淺談超長地下水池的設(shè)縫方案

魯向華

中國市政工程中南設(shè)計研究總院有限公司 湖北武漢 430010

在市政工程的建設(shè)中，對工程的結(jié)構(gòu)以及施工設(shè)計等方面有較高的要求，其作業(yè)的流程相對比較復(fù)雜，設(shè)計的內(nèi)容也很多，所以，在市政工程的實施中，要進行有效的管理，在一定程度是工農(nóng)確保工程能夠順利實施，在施工過程中，應(yīng)用先進的施工技術(shù)，對工程的設(shè)計進行優(yōu)化，提升人員的管理能力。對當前市政工程的排水不設(shè)縫水池的情況進行深入了解，對施工的技術(shù)以及市政排水的發(fā)展方向進行明確，通過制定合理的市政地下水池方案，進行科學(xué)的規(guī)劃，推進市政工程的發(fā)展。

1 施工縫設(shè)置

市政給排水超長結(jié)構(gòu)必須采取一定的技術(shù)手段，防止出現(xiàn)溫度變化引起的質(zhì)量隱患，這就要求設(shè)計嚴格，規(guī)范的數(shù)值才能達到結(jié)果的設(shè)計要求，超過一定數(shù)值，水池的運行狀態(tài)將會出現(xiàn)一定的問題，大體積混凝土澆筑，結(jié)構(gòu)縫設(shè)計不合理或者后期成品養(yǎng)護不到位，都會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂，因此，設(shè)計施工縫是結(jié)構(gòu)質(zhì)量保證的一個措施。超長結(jié)構(gòu)的混凝土施工中不設(shè)縫時，就要通過混凝土的連續(xù)澆筑解決這一問題，或加強后澆帶本身的強度，通過預(yù)應(yīng)力技術(shù)對施工作業(yè)進行改善。對于容易產(chǎn)生裂縫的位置也可以設(shè)置止水鋼板或止水帶等采取措施，首次混凝土澆筑后，加強對混凝土的養(yǎng)護，之后進行二次澆筑，對接茬處進行鑿毛處理，增加接茬處的連接能力，充分保證水池結(jié)構(gòu)的完整性。通過這種澆筑方式，采取一定的技術(shù)手段和科學(xué)的施工工藝，可以減少季節(jié)對水池結(jié)構(gòu)的影響，增強水池結(jié)構(gòu)的強度。

2 變形縫設(shè)計

超長水池結(jié)構(gòu)施工中存在的問題是不可忽視的。市政給排水工程結(jié)構(gòu)的伸縮縫處理，一直是結(jié)構(gòu)處理中的一個難點。伸縮縫的位置設(shè)計不能在結(jié)構(gòu)的承重位置上，可以設(shè)置在不受力的邊緣，這樣水池結(jié)構(gòu)的強度才能保證。水池結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，在于嚴格按照圖紙施工水泥的尺寸，結(jié)構(gòu)的受力點都是影響水池質(zhì)量的因素。因此，需要對伸縮縫的施工質(zhì)量進行嚴格的控制，這樣抵抗災(zāi)害的能力也就有所增加[1]。在實際的施工中，伸縮縫的處理一直是施工中難以控制的技術(shù)，也是施工中的薄弱環(huán)節(jié)，要對這個位置混凝土的厚度進行有效管控，控制厚度的尺寸。在對止水帶實施澆筑施工作業(yè)時也會產(chǎn)生質(zhì)量問題，如果技術(shù)交底不到位，會存在一些空隙，致使設(shè)縫位置產(chǎn)生較為常見的滲漏問題，水池強度達不到要求，會出現(xiàn)質(zhì)量問題，與規(guī)范設(shè)計要求不符，所以，設(shè)縫位置的節(jié)點處理工作是非常復(fù)雜與關(guān)鍵的，設(shè)縫位置的結(jié)構(gòu)中包含止水板材、嵌縫材料以及填縫材料，這些材料在不同作用的影響之下具有適應(yīng)變形影響的能力[2]。

