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

陳尚飛 李彬 秦朗

中國市政工程中南設(shè)計研究總院有限公司 湖北 武漢 430000

近些年，在城市化持續(xù)建設(shè)和進步的背景下，給排水工程逐漸成為市政建設(shè)中的重要內(nèi)容。結(jié)合實際的設(shè)計與施工會發(fā)現(xiàn)，由于給排水工程性質(zhì)的特殊性以及較大的社會影響力，設(shè)計與施工中會遇到結(jié)構(gòu)復(fù)雜以及施工程序繁瑣等現(xiàn)象，若是不注重優(yōu)化就會造成施工質(zhì)量問題。為保障建設(shè)的有效性，施工中可積極采用超長不設(shè)縫水池，保障設(shè)計的整體性和施工有效性，能夠確保最終給排水工程質(zhì)量。同時，在實際的設(shè)計與施工中也需要工作人員積極引進先進的現(xiàn)代化技術(shù)，實現(xiàn)設(shè)計技術(shù)與管理水平提升。

1 超長不設(shè)縫水池概述

超長不設(shè)縫水池是一種無縫接縫的整體構(gòu)造的水池，它不同于傳統(tǒng)的拼接式水池，是通過整體澆筑的方式進行建設(shè)。這種水池采用高性能混凝土、聚合物等材料制作，可以根據(jù)不同的需求進行設(shè)計和定制，常用于市政給排水工程、水處理工程、港口碼頭等領(lǐng)域。由于超長不設(shè)縫水池沒有縫隙，具有優(yōu)良的密封性能、高強度和耐久性，能夠有效地防止水體滲漏和外部污染，并且能夠延長使用壽命、減少維護和保養(yǎng)成本，具有廣泛的應(yīng)用前景。

2 市政給排水工程中超長不設(shè)縫水池優(yōu)缺點分析

2.1 優(yōu)勢

2.1.1 優(yōu)良的密封性能

超長不設(shè)縫水池采用整體澆筑的方式進行施工，不存在拼縫，因此能夠有效地防止水體滲漏，可提高整個池體的密封性能，保證水池正常使用[1]。也是受到這一優(yōu)勢影響，超長不設(shè)縫水池的使用壽命顯著長于其他類型的水池，即超長不設(shè)縫水池具有較高的強度和耐久性，能夠承受大量的水體沖擊和外力作用，不易產(chǎn)生損壞。同時由于其具有優(yōu)良的密封性能，可以有效地防止水體滲漏和外部污染，進一步延長了使用壽命。

2.1.2 維護和保養(yǎng)成本低

由于超長不設(shè)縫水池沒有縫隙，不容易發(fā)生漏水問題，因此減少了日常維護和保養(yǎng)的成本。同時，由于池底和池壁是整體構(gòu)造，也減少了對各個構(gòu)造之間接縫處的檢查和維修，而且這一形式的水池能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)約建設(shè)空間的目標(biāo)。即超長不設(shè)縫水池采用整體澆筑的方式施工，沒有接縫和支撐，因此可以更好地利用空間。此外，與傳統(tǒng)的拼接式水池相比不設(shè)縫水池的形態(tài)更加靈活，可以根據(jù)實際需求進行設(shè)計和調(diào)整，從而更好地適應(yīng)不同的使用場景。

2.1.3 環(huán)保節(jié)能

由于超長不設(shè)縫水池具有較高的密封性能，可以有效地防止水體滲漏和外部污染，減少對環(huán)境的影響。此外，其具有優(yōu)良的保溫性能，能夠減少水體的熱量損失，從而減少能源的消耗，達到了節(jié)能的效果。這一特征下的超長不設(shè)縫水池能夠滿足當(dāng)前環(huán)保性、節(jié)能性、綠色性建設(shè)目標(biāo)，是踐行可持續(xù)發(fā)展的重要舉措。

2.2 劣勢

2.2.1 施工難度大

超長不設(shè)縫水池的整體構(gòu)造需要采用特殊的施工技術(shù)和設(shè)備，施工難度相對較大，需要經(jīng)過專業(yè)的設(shè)計和施工團隊進行施工，而且整個過程需要投入大量的人力和物力資源。另外，這一類型的水池相較傳統(tǒng)的水池有著維護和保養(yǎng)成本低的優(yōu)勢，但是一旦出現(xiàn)故障或者漏水現(xiàn)象，其維護和保養(yǎng)的成本會顯著高于一般類型的水池。換句話說，雖然超長不設(shè)縫水池不容易發(fā)生漏水問題，但如果發(fā)生損壞或者需要進行維護和保養(yǎng)時需要專業(yè)的人員進行處理，否則會影響水池的使用壽命和密封性能。因此，在使用過程中需要定期檢查和維護，避免出現(xiàn)問題。

