半埋式超長水池結(jié)構(gòu)不設(shè)縫設(shè)計分析

摘要：近些年我國在水處理系統(tǒng)方面有了較大的發(fā)展，很多半埋式超長水池結(jié)構(gòu)得到了應(yīng)用。但是會有很多因素影響到半埋式超長水池結(jié)構(gòu)，很少采用不設(shè)縫結(jié)構(gòu)，所以如何有效進(jìn)行變形縫的設(shè)置就成為了此種水池的主要問題，各方也都加大了在不設(shè)縫水池結(jié)構(gòu)方面的重視。本文以某水處理廠水池結(jié)構(gòu)為例進(jìn)行分析，通過相應(yīng)措施實現(xiàn)了半埋式超長水池結(jié)構(gòu)不設(shè)縫設(shè)計，本文所介紹的設(shè)計理念能夠有效控制半埋式超長水池結(jié)構(gòu)中的裂縫起到非常好的參照作用。

Abstract： In recent years， China has made great progress in water treatment systems， and many semi-buried super-long pond structures have been applied. However， there are many factors that affect the structure of semi-buried super-long pools， and it is rarely used without joints. Therefore， how to effectively set the deformation joints has become the main problem of such pools. Attention is paid to the structure of the seam pool. In this paper， the structure of a water treatment plant pool is taken as an example for analysis. Through the corresponding measures， the design of the semi-buried super-long pool structure without seams is realized. The design concept introduced in this article can effectively control the cracks in the semi-buried super-long pool structure and play a very good reference role.

關(guān)鍵詞：半埋式水池;超長水池結(jié)構(gòu);不設(shè)縫;裂縫控制

Key words： semi-buried pool;super-long pool structure;no joints;crack control

中圖分類號：TU991;TU992? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）09-0174-02

0? 引言

隨著社會的發(fā)展，市政排水系統(tǒng)中盛水建筑物正在向著一體化和復(fù)雜化的方向發(fā)展，水池的結(jié)構(gòu)變形縫不僅影響水池使用過程中的抗?jié)B抗裂性能，同時也削弱了水池基礎(chǔ)的整體性，易受到地基變形及沉降差異的影響。總的來說超長水池結(jié)構(gòu)可以采取全埋式以及半埋式方式，其中半埋式水池容易受到溫度等因素的影響，條件也更加復(fù)雜，長度主要設(shè)定在100m之內(nèi)，所以要對于半埋式超長水池結(jié)構(gòu)不設(shè)縫設(shè)計進(jìn)行充分分析，這對于進(jìn)一步完善市政排水系統(tǒng)具有非?，F(xiàn)實的意義。

1? 案例工程基本概況

某污水處理廠生物反應(yīng)池采取的是半埋式結(jié)構(gòu)形式，其中地下埋深為6m，地面之上高度為4.8m，長×寬×高為118.5m×55.9m×10.7m。該工程基礎(chǔ)采取的是復(fù)合樁基，所用混凝土強(qiáng)度為C35級。該生物池為超長混凝土水池，采取不設(shè)縫結(jié)構(gòu)設(shè)計。

2? 超長水池混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制方法

2.1 水池混凝土裂縫產(chǎn)生原因

①結(jié)構(gòu)性裂縫問題。此方面的裂縫主要是由于載荷作用所產(chǎn)生的，能夠占到總體裂縫的近10%，主要是因為水土壓力、自重以及震動載荷作用所引發(fā)的混凝土受拉應(yīng)力裂縫等。

②非結(jié)構(gòu)性裂縫問題。這種類型的裂縫大多是變形因素導(dǎo)致的，具體包含下述幾個方面：

1）溫度裂縫，具體包含空氣溫度、生產(chǎn)熱、水化熱等因素所導(dǎo)致的開裂;2）收縮變形裂縫，具體包含干燥收縮、塑性收縮、自生收縮等因素所導(dǎo)致的裂縫;3）膨脹變形裂縫，具體包含因為堿集料、結(jié)冰膨脹、化學(xué)腐蝕膨脹等因素所導(dǎo)致的裂縫;4）基礎(chǔ)變形裂縫，具體包含由于地基形狀變化、沉降不均衡等因素所導(dǎo)致的開裂等。