當氣候條件差別大且不均勻沉降的問題出現(xiàn)的時候，就會對水池結(jié)構(gòu)的質(zhì)量產(chǎn)生不好的影響。比如出現(xiàn)裂縫、滲水等，水池的穩(wěn)定性就差，水池結(jié)構(gòu)的不設(shè)縫位置數(shù)值不能超過規(guī)范值，給排水工程防滲漏是施工技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，采取科學(xué)合理的技術(shù)手段進行控制，地下作業(yè)進行施工時，可能是處于水環(huán)境之中，這對結(jié)構(gòu)的影響將不言而喻。因此，對水池結(jié)構(gòu)進行不定期的檢查也是很有必要的，排查出對應(yīng)段存在的問題，并進行一定的整改處理，這對后期的水池結(jié)構(gòu)的整體性和穩(wěn)定性將是保障[3]。

3 案例分析

3.1 工程概況

本工程是排水工程中的一座調(diào)蓄池，水池的高度為9.7米至12.5米之間，水池的平面尺寸為317m×53m，頂板覆土2.5m,局部出露地面。因此本水池可以算作有保溫措施。本調(diào)蓄池為鋼筋混凝土墻板結(jié)構(gòu)，底板為整體筏板，頂板為鋼筋混凝土梁板結(jié)構(gòu)，中部以立柱支撐，柱網(wǎng)間距為6m和9m。

3.2 調(diào)蓄池結(jié)構(gòu)變形縫設(shè)計方案的對比與選擇

3.2.1 常規(guī)設(shè)縫方案

水池結(jié)構(gòu)設(shè)置伸縮縫，按照施工方案中的工藝要求進行施工，設(shè)計要符合相關(guān)規(guī)范的要求，對伸縮縫處進行細化處理，防止?jié)B水質(zhì)量問題的出現(xiàn)。設(shè)縫方案中，技術(shù)措施簡單，不影響施工進度，過程中交底清晰，操作簡便。澆筑混凝土?xí)r按照段進行施工，伸縮縫的位置一般按照圖紙設(shè)計要求進行留置，常規(guī)情況下是30米，按照本工程水池的長度將要設(shè)置10道變形縫，這樣的施工方法可能會影響后期的水池質(zhì)量，那就是伸縮縫處畢竟不是和澆筑的混凝土是一個整體，容易產(chǎn)生裂縫和滲水現(xiàn)象，對后期的檢修和維護存在一定的困難，多個伸縮縫的設(shè)計就更無法保證施工質(zhì)量。因此，對水池結(jié)構(gòu)的設(shè)計必須進行分析和采取有效的措施，尋找可靠的施工方法和工藝技術(shù)。案例中的水池水位高，對水池結(jié)構(gòu)的性能要求就嚴格，其強度、剛度、穩(wěn)定性要嚴格把控，在一定程度上能夠抵抗足夠的水壓力，要求在伸縮縫的位置處增加抗側(cè)立的構(gòu)件，提高水池結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，保證后期水池的持續(xù)運行[4]。

3.2.2 超長距離變形縫設(shè)計方案

（1）溫度應(yīng)力分析。按規(guī)范規(guī)定，地上式現(xiàn)澆構(gòu)筑物變形縫最大間距為30m。為了滿足大型水處理構(gòu)筑物的工藝要求結(jié)構(gòu)安全和施工方便的要求，我們盡量減少變形縫的數(shù)量。

本工程實際設(shè)縫間距約110m，通過部分現(xiàn)澆加強帶最終形成超長鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，設(shè)計采用Ansys12.1（V12.1）（Universityof California-Berkeley）建立空間整體有限元模型分析計算，并進行溫度應(yīng)力分析。

（2）實際方案。本工程針對溫度應(yīng)力，按照“抗放結(jié)合，以放為主”的原則，整個池體縱向設(shè)置兩道變形縫將池體分成3部分，分別為97m+110m+110m，橫向不設(shè)置變形縫，在縱向每部分每隔30m～40m設(shè)置1道后澆加強帶（吸收和釋放收縮應(yīng)力）共設(shè)置2道。橫向中部設(shè)置1道后澆加強帶，配制補償收縮混凝土解決溫度應(yīng)力而可能產(chǎn)生的混凝土早期裂縫和后期使用階段的裂縫，滿足超長結(jié)構(gòu)設(shè)計要求。見圖1。

