市政給排水工程超長不設(shè)縫水池的結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工

李林 鄧怡虎

0 引言

在市政給排水工程建設(shè)當(dāng)中，如果水池的長度合理適中，不僅可以避免開裂問題的發(fā)生，同時還能節(jié)約施工成本和后續(xù)的維護成本。但如果水池超長而沒有采取設(shè)縫處理等有效措施，便會出現(xiàn)開裂的現(xiàn)象，影響使用以及美觀度。因此針對未設(shè)縫的超長水池，技術(shù)人員可以設(shè)置后澆帶，并補償收縮加強帶等，改善混凝土硬化所帶來的拉應(yīng)力問題，防止隨著時間的流逝水池出現(xiàn)開裂的情況，進而為保障市政給排水工程的有效應(yīng)用提供可靠的基礎(chǔ)。

1 市政給排水工程超長不設(shè)縫水池施工的基本概述

在市政給排水工程施工中，如果水池的長度合理，不僅能夠有效地防止開裂問題的發(fā)生，同時還可以延長水池的使用壽命。但是如果水池超出預(yù)期長度，而且沒有采取合理的設(shè)縫補救措施，很可能在使用的過程中出現(xiàn)開裂的問題，針對沒有設(shè)縫的超長水池可以依托預(yù)應(yīng)力補償收縮加強帶，以及設(shè)置后澆帶等技術(shù)措施，或者是設(shè)置寬1m 左右的混凝土后澆帶，保障水池能夠形成一個相對完整且有機的整體，以便于改善由于混凝土硬化所產(chǎn)生的拉應(yīng)力問題。但是在一些冬季干燥的地區(qū)，超長水池的混凝土?xí)驗榧竟?jié)變化產(chǎn)生溫差，拉應(yīng)力也會引發(fā)后續(xù)的開裂。這樣的情況下，需要技術(shù)人員避免預(yù)應(yīng)力損失，增大配筋量。但該方法卻不符合經(jīng)濟性的原則，需要增加一定的成本。

而基于混凝土的優(yōu)化設(shè)計，能夠進一步提高市政給排水工程超長不設(shè)縫水池的設(shè)計和施工效能，例如在施工階段就選擇補償收縮的混凝土，可以改善由于水化熱溫差或干縮等效應(yīng)引發(fā)的裂縫情況。需要注意的是，預(yù)壓應(yīng)力筋只能夠防止由于季節(jié)溫差所帶來的壓力影響，可以在原有設(shè)置的情況下，減少需求量35%～50%，并依照溫差的狀態(tài)擇優(yōu)選擇施工方案，減少膨脹劑的使用，以便于提高工程的應(yīng)用效能。條件允許的話，還可以采用專業(yè)的設(shè)備和材料，提高水池的耐久性，降低后續(xù)的投入成本。

2 市政給排水工程超長不設(shè)縫水池施工中存在的問題

在設(shè)計市政給排水工程超長不設(shè)縫水池的時候，由于伸縮縫位置一般在結(jié)構(gòu)受力小的方位，依照其剛性的成分，在伸縮縫的兩端安置會導(dǎo)致水池的規(guī)模大大增加，不僅提高了項目的成本，而且也為后續(xù)的維護和應(yīng)用帶來了困難。通常情況下，大型水池中，板中的柱體會受水平位移的影響，在一些地震條件下難以滿足設(shè)計要求，必須增加伸縮縫的寬度。但是當(dāng)抗震縫、沉降縫和伸縮縫一起設(shè)置時，水池伸縮縫寬度過大將會不利于水池抗震效能的發(fā)揮，一旦發(fā)生地震等危害，會嚴(yán)重影響水池的實用性和美觀性。