經(jīng)過瀏覽有關(guān)研究著作可以知道，水池架構(gòu)中大多數(shù)開裂問題均是由于形狀變化所導(dǎo)致的，為此對變形裂縫進(jìn)行管控是預(yù)防和應(yīng)對開裂問題的重點。

③其他方面的裂縫。

此種裂縫占到總裂縫的10%左右，主要是受到堿集料反應(yīng)、慣性力以及混合作用所造成的裂縫。

2.2 控制超長水池結(jié)構(gòu)裂縫方法

總的來說，超長水池結(jié)構(gòu)裂縫控制可以采取抗、放兩種方式來進(jìn)行，所謂的抗主要就是在混凝土中施加壓應(yīng)力來進(jìn)行，所謂的放主要就是有效釋放混凝土的收縮變形，防止內(nèi)部約束所造成的混凝土拉應(yīng)力。對于超長水池結(jié)構(gòu)裂縫來說，其控制方法主要采取如下幾種方式：

①采取預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土的方式。采取此種方式實施裂縫控制需要對超長水池結(jié)構(gòu)施加多個錨固段，很難實施布置同時對于施工企業(yè)總體要求相對較高，所以很少應(yīng)用在水池結(jié)構(gòu)當(dāng)中。

②采取變形縫的方式。通過變形縫的應(yīng)用能夠有效解決混凝土變形裂縫問題，所以在水池結(jié)構(gòu)中應(yīng)用相對廣泛。隨著大尺寸混凝土結(jié)構(gòu)和變形縫材料耐久性問題不斷出現(xiàn)，要采取不設(shè)縫的設(shè)計方式。

③采用補(bǔ)償收縮混凝土的方法?？刹捎醚a(bǔ)償收縮的方法有效應(yīng)對因為混凝土收縮導(dǎo)致的開裂問題，這種方法是近些年應(yīng)對大體積混凝土因為溫度差異所引發(fā)的裂縫問題的主要方法。

④后澆帶和加強(qiáng)帶設(shè)計。應(yīng)當(dāng)依照“放”的準(zhǔn)則對于長度超過一般標(biāo)準(zhǔn)的水池混凝土架構(gòu)以分塊的方式進(jìn)行作業(yè)，可以把各區(qū)塊混凝土施工形狀變化緩解以后實施后澆帶澆灌作業(yè)，以預(yù)防混凝土開裂問題的產(chǎn)生;應(yīng)當(dāng)依照“抗”的準(zhǔn)則在混凝土區(qū)塊中設(shè)立加強(qiáng)帶，以大幅提高混凝土里面的壓應(yīng)離，進(jìn)而減小混凝土因收縮導(dǎo)致的形狀改變的幅度，此是應(yīng)對超長水池架構(gòu)出現(xiàn)開裂問題的一種主要方法。

3? 超長水池不設(shè)縫設(shè)計措施剖析

3.1 鎂質(zhì)高性能抗裂劑

案例項目中因為裂縫應(yīng)對、防水等方面的需求，為此為了防止水池混凝土產(chǎn)生因為形狀變化而出現(xiàn)的裂縫、保證混凝土有優(yōu)良的防水性能，需在諸多地點（比如頂板、水池底板、側(cè)墻等）的混凝土內(nèi)增添效果突出的鎂質(zhì)抗裂劑。這種抗裂物質(zhì)最主要的內(nèi)容便是氧化鎂類型的膨脹劑，對于一般類型的膨脹劑而言，這種膨脹劑膨脹幅度較小，其可以長時間的連續(xù)性的膨脹，在抗開裂方面有突出成效，在這之中膠砂限制膨脹率指標(biāo)見表1。