圖1 變形縫、后澆帶布置圖

3.3 施工措施

對于施工縫，超長不設(shè)置伸縮縫的設(shè)計方案，在運用的過程中，首先要考慮到溫度的影響，并就溫度對水池池體結(jié)構(gòu)的影響采取一定的措施解決。目前國家的發(fā)展很迅速，在大型水池池體結(jié)構(gòu)的施工中就溫度應(yīng)力相關(guān)的問題，強化池體整體的強度、剛度和穩(wěn)定性以及抗變形能力[5]。使用的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)增強池體這一措施，收縮混凝土，在施工過程中將產(chǎn)生的受拉變形的問題抵消，并解決溫度對池體結(jié)構(gòu)的影響。實際施工池體結(jié)構(gòu)本體，就是有效的控制溫度應(yīng)力，減少變形量，采用合理的混凝土摻加劑，對混凝土進行科學(xué)的配合比設(shè)計，在結(jié)構(gòu)中增加鋼筋的數(shù)量和規(guī)格，以抵抗彎矩產(chǎn)生的變形，施工后的混凝土結(jié)構(gòu)成品，采取覆蓋并灑水養(yǎng)護的方式，主體結(jié)構(gòu)的養(yǎng)護天數(shù)要符合規(guī)范要求，總之，加強養(yǎng)護的手段，增強水池池體的強度，提高池體的整體穩(wěn)定性，繼而降低溫度的應(yīng)力變形，保證市政工程給排水超長不設(shè)縫水池結(jié)構(gòu)的設(shè)計合理性、穩(wěn)定性與安全性[6]。

為提高混凝土抗裂、抗?jié)B及耐久性能，防水鋼筋砼構(gòu)件中均應(yīng)摻入抗裂減滲劑，參考摻量為混凝土中膠凝材料的2%，實際摻量按推薦摻量范圍經(jīng)過試驗確定?？沽褱p滲劑應(yīng)滿足《混凝土外加劑》、《砂漿、混凝土防水劑》和《水工混凝土試驗規(guī)程》的要求。

膨脹加強帶范圍混凝土內(nèi)均應(yīng)摻入膠凝材料用量10%的膨脹劑，摻量（等代替代水泥量）應(yīng)通過級配試驗在符合混凝土強度、抗?jié)B等級及限制膨脹率的前提下由試驗確定。

技術(shù)設(shè)計是一個重要的手段，指導(dǎo)現(xiàn)場的技術(shù)施工。因此，設(shè)計過程要詳細，對施工過程中后澆帶的設(shè)置位置、數(shù)量、尺寸、間距等進行有效的說明，結(jié)構(gòu)的設(shè)計要對相關(guān)的影響因素進行重視，對結(jié)構(gòu)成型的時間進行控制，對混凝土材料的配合比設(shè)計、坍落度的要求，以及實體結(jié)構(gòu)的澆筑時間、振搗過程、養(yǎng)護等進行管控，增加池體結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性和抗?jié)B能力[7]。

3.4 工程效果

本工程已完工，頂板已經(jīng)覆土，從實際結(jié)果來看，效果良好，主體結(jié)構(gòu)沒有出現(xiàn)裂縫和漏水現(xiàn)象。

4 結(jié)語

綜上所述，經(jīng)過溫度變化的有限元分析，通過合理的設(shè)置變形縫和后澆加強帶，超長水池變形縫間距做到110米是可行的。

另外水池結(jié)構(gòu)的澆筑影響因素以及施工過程的控制手段都會對市政工程給排水的施工質(zhì)量產(chǎn)生直接影響，因此，要規(guī)范施工技術(shù)方案，進行有效的技術(shù)交底，在施工過程中嚴格按照方案施工。施工單位的相關(guān)部門要對其施工作業(yè)的實際開展進行嚴格管理，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量通病及時整改，采取糾偏措施，驗收合格后方可進行下一道工序施工，確保市政工程給排水工程的施工質(zhì)量。