2.2.2 成本較高

超長不設(shè)縫水池的制作需要采用高性能混凝土、聚合物等材料，并需要經(jīng)過特殊的工藝加工，因此成本相對較高，不適合在一些小型工程中應(yīng)用。而且這一類型的水池沒有拆卸和遷移的能力，即超長不設(shè)縫水池采用整體構(gòu)造，不能像傳統(tǒng)的拼接式水池進行拆卸和遷移，如果需要更換或者改動則要進行重建，因此在應(yīng)用過程中需要進行合理的規(guī)劃和設(shè)計，以滿足后期的需求。

2.2.3 對場地要求高

超長不設(shè)縫水池的施工需要充分考慮場地的平整度、承載力等因素，否則會影響池體的整體構(gòu)造和使用效果。此外，施工現(xiàn)場需要保持干燥，避免雨水和其他污染物進入施工現(xiàn)場，從而保證池體的質(zhì)量。因此在具體的設(shè)計與施工中需要工作人員注重施工區(qū)域水文、地勢等環(huán)境因素的分析，結(jié)合具體的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)模實現(xiàn)設(shè)計優(yōu)化，使得后續(xù)各項工作的開展中能夠嚴(yán)格依據(jù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進行，對保障最終的建設(shè)有效性能夠起到積極的作用[2]。

3 市政給排水工程中超長不設(shè)縫水池設(shè)計分析

3.1 設(shè)計關(guān)注點

超長不設(shè)縫水池是一種常見的市政給排水工程設(shè)計方案，其主要特點是在施工過程中不需要設(shè)置任何接縫或者連接處，從而可以減少施工難度和成本，并且提高施工質(zhì)量和工程可靠性。在設(shè)計超長不設(shè)縫水池時，需要考慮以下因素：

3.1.1 水池的長度和寬度

水池的尺寸需要根據(jù)實際需要進行設(shè)計，同時要考慮到施工過程中的限制條件和材料的尺寸。這一環(huán)節(jié)需要設(shè)計人員重點分析和關(guān)注，對工程的建設(shè)規(guī)模和要求進行分析，然后結(jié)合實際的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和要求進行設(shè)計優(yōu)化，以滿足具體的建設(shè)需要[3]。

在施工中會涉及聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯等高分子材料，這些材料有著耐腐蝕、耐熱、耐寒、耐壓等特點。同時在超長不設(shè)縫水池施工中混凝土材料是基礎(chǔ)材料，混凝土的質(zhì)量則會直接影響到整個工程的建設(shè)質(zhì)量，因此在設(shè)計中應(yīng)對工程的用途、建設(shè)要求和標(biāo)準(zhǔn)等進行分析，然后結(jié)合實際的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和具體要求選擇適宜的混凝土材料，保障最終水池的建設(shè)有效性。

3.1.3 池底和側(cè)壁的支撐

為保證水池的穩(wěn)定性和承載能力，需要在池底和側(cè)壁設(shè)置支撐結(jié)構(gòu)，如鋼筋混凝土梁、墻板等。這一環(huán)節(jié)也是設(shè)計與施工中重點關(guān)注的內(nèi)容，只有保障池底和側(cè)壁的支撐實效，才能夠確保整個工程的建設(shè)質(zhì)量，最大化減少漏水等不良現(xiàn)象的產(chǎn)生。

3.1.4 排水系統(tǒng)的設(shè)計

超長不設(shè)縫水池需要配備適當(dāng)?shù)呐潘到y(tǒng)，包括進水口、出水口、溢流口等。排水系統(tǒng)的設(shè)計實效直接關(guān)乎后續(xù)的建設(shè)質(zhì)量和工程有效性，因此在設(shè)計時需要對工程的標(biāo)準(zhǔn)和要求進行分析，確保排水系統(tǒng)設(shè)計的合理性和科學(xué)性，發(fā)揮工程的具體社會效用[4]。

3.1.5 安裝和施工

超長不設(shè)縫水池的安裝和施工需要經(jīng)過專業(yè)的施工隊伍進行，注意施工過程中的安全和質(zhì)量控制。這一環(huán)節(jié)是工程施工中重點關(guān)注的內(nèi)容，也是較為核心的環(huán)節(jié)，只有保障安裝與施工質(zhì)量，才能夠最大化發(fā)揮超長不設(shè)縫水池的具體效用。