與此同時，在施工實踐中，防水問題相對較大的位置，一般在伸縮縫等地帶，要求技術(shù)人員在施工和設(shè)計的時候，混凝土結(jié)構(gòu)厚度不能低于300mm，而針對止水帶的設(shè)計，在凝固澆筑的時候，很容易產(chǎn)生空隙，一旦所選用的防水材料沒有達標(biāo)，必然使縫隙位置發(fā)生偏差，進而出現(xiàn)滲漏的問題，為后續(xù)的處理帶來難度。尤其是在溫差變化相對較大的季節(jié)，由于沉降縫不均勻，會導(dǎo)致水池整體呈現(xiàn)不穩(wěn)定的狀態(tài)。例如沉降縫連接處的位移超過標(biāo)準(zhǔn)值，會出現(xiàn)泄漏和損傷的情況，而且水池附近的腐蝕性也會大大增強。在這樣的情況下，給排水工程結(jié)構(gòu)作為市政項目中的重要組成部分，在設(shè)置超長不設(shè)縫水池的時候，必須優(yōu)化設(shè)計和施工結(jié)構(gòu)，提高設(shè)計效率，防止由于設(shè)計和施工問題引發(fā)后續(xù)返修、重修的情況，影響水池的使用和美觀。

3 市政給排水工程超長不設(shè)縫水池的結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工方案比較

3.1 工程概況

在某市某地的市政水池設(shè)計施工中，修建的是集水池及吸水井，總體高度在12.8～ 17.45m 之間，平面尺寸為59.27m×76.555m。其中集水池部分地面以上高度為7.8m，地面以下的高度為5m；吸水井部分地面以上高度為7.7m，地面以下高度為9.75m。在進行地面池壁以及頂板保溫處理的過程中，在水池中需要設(shè)置幾道導(dǎo)流墻，整體的結(jié)構(gòu)安全級別為II級，具有相對較大的抗震強度，可以供50 年使用。第一層是卵石層，吸水井的局部在粉質(zhì)黏土層之上。

3.2 方案的比較和分析

（1）在設(shè)縫方案的設(shè)計和應(yīng)用中，其優(yōu)勢就是設(shè)計的內(nèi)容相對成熟，而且施工技術(shù)也過硬，不需要對各類材料或設(shè)備進行特殊處理，直接進行施工應(yīng)用即可，整體效能也相對便捷和快速。但是在一般的鋼筋混凝土類型的水池設(shè)計和施工中，伸縮縫需要控制在15～ 35m 之間，因此該工程的設(shè)縫方案必須設(shè)置多道伸縮縫，既增加了結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，后續(xù)也可能會由于伸縮縫設(shè)置不合理，出現(xiàn)漏水的情況，甚至無法進行修復(fù)。

（3）不在頂板設(shè)縫的方案。在本工程不在頂板設(shè)縫的方案中，通過合理設(shè)置預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，能夠有效處理水荷載下的抗震問題，而且頂板設(shè)計必須設(shè)置一系列擋墻結(jié)構(gòu)、頂板結(jié)構(gòu)、壁結(jié)構(gòu)等作為施工支架，從而改善張拉預(yù)應(yīng)力。技術(shù)人員要根據(jù)實際的施工條件，更改固定的連接模式，該方案的優(yōu)勢是不需要在水池內(nèi)設(shè)置阻水墻體。但是由于水池下部沉降，分塊質(zhì)量不盡相同，而且會存在溫差的變化，很可能形成池壁彎矩。甚至在設(shè)置伸縮縫的時候，導(dǎo)致工期延長，造價也會大幅升級。

（3）不設(shè)縫超長方案。在水池的設(shè)計中，需要技術(shù)人員能夠做到雙向結(jié)構(gòu)部署，并統(tǒng)一設(shè)置伸縮縫，合理規(guī)劃，但伸縮縫本身在設(shè)計的過程中，便會引發(fā)諸多問題，再加上水池中水位，池體都相對較高。一旦采取設(shè)縫措施，會使得水池中不同剛度中心和分塊質(zhì)量難以均勻地分布，因此在設(shè)縫的位置，必須增設(shè)一定的抗側(cè)力構(gòu)件。這樣做無形中增加了工作量，也會影響工藝水流。但是通過雙向不設(shè)縫方案的設(shè)置，則能夠改善溫度應(yīng)力缺陷，一方面提升抗拉力的整體應(yīng)變值，另一方面借助水池內(nèi)部混凝土收縮力以及預(yù)壓應(yīng)力等，防止內(nèi)部出現(xiàn)變形的問題，還能避免受溫差的影響。除此之外，在不設(shè)縫超長方案中，還需要設(shè)置處理邊界和支撐，防止結(jié)構(gòu)變形。并且通過安裝后澆帶滑動層等，提升結(jié)構(gòu)中的穩(wěn)定性。

