半埋式超長水池結構不設縫設計分析

摘要：近些年我國在水處理系統方面有了較大的發展，很多半埋式超長水池結構得到了應用。但是會有很多因素影響到半埋式超長水池結構，很少采用不設縫結構，所以如何有效進行變形縫的設置就成為了此種水池的主要問題，各方也都加大了在不設縫水池結構方面的重視。本文以某水處理廠水池結構為例進行分析，通過相應措施實現了半埋式超長水池結構不設縫設計，本文所介紹的設計理念能夠有效控制半埋式超長水池結構中的裂縫起到非常好的參照作用。

Abstract： In recent years， China has made great progress in water treatment systems， and many semi-buried super-long pond structures have been applied. However， there are many factors that affect the structure of semi-buried super-long pools， and it is rarely used without joints. Therefore， how to effectively set the deformation joints has become the main problem of such pools. Attention is paid to the structure of the seam pool. In this paper， the structure of a water treatment plant pool is taken as an example for analysis. Through the corresponding measures， the design of the semi-buried super-long pool structure without seams is realized. The design concept introduced in this article can effectively control the cracks in the semi-buried super-long pool structure and play a very good reference role.

關鍵詞：半埋式水池;超長水池結構;不設縫;裂縫控制

Key words： semi-buried pool;super-long pool structure;no joints;crack control

中圖分類號：TU991;TU992? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）09-0174-02

0? 引言

隨著社會的發展，市政排水系統中盛水建筑物正在向著一體化和復雜化的方向發展，水池的結構變形縫不僅影響水池使用過程中的抗滲抗裂性能，同時也削弱了水池基礎的整體性，易受到地基變形及沉降差異的影響?？偟膩碚f超長水池結構可以采取全埋式以及半埋式方式，其中半埋式水池容易受到溫度等因素的影響，條件也更加復雜，長度主要設定在100m之內，所以要對于半埋式超長水池結構不設縫設計進行充分分析，這對于進一步完善市政排水系統具有非常現實的意義。

1? 案例工程基本概況

某污水處理廠生物反應池采取的是半埋式結構形式，其中地下埋深為6m，地面之上高度為4.8m，長×寬×高為118.5m×55.9m×10.7m。該工程基礎采取的是復合樁基，所用混凝土強度為C35級。該生物池為超長混凝土水池，采取不設縫結構設計。

2? 超長水池混凝土結構裂縫控制方法

2.1 水池混凝土裂縫產生原因

①結構性裂縫問題。此方面的裂縫主要是由于載荷作用所產生的，能夠占到總體裂縫的近10%，主要是因為水土壓力、自重以及震動載荷作用所引發的混凝土受拉應力裂縫等。

②非結構性裂縫問題。這種類型的裂縫大多是變形因素導致的，具體包含下述幾個方面：

1）溫度裂縫，具體包含空氣溫度、生產熱、水化熱等因素所導致的開裂;2）收縮變形裂縫，具體包含干燥收縮、塑性收縮、自生收縮等因素所導致的裂縫;3）膨脹變形裂縫，具體包含因為堿集料、結冰膨脹、化學腐蝕膨脹等因素所導致的裂縫;4）基礎變形裂縫，具體包含由于地基形狀變化、沉降不均衡等因素所導致的開裂等。

經過瀏覽有關研究著作可以知道，水池架構中大多數開裂問題均是由于形狀變化所導致的，為此對變形裂縫進行管控是預防和應對開裂問題的重點。

③其他方面的裂縫。

此種裂縫占到總裂縫的10%左右，主要是受到堿集料反應、慣性力以及混合作用所造成的裂縫。

2.2 控制超長水池結構裂縫方法

總的來說，超長水池結構裂縫控制可以采取抗、放兩種方式來進行，所謂的抗主要就是在混凝土中施加壓應力來進行，所謂的放主要就是有效釋放混凝土的收縮變形，防止內部約束所造成的混凝土拉應力。對于超長水池結構裂縫來說，其控制方法主要采取如下幾種方式：

①采取預應力鋼筋混凝土的方式。采取此種方式實施裂縫控制需要對超長水池結構施加多個錨固段，很難實施布置同時對于施工企業總體要求相對較高，所以很少應用在水池結構當中。

②采取變形縫的方式。通過變形縫的應用能夠有效解決混凝土變形裂縫問題，所以在水池結構中應用相對廣泛。隨著大尺寸混凝土結構和變形縫材料耐久性問題不斷出現，要采取不設縫的設計方式。

③采用補償收縮混凝土的方法?？刹捎醚a償收縮的方法有效應對因為混凝土收縮導致的開裂問題，這種方法是近些年應對大體積混凝土因為溫度差異所引發的裂縫問題的主要方法。

④后澆帶和加強帶設計。應當依照“放”的準則對于長度超過一般標準的水池混凝土架構以分塊的方式進行作業，可以把各區塊混凝土施工形狀變化緩解以后實施后澆帶澆灌作業，以預防混凝土開裂問題的產生;應當依照“抗”的準則在混凝土區塊中設立加強帶，以大幅提高混凝土里面的壓應離，進而減小混凝土因收縮導致的形狀改變的幅度，此是應對超長水池架構出現開裂問題的一種主要方法。

3? 超長水池不設縫設計措施剖析

3.1 鎂質高性能抗裂劑

案例項目中因為裂縫應對、防水等方面的需求，為此為了防止水池混凝土產生因為形狀變化而出現的裂縫、保證混凝土有優良的防水性能，需在諸多地點（比如頂板、水池底板、側墻等）的混凝土內增添效果突出的鎂質抗裂劑。這種抗裂物質最主要的內容便是氧化鎂類型的膨脹劑，對于一般類型的膨脹劑而言，這種膨脹劑膨脹幅度較小，其可以長時間的連續性的膨脹，在抗開裂方面有突出成效，在這之中膠砂限制膨脹率指標見表1。

3.2 配筋計算時考慮溫濕度的影響

由于水池環境比較特殊，通常情況下其濕度相對較高，溫度也較大。因此，必須要考慮溫度和濕度對水池裂縫造成的影響，假設本文所述的水池內外溫度差值、彎矩折減系數和混凝土材料膨脹系數分別為為20℃、0.65和1（-5/℃）。將上述參數帶入相關的理論體系中進行計算，可以得到考慮溫度和濕度影響的側墻附加彎矩值。

基于側墻附加彎矩計算結果，并結合實際情況考慮其它方面因素影響，根據相關行業標準規范完成配筋計算工作，并嚴格執行。通過這種方式可以保證在較大溫度差值和濕度的情況，混凝土材料也不至于出現裂縫。

3.3 后澆帶、加強帶

本文所述的水池結構，各部分構造比較繁雜，其中橫向后澆帶會對整個施工設計產生顯著的影響，會在一定程度上降低這種影響，可以在縱向方向設計2道后澆帶。此外，還需要對生物反應池的整體結構進行科學合理規劃設計，如圖1-圖3所示為具體的構造圖。

利用后澆帶以及加強帶的有效劃分能夠充分釋放掉施工中變形應力，從而實現超長水池不設縫澆筑成型。

3.4 加強施工養護

澆筑質量以及養護措施影響著開裂問題。對于案例工程來說，在混凝土施工澆筑以及養護方面注意如下幾方面內容：①要加強鎂質高性能混凝土抗