3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計

超長不設(shè)縫水池是一種高質(zhì)量、高效率的市政給排水工程設(shè)計方案，可以為城市的水資源管理和保護做出重要貢獻。以XXX給排水工程設(shè)計為例，在實際的工程建設(shè)中發(fā)現(xiàn)整體和水位相對較高，分區(qū)后各個部分的質(zhì)量中心和剛性中心會產(chǎn)生不均勻現(xiàn)象，該現(xiàn)象的產(chǎn)生會造成最終的建設(shè)受阻，并且工程的質(zhì)量難以保障[5]。為保障最終的施工有效性，在實際的施工中可以在分縫處增加側(cè)力成分，但是這樣的操作會影響工程建設(shè)，無形中還會加重作業(yè)負(fù)擔(dān)。為規(guī)避該現(xiàn)象產(chǎn)生的消極影響，在實際的建設(shè)中可以選擇超長不設(shè)縫水池，既能夠保障建設(shè)的有效性，并且還能夠解決熱應(yīng)力問題，可以借助“抗”“放”“調(diào)”三種形式，“抗”能夠增加混凝土強度和提高配筋率，實現(xiàn)改善結(jié)構(gòu)極限抗拉力和抗壓應(yīng)變力的目標(biāo)，并且可以借助預(yù)壓應(yīng)力和混凝土的收縮實現(xiàn)抵消施工工藝受拉變形的現(xiàn)象，對保障建設(shè)有效性有著積極的作用?！胺拧眲t是重在減少結(jié)構(gòu)的變形量，可以設(shè)置永久的伸縮縫用以減輕溫度的影響?！罢{(diào)”則是借助“抗”和“放”的具體效用控制水池的變形量，對各個環(huán)節(jié)進行控制可顯著提升建設(shè)質(zhì)量。下面就對具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計進行分析，如：

方鉛礦塊礦取自廣東某鉛鋅鐵硫化礦，手撿結(jié)晶度和純度高的塊礦,經(jīng)磁選和重選除雜作試驗用純礦物，其化學(xué)多元素分析結(jié)果見表1，X射線衍射圖譜見圖1。

3.2.1 頂板處設(shè)置預(yù)應(yīng)力鋼筋

在水池的建設(shè)與使用過程中受到多種因素的影響可能會產(chǎn)生變形現(xiàn)象，此時水池就會產(chǎn)生漏水或者其他現(xiàn)象[6]。為控制變形量需要對混凝土比例、添加劑、施工縫預(yù)留、構(gòu)建維護以及建設(shè)質(zhì)量控制等環(huán)節(jié)進行優(yōu)化，其間首要關(guān)注水池的整體供暖和冷卻，這樣能夠了解水池中各個構(gòu)件在不同溫度影響下的應(yīng)力變化，可以根據(jù)變化在頂板處設(shè)置預(yù)應(yīng)力鋼筋，由此能夠抵抗內(nèi)部水和溫度張力的影響，可保障水池的功能與具體效用。

3.2.2 下端板上安裝滑動層

在底板處設(shè)置滑動層會使得基礎(chǔ)土壤的結(jié)合力呈現(xiàn)下降狀態(tài)，這樣能夠使得整個水池工程的自由度顯著提升，由此能夠降低熱應(yīng)力影響，整體的建設(shè)有效性和穩(wěn)定性更加顯著[7]。

3.2.3 后澆帶設(shè)置

在具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計中需要對整個超長不設(shè)縫水池的建設(shè)特征和要求進行分析，可以設(shè)計后澆帶并對后澆帶的位置、數(shù)量以及方法等進行優(yōu)化，滿足結(jié)構(gòu)密封、使用時間以及溫度等要求，也可保障最終的建設(shè)有效性。

3.2.4 混凝土控制

作為整個設(shè)計與施工中的關(guān)鍵部分，混凝土控制實效直接會影響最終的建設(shè)質(zhì)量，因此在實際的設(shè)計過程中需要注重施工中原料以及混合比例的控制，并對生產(chǎn)、施工和維護等環(huán)節(jié)進行控制優(yōu)化，避免出現(xiàn)早期裂縫，由此能夠保障水池的抗裂紋和抗?jié)B透功能[8]。就以XXX工程的建設(shè)為例，結(jié)合實際的施工可發(fā)現(xiàn)，當(dāng)混凝土內(nèi)拉應(yīng)力大于混凝土抗拉強度時會產(chǎn)生裂縫，為解決這一問題可以注重減小混凝土拉應(yīng)力，因此在混凝土控制中需要注重水化熱和干縮問題的優(yōu)化，減輕溫差帶來的拉應(yīng)力。針對裂縫現(xiàn)象，設(shè)計人員提出在其中進行補償收縮混凝土方案，可以添加3%～10%的膨脹劑，這一材料中存在一定量的硫鋁酸鈣，在遇水后會發(fā)生反應(yīng)從而獲得膨脹類結(jié)晶物質(zhì)——水化硫鋁酸鈣（鈣礬石）和氫氧化鈣，這樣能夠使得混凝土產(chǎn)生足夠的壓應(yīng)力。結(jié)合實際的施工標(biāo)準(zhǔn)進行計算可獲悉，這種混凝土可以產(chǎn)生0.2～0.7MPa膨脹自壓應(yīng)力，這樣就能夠完全消除水化熱和干縮兩種等效溫差產(chǎn)生的拉應(yīng)力，能夠很好地規(guī)避開裂和裂縫現(xiàn)象。

