市政污水處理廠大型水池設計中的問題

楊立國　王馳　連鵬

合理確定地下水位

污水廠大型水池的設計和地下水位的高度具有十分緊密的聯系，許多工程因為沒有合理確定地下水位，而做出了不正確的結構選型，從而出現事故，例如抗浮力不夠等。應該關注的是，對于根據一些工程地質勘察報告而得到的地下水位，設計人員必須完善和補充，對當地進行考察，查看是否有暴雨和臺風的影響，是否容易發生由于不能及時排除地表水而造成地下水位升高的情況。土建設計人員應該充分了解地下水位和地質情況，與水工藝設計人員進行溝通和交流，共同確定出水池的基底標高，對于工藝流程要求、土建造價、運營成本、投產年限等各種因素進行全方位考慮，合理制定方案。例如，當地下水位過高或者地質剖面出現了流沙層時，應該將水池的基底標高適當提高，盡量減少浮力對結構的影響，并且避開流沙層。

合理設置伸縮縫和后澆帶

合理設置伸縮縫。按照相關標準的要求，對于污水廠大型水池，最大伸縮縫的間距一般在20—30m。最近幾年，水池長度已經超出了20—30m的范圍，而且隨著建筑材料和施工方法的完善和改進，提高了超長水池不設縫和少設縫的幾率，設計人員應該根據地基、氣溫等實際情況綜合考慮。分析出現裂縫的工程實例可以發現，必須綜合考慮溫度、混凝土收縮變形等多種原因，才能有效防止水池裂縫的出現。筆者認為應該關注以下兩個方面：

通常情況下，溫差和混凝土的收縮是影響裂縫的主要原因，溫度越高就會越容易出現裂縫，裂縫的數量也會越多，裂縫的寬度也越寬；混凝土收縮程度越大，則裂縫的數量及寬度也越大。因此，設計人員應該從設計與施工兩個角度做好裂縫的控制。從設計的角度，增加配筋率或者減小鋼筋直徑，通過在節點應力集中的位置或者在大體積混凝土中沿截面進行細、密的構造鋼筋或鋼筋網片的均勻配置，能夠使構件的抗裂能力得到提高。從施工的角度，應合理制定工程進度計劃，過度追求進度是不合適的。可以通過在混凝土中摻加緩凝劑和減水劑使水灰比降低。將粉煤灰的用量適當增加，減少水泥用量。將混凝土振實成型之后，必須及時進行覆蓋，做好養護工作，尤其在夏季和大風天氣，應該盡量延長澆水養護時間。

做好伸縮縫間距的計算。從設計角度考慮，為了保證施工的連續性，同時使施工難度減小，應該考慮采用無縫設計。在設計過程中，應該做好相關資料的詳細收集工作，根據地基的硬度和溫差的大小，合理確定伸縮縫的間距。應該了解施工階段的最不利溫差和混凝土收縮產生的當量溫差，保證由于綜合溫差對混凝土產生的拉應力與混凝土相應齡期的極限抗拉強度的比值能夠與安全要求相適應，同時根據這個條件合理確定伸縮縫間距。

合理設置后澆帶。對于污水廠大型水池的設計，可以選擇后澆帶施工方法，以減小混凝土收縮時所出現的當量溫差和不利溫差，進而增大伸縮縫的允許間距。設置后澆帶的間距時，必須能夠使溫度收縮應力得到有效降低，同時也要保證與施工縫的結合。在正常的施工條件下，后澆帶的間距為20—30m。后澆帶的保留時間不能短于40d，比較合適的時間是60d。

水池池壁產生裂縫的原因及預防對策

通常情況下，對于厚度為300—600mm的較薄的寬大池壁，容易出現豎向裂縫。這些裂縫長短不同，寬度也不一樣，通常池壁的中間裂縫比較密而且寬，大約0.5mm，通常在施工期間或啟用后不久出現這種問題。對于敞開式無頂板水池，裂縫一般在池壁上部出現，上寬下窄。對于有頂板或剛度較大的圈梁的水池，裂縫一般在池壁中部出現，呈中間寬兩端窄的棱形狀。在一些情況下，會出現壁外寬、壁內窄的貫穿裂縫和外表面裂縫，導致池壁出現嚴重滲漏水，造成巨大危害。產生裂縫的原因如下：

當混凝土強度較高，同時池壁非常薄時，水泥就會降溫散熱非常快，受到干縮和溫縮的共同影響，導致較大的池壁收縮變形，從而出現收縮裂縫。

池壁由于受到底板和另兩側壁的較大約束作用力，而不能進行完全的自由伸縮。如果在混凝土澆筑時氣溫較高，再考慮到水泥的水化熱作用，混凝土內部溫度就會非常高。當混凝土高溫收縮，池壁邊緣的約束不能滿足其要求而收縮變形時，內部將會出現很大的拉應力，導致貫穿性裂縫的產生。

在池壁的一側內充滿水體，而另外一側受到室外氣溫（特別是夏季高溫）的影響時，會造成外側表面溫度比內側的溫度要高，當池壁較大且邊緣受到底板、隔墻或梁等的約束時，非常容易出現較大的溫差變形，導致裂縫的產生。

主要的預防對策如下：

構造措施。第一，在構造配筋時，盡量采用小直徑、小間距的構造筋，使其能發揮溫度筋的作用：第二，對于無頂板的敞開式水池，為了使池（井）壁頂部邊緣的混凝土極限拉伸強度得到增加，應該在池（井）壁頂設置暗圈梁或加勁肋，防止因邊緣效應而引起裂縫；第三，對于池壁上的穿墻孔，預埋管道應增配構造加固鋼筋或護邊角鋼，以防止因孔口邊緣應力集中而開裂。

技術措施。第一，對于長而大的池壁，可以在池壁外側砌墻或其他保溫砌塊，使其不僅能夠作為施工時的外模，而且能夠作為永久性的保溫層，使池壁的內外溫差得到有效減小。第二，對于薄池壁，收縮是導致裂縫的主要因素，池壁混凝土一次澆筑的高度應盡量提高，以減少施工冷縫，施工時應分層澆筑混凝土，同時要預防急劇的溫度變化和濕度變化。第三，在夏季施工時，必須采取一些措施減少升溫。例如，搭設簡易遮陽棚；在池壁外表面加設冷卻循環水管；定期噴灑冷水等。第四，在冬季施工時，因為晝夜溫差較大，空氣溫度非常低，不利于混凝土的養護，必須采取適當的措施。

水池內壁產生裂縫的原因及防治措施

池壁內壁模板采用木板且為豎向木紋時，如果在澆筑混凝土前，沒有通過澆水濕透木模板，則會導致木紋產生橫向較大的膨脹，將混凝土池壁撐裂，從而導致池壁滲漏水，所以在進行混凝土澆筑之前，應該澆水將木模板濕透。在木模板適當間隔處設置八字安縫板。當木模板具有非常大的膨脹力時，可以擠出縫板，從而將模和混凝土的應力消除。