4 超長不設(shè)縫水池的設(shè)計應(yīng)用措施

（1）在不設(shè)縫水池超長結(jié)構(gòu)施工的過程中，需要按照施工順序開展作業(yè)。首先將滑動層設(shè)置在底板下面，底板在施工之前，需要在下方設(shè)置一定的滑動層，例如將20mm 厚的細紗鋪在塑料布之間，使滑動層的寬度比底板至少多1m。這種塑料布的物理學(xué)性能相對較好，密度、拉伸強度、極限拉伸率以及熱處理變化率都符合標(biāo)準(zhǔn)，能夠有效確?；瑒舆^程中不會發(fā)生意外情況。

（2）要規(guī)劃好后澆帶。水池內(nèi)部的池壁和底板需要順著豎向的方向設(shè)置，基層結(jié)構(gòu)的后澆帶寬度在1m 左右，并且不需要切斷后澆帶中的鋼筋。當(dāng)整體結(jié)構(gòu)兩端的混凝土澆筑結(jié)束一段時間后，才可以撤走后澆帶。然后在頂板建設(shè)完14d 后，再進行施工后澆帶的設(shè)置。方法一般由底板一直延續(xù)到池壁進行作業(yè)，必要情況下，需要摻雜些膨脹劑，在低溫的環(huán)境中完成后澆帶作業(yè)。

（3）要落實好混凝土專業(yè)施工控制。在市政給排水工程中，混凝土體量相對較大，需要施工團隊要確?；炷吝_到施工標(biāo)準(zhǔn)以及常規(guī)設(shè)計要求。同時注意如下內(nèi)容：在配合混凝土的時候，選擇水化熱程度低以及強度高的水泥，并且要控制好粗細骨料的級別，使混凝土中的堿活性達到指標(biāo)和規(guī)范要求。在混凝土配比的實踐中，也可以加入一定的外加劑，以便于改善混凝土的抗裂結(jié)構(gòu)。除此之外，還要求技術(shù)人員充分考量混凝土的季節(jié)等級和所處位置等因素，控制好外加劑的摻入量。尤其是在養(yǎng)護澆筑混凝土的時候，需要減小入模時混凝土自身的溫度，保證其不高于28℃，一旦要在冬季施工，溫度不能少于5℃。在嚴(yán)格控制測溫過程的實踐中，需要采用信息化的設(shè)備合理控溫，使混凝土內(nèi)外溫差不高于25℃，并合理利用養(yǎng)護方法，控制混凝土的內(nèi)部濕度和溫度梯度，防止出現(xiàn)開裂的問題。

（4）在頂板施工中，由于該水池項目頂板施工至關(guān)重要，本身承擔(dān)著溫度拉力和內(nèi)水荷載的功效。在設(shè)計施工中，需要在連接頂板的時候進行位置固定。其中主要鋼筋預(yù)應(yīng)力筋以及非預(yù)應(yīng)力筋都需要具有足夠的強度和使用性能，并且要采用高密聚乙烯外包材料，錨具的設(shè)置也應(yīng)該符合規(guī)定。在實踐中，需要技術(shù)人員順著隔墻的方向統(tǒng)一設(shè)置預(yù)應(yīng)力筋，并沿著直線方向展開。如果混凝土強度在50%左右，需要及時張拉該預(yù)應(yīng)力筋結(jié)構(gòu)。在頂板澆筑的過程中，每一個方向均要設(shè)置后澆帶，并在等同位置和底板處設(shè)后澆帶，以提高設(shè)計和施工效率。

3 結(jié)束語

市政給排水工程超長不設(shè)縫水池的結(jié)構(gòu)，在進行設(shè)計和施工的過程中，要求施工單位能夠充分考量該給排水工程項目的所處位置，以及地理環(huán)境等。在方案設(shè)計中，同時要更新設(shè)縫方案、不在頂板設(shè)縫的方案，以及不設(shè)縫超長方案等多種類型，并且在底板下設(shè)置滑動層，規(guī)劃好后澆帶，合理控制混凝土的施工應(yīng)用，只有這樣才能進一步提升市政給排水工程超長不設(shè)縫水池的應(yīng)用效率，延長其使用壽命。