹加強(qiáng)帶兩側(cè)采用密孔鐵絲網(wǎng)妥善支撐，以將帶內(nèi)混凝土與帶外混凝土分開。膨脹加強(qiáng)帶內(nèi)、外均采用補(bǔ)償收縮混凝土，帶內(nèi)混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)比帶外提高一級(jí)，并需滿足水中養(yǎng)護(hù)14 d的限制膨脹率2.5×10-4，水中養(yǎng)護(hù)14 d轉(zhuǎn)空氣中養(yǎng)護(hù)28 d的限制膨脹率-2.0×10-4。當(dāng)鋼筋混凝土水池長(zhǎng)度超過(guò)120 m時(shí)，采用間歇式或后澆式膨脹加強(qiáng)帶，分別設(shè)有一道或兩道施工縫，施工縫斷面中部需橫置鋼板止水帶。與采用普通后澆帶相比，間歇式或后澆式膨脹加強(qiáng)帶應(yīng)采用補(bǔ)償收縮混凝土，施工工期相應(yīng)可縮短，需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定。

2 工程實(shí)例

下面以兩個(gè)工程為例，分別論述外加劑、開裂引發(fā)縫和膨脹加強(qiáng)帶在超長(zhǎng)鋼筋混凝土水池中的應(yīng)用。目前這兩個(gè)項(xiàng)目均施工完成并已投入使用，運(yùn)行時(shí)間2年～3年，工程效果良好，均未出現(xiàn)水池滲漏等問(wèn)題。

2.1 工程實(shí)例一

廣東某污水處理廠二期擴(kuò)建工程改良AAO池，敞口式，頂部局部設(shè)置1.50 m寬走道板，水池平面尺寸55.30 m×58.00 m，池高6.90 m，埋深3.85 m，因水處理工藝需要，以中間縱向隔墻為中心，水池上、下兩部分呈對(duì)稱分布。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，水池55.30 m長(zhǎng)度方向中部設(shè)置一道開裂引發(fā)縫，即劃分為(29.2+26.1)m，水池58.00 m寬度方向上、下各設(shè)置一道開裂引發(fā)縫，即劃分為(15.0+28.0+15.0)m，開裂引發(fā)縫的平面設(shè)置如圖1所示。水池頂板、壁板和底板開裂引發(fā)縫的具體做法如圖2所示。

2.2 工程實(shí)例二

銀川某新區(qū)污水處理廠一期工程改良AAO池，池頂密封鋼筋混凝土板，上覆500 mm厚種植土，局部開孔。水池平面尺寸74.90 m×49.40 m，池高6.80 m，埋深2.60 m。縱向長(zhǎng)度超過(guò)60 m，需設(shè)置膨脹加強(qiáng)帶或后澆帶。水池內(nèi)部相鄰隔墻跨度較大(約9 m)，避開池底傘形立式攪拌機(jī)設(shè)備，池內(nèi)設(shè)置400 mm×400 mm鋼筋混凝土柱將跨度減小為4 m～6 m，通過(guò)設(shè)置縱、橫向鋼筋混凝土梁將水池頂板劃分為若干單、雙向板，經(jīng)計(jì)算板厚200 mm滿足要求?？紤]池頂縱、橫向鋼筋混凝土梁較多，整個(gè)水池采用用于超長(zhǎng)無(wú)縫結(jié)構(gòu)的高效抗裂膨脹型添加劑，并沿水池縱向中部設(shè)置一道2 m寬連續(xù)式膨脹加強(qiáng)帶，即劃分為(35.15+2.00+37.75)m。

膨脹加強(qiáng)帶的平面位置見圖3，具體做法見圖4。

3 結(jié)語(yǔ)

目前超長(zhǎng)鋼筋混凝土水池的出現(xiàn)越來(lái)越多，本文介紹了超長(zhǎng)水池設(shè)計(jì)時(shí)三種常見的處理方法，并以兩座已建改良AAO池為例，詳細(xì)論述了混凝土外加劑、開裂引發(fā)縫和連續(xù)式膨脹加強(qiáng)帶的工程應(yīng)用。隨著市政工程規(guī)模日益擴(kuò)大，超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)處理措施有待于繼續(xù)深入研究并應(yīng)用于工程實(shí)踐。

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

[2] CECS 138:2002，給水排水工程鋼筋混凝土水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程[S].

[3] JGJ/T 178—2009，補(bǔ)償收縮混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程[S].

[4] GB 50119—2013，混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范[S].

[5] 《給水排水工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)》編委會(huì).給水排水工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].第2版.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010.

Structural design of the super-long reinforced concrete pond

Yang Yu

(TongjiUniversityArchitecturalDesign(Group)Co.,Ltd,Shanghai200092,China)

The paper introduces the common treatment methods for the structural design of the super-long reinforced concrete pool in the water-supply and drainage project, and indicates the application technique of the three treatments with the concrete additives, joints caused by cracks, and continuous expansion reinforcing band, so as to provide some reference.

reinforced concrete pool, water-supply and drainage project, additive, expansion reinforcing band

1009-6825(2017)07-0031-02

2016-12-13

楊 雨(1982- )，女，工程師

TU318

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