超長(zhǎng)鋼筋混凝土水池設(shè)計(jì)

盧福強(qiáng)

(中油遼河工程有限公司，遼寧盤(pán)錦 124010)

超長(zhǎng)鋼筋混凝土水池在石化行業(yè)、給排水工程中是一種很普遍的構(gòu)筑物，對(duì)于該類結(jié)構(gòu)解決溫度應(yīng)力是設(shè)計(jì)難點(diǎn)。如果處理不好，會(huì)引發(fā)滲漏，造成鋼筋銹蝕，結(jié)構(gòu)承載能力和耐久性降低等嚴(yán)重后果。尤其是污水池、污油池類水池，如果發(fā)生滲漏將會(huì)對(duì)環(huán)境造成極大的危害。工程實(shí)驗(yàn)證明，裂縫大多由變形引起，包括溫(濕)度變形、收縮變形等。混凝土結(jié)構(gòu)在溫差作用、混凝土收縮作用下混凝土內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)其超過(guò)混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)就會(huì)導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂，產(chǎn)生裂縫?！妒突や摻罨炷了亟Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，當(dāng)現(xiàn)澆矩形鋼筋混凝土水池的長(zhǎng)度和寬度尺寸超過(guò)表1規(guī)定時(shí)，應(yīng)采取適應(yīng)溫度變化作用的措施。具體措施有溫度伸縮縫，后澆帶，膨脹混凝土加強(qiáng)帶，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)等。

表1 石油化工鋼筋混凝土水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

1 設(shè)置溫度伸縮縫

1.1 伸縮縫設(shè)置原則

1)結(jié)構(gòu)體系應(yīng)合理布置，由伸縮縫分開(kāi)的不同部分，應(yīng)體形規(guī)整、勻稱，結(jié)構(gòu)受力明確，施工方便。2)在工作狀態(tài)下，伸縮縫處的強(qiáng)度、水密性、防腐、衛(wèi)生、耐溫、耐久性應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。3)伸縮縫設(shè)置的間距應(yīng)考慮水池的埋設(shè)條件、溫差、濕差、結(jié)構(gòu)形式、構(gòu)件配筋率、施工工藝等因素的影響，伸縮縫應(yīng)貫通布置在一個(gè)豎直平面內(nèi)。4)伸縮縫寬度應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的伸縮變形量確定，一般可取20 mm～30 mm。

1.2 伸縮縫節(jié)點(diǎn)詳圖

伸縮縫由止水帶、填縫板、嵌縫材料三部分組成。止水帶的放置方式可分為埋入式和外貼式兩種，如圖1所示。

圖1 伸縮縫節(jié)點(diǎn)示意圖

1.3 伸縮縫組成材料技術(shù)參數(shù)

填縫板應(yīng)具有適應(yīng)溫度變化引起變形的能力，可采用閉孔型聚乙烯泡沫塑料板、防腐軟木板、纖維板等板材。嵌縫材料一般設(shè)置在迎水面，應(yīng)具有止水密封作用并能適應(yīng)伸縮縫的變形。嵌縫材料與混凝土面的粘結(jié)力不得小于0.2 MPa。嵌縫材料可選用聚硫橡膠、聚氨酯、硅膠等。止水帶產(chǎn)生變形時(shí)，應(yīng)具有在混凝土中錨固、止水和適應(yīng)變形的能力，可選用橡膠止水帶或PVC塑料止水帶。其主要物理力學(xué)性能如表2所示。

表2 橡膠止水帶和PVC塑料止水帶物理力學(xué)性能

2 收縮后澆帶、膨脹加強(qiáng)帶

1)在水池底板、壁板、頂板溫度收縮應(yīng)力較大位置留設(shè)臨時(shí)施工縫，將結(jié)構(gòu)暫時(shí)劃分為若干部分，經(jīng)過(guò)構(gòu)件內(nèi)部收縮，在若干時(shí)間后再澆筑施工縫處混凝土，將結(jié)構(gòu)連成整體。采用微膨脹混凝土澆筑稱為后澆帶，采用較高等級(jí)的膨脹混凝土澆筑稱為加強(qiáng)帶。新澆筑混凝土構(gòu)件硬結(jié)收縮在施工后1個(gè)月～2個(gè)月完成80%左右，留出后澆(加強(qiáng))帶后，施工過(guò)程中混凝土可以自由伸縮，從而大大減少收縮應(yīng)力，混凝土的抗拉強(qiáng)度大部分可以用來(lái)抵抗溫度應(yīng)力，提高結(jié)構(gòu)抵抗溫度變化的能力。2)后澆(加強(qiáng))帶節(jié)點(diǎn)詳圖見(jiàn)圖2。

圖2 后澆（加強(qiáng)）帶節(jié)點(diǎn)示意圖

3 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)

1)超長(zhǎng)鋼筋混凝土水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采用無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)，在對(duì)引起混凝土開(kāi)裂的拉應(yīng)力大小和分布情況計(jì)算分析后，有針對(duì)性的設(shè)置預(yù)應(yīng)力鋼筋，通過(guò)施加預(yù)應(yīng)力來(lái)抵消混凝土收縮產(chǎn)生的部分拉應(yīng)力，從而達(dá)到取消伸縮縫并控制裂縫的目的。在采用預(yù)應(yīng)力的同時(shí)結(jié)合補(bǔ)償收縮混凝土技術(shù)，實(shí)現(xiàn)超長(zhǎng)鋼筋混凝土水池不設(shè)伸縮縫的情況下仍能滿足設(shè)計(jì)和使用要求。

2)無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)是采用高強(qiáng)度鋼材、高強(qiáng)度混凝土為特征的高效預(yù)應(yīng)力混凝土，是一種先進(jìn)的施工技術(shù)。施工時(shí)先把預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉錨固，靠錨具將張拉力傳給混凝土構(gòu)件。預(yù)應(yīng)力鋼筋表面為高密度聚乙烯套管，混凝土不會(huì)直接接觸預(yù)應(yīng)力鋼筋，無(wú)須預(yù)留孔道及穿筋灌漿等，操作方便，施工速度快。鋼筋混凝土水池中預(yù)應(yīng)力鋼筋可采用機(jī)械張拉和電熱張拉。電熱張拉采用熱脹冷縮原理，在鋼筋上通電使之熱脹伸長(zhǎng)，待達(dá)到要求的伸長(zhǎng)值時(shí)加以錨固，隨后停電冷縮使之產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力。

3)無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土施工圖見(jiàn)圖3。

圖3 無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土施工圖

4 各種措施比較

各種措施比較結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 各種措施比較結(jié)果

5 結(jié)語(yǔ)

超長(zhǎng)鋼筋混凝土水池設(shè)計(jì)，為解決溫度應(yīng)力引起的裂縫問(wèn)題需根據(jù)具體工程實(shí)際情況，采取其中一項(xiàng)或者多項(xiàng)措施，應(yīng)遵守“防、放、抗”相結(jié)合的原則。總之設(shè)計(jì)人員應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，以較少的工程造價(jià)建設(shè)優(yōu)質(zhì)工程。

［1］SH/T 3132-2002，石油化工鋼筋混凝土水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［2］DL/T 5215-2005，水工建筑物止水帶技術(shù)規(guī)范［S］.

［3］CECS 117:2000，給水排水工程混凝土構(gòu)筑物變形縫設(shè)計(jì)規(guī)程［S］.

［4］JGJT92-1993，無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范［S］.

［5］CECS 138:2002，給水排水工程鋼筋混凝土水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程［S］.