3.2 配筋計算時考慮溫濕度的影響

由于水池環(huán)境比較特殊，通常情況下其濕度相對較高，溫度也較大。因此，必須要考慮溫度和濕度對水池裂縫造成的影響，假設(shè)本文所述的水池內(nèi)外溫度差值、彎矩折減系數(shù)和混凝土材料膨脹系數(shù)分別為為20℃、0.65和1（-5/℃）。將上述參數(shù)帶入相關(guān)的理論體系中進(jìn)行計算，可以得到考慮溫度和濕度影響的側(cè)墻附加彎矩值。

基于側(cè)墻附加彎矩計算結(jié)果，并結(jié)合實際情況考慮其它方面因素影響，根據(jù)相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范完成配筋計算工作，并嚴(yán)格執(zhí)行。通過這種方式可以保證在較大溫度差值和濕度的情況，混凝土材料也不至于出現(xiàn)裂縫。

3.3 后澆帶、加強(qiáng)帶

本文所述的水池結(jié)構(gòu)，各部分構(gòu)造比較繁雜，其中橫向后澆帶會對整個施工設(shè)計產(chǎn)生顯著的影響，會在一定程度上降低這種影響，可以在縱向方向設(shè)計2道后澆帶。此外，還需要對生物反應(yīng)池的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)合理規(guī)劃設(shè)計，如圖1-圖3所示為具體的構(gòu)造圖。

利用后澆帶以及加強(qiáng)帶的有效劃分能夠充分釋放掉施工中變形應(yīng)力，從而實現(xiàn)超長水池不設(shè)縫澆筑成型。

3.4 加強(qiáng)施工養(yǎng)護(hù)

澆筑質(zhì)量以及養(yǎng)護(hù)措施影響著開裂問題。對于案例工程來說，在混凝土施工澆筑以及養(yǎng)護(hù)方面注意如下幾方面內(nèi)容：①要加強(qiáng)鎂質(zhì)高性能混凝土抗裂劑配置補(bǔ)償收縮混凝土的重視程度，重點控制混凝土的養(yǎng)護(hù)力度，一般情況下養(yǎng)護(hù)時間要在14天以上，能夠最大程度上確保膨脹效果。一般情況下要按照26-50kg/m3的控制量進(jìn)行摻量，但是在后澆帶或者膨脹加強(qiáng)帶的摻量要提升至少一個等級;②需要有效提升鎂質(zhì)高性能混凝土數(shù)據(jù)監(jiān)測力度，特別增強(qiáng)混凝土內(nèi)部溫升的控制，最大程度上避免膨脹率、混凝土應(yīng)變和裂縫問題;③要在水池兩側(cè)壁混凝土完成澆筑42天后可以實施后澆帶施工，要確保后澆帶混凝土的養(yǎng)護(hù)時間在28天以上。完成了加強(qiáng)帶兩側(cè)混凝土澆筑之后，可以實施膨脹加強(qiáng)帶內(nèi)部混凝土的澆筑，從而防止出現(xiàn)冷縫。

3.5 使用效果

該污水處理廠生物反應(yīng)池混凝土結(jié)構(gòu)具有較好的整體性，表面不會存在較為顯著的裂縫，水池抗?jié)B抗裂性能得到保證。同時受地基變形、地震作用的影響較小。但對施工質(zhì)量控制要求較高。采用此種方式設(shè)置的水池經(jīng)過了3個整體年度的使用具有較好的效果，從而為類似超長水池結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工提供了有效的經(jīng)驗 。

4? 結(jié)束語

本文主要以某污水處理廠生物反應(yīng)池為例提出了超長水池混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制方法，在此基礎(chǔ)上分析了超長水池不設(shè)縫設(shè)計措施。通過本文的介紹能夠?qū)Π肼袷匠L水池結(jié)構(gòu)不設(shè)縫設(shè)計提供一定參考和幫助。

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作者簡介：火明譞（1987-），男，甘肅蘭州人，碩士研究生，工程師，主要從事結(jié)構(gòu)設(shè)計及相關(guān)工作。