3.2.5 合理加固

所謂的合理加固是指在實際的建設(shè)中需要注重配筋優(yōu)化。即部分位置會受到溫差影響而出現(xiàn)裂縫或者其他現(xiàn)象，影響最終水池的建設(shè)質(zhì)量。為規(guī)避這一現(xiàn)象，在實際的施工中可以對此位置進行合理設(shè)置，可添加配筋，這樣就能夠顯著提升該部分的強度，設(shè)計實效更加顯著。

4 超長不設(shè)縫水池施工分析

為保障最終的建設(shè)有效性，在實際的施工中需要依據(jù)由下至上的次序進行施工，對提升建設(shè)質(zhì)量有著非常積極的作用。具體的施工可以圍繞以下幾方面進行。如：

4.1 滑動層設(shè)置在底板構(gòu)件處

在此環(huán)節(jié)開展前需要對滑動層進行處理，將其安置在底板下部，還需要嚴(yán)格依據(jù)具體的施工規(guī)范進行[9]。如在實際的施工中需要將兩層聚乙烯塑料布間敷設(shè)厚度控制在20mm左右，其中的敷設(shè)材料為細砂，并且要注意滑動層的寬度要比底板寬1m。另外還需要注重聚乙烯塑料質(zhì)量的控制，確保其物理力學(xué)指標(biāo)滿足密度0.91～0.98kg/m2，拉伸強度為23.710MPa；拉伸率最大值為780%；熱處理規(guī)格尺寸變化率為1.8%；直角撕裂橫、縱向強度分別為73.9N/mm、58.6N/mm。并且在施工中需要注重干細砂層擬定選用細砂時需要注意細度模數(shù)控制在1.5～2.2區(qū)間內(nèi)，并且其中的含泥量應(yīng)≤1.0%。

4.2 后澆帶施工

在實際的施工中可以對后澆帶的位置進行合理安排，一般情況下會在池體底板與池壁水平方向豎直設(shè)置2道后澆帶，后澆帶寬度為1m，并且這一施工中需要確保后澆帶鋼筋結(jié)構(gòu)的連續(xù)性。同時在實際的施工中需要對具體的施工時間進行控制，一般在兩側(cè)混凝土完成澆筑后的42d和頂板施工14d后進行。

4.3 混凝土結(jié)構(gòu)施工

混凝土施工是整個工程中較為關(guān)鍵的部分，不僅所需的混凝土結(jié)構(gòu)量較大，而且還需要對工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)模進行分析，對相應(yīng)的混凝土比例進行優(yōu)化，這樣才能夠保障具體的建設(shè)質(zhì)量。因此在實際的施工中需要注重混凝土比例與結(jié)構(gòu)質(zhì)量控制，施工中使用高強度、低水熱化水泥，同時期間還需要注重骨料級配分析，確保骨料的優(yōu)良性。并且混凝土施工中可以結(jié)合施工需要在拌合中添加外加劑，也能夠由此顯著提升混凝土結(jié)構(gòu)抗裂性能。

4.4 頂板結(jié)構(gòu)施工

在此環(huán)節(jié)的施工中需要對結(jié)構(gòu)設(shè)計科學(xué)性和有效性進行分析，保障施工階段頂板和池壁結(jié)構(gòu)的銜接有效性，并且在頂板施工中需要對混凝土性能進行控制，并在各個方向設(shè)置2道后澆帶，這樣就能夠確保其所處位置和池壁、底板結(jié)構(gòu)后澆帶的等同性。

5 結(jié)語

總的來說，市政給排水工程超長不設(shè)縫水池的建設(shè)質(zhì)量與最終的給排水實效有著直接的聯(lián)系，在建設(shè)中注重結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化與施工質(zhì)量控制能夠保障工程建設(shè)質(zhì)量，對強化給排水工程的建設(shè)效益和社會效益有著積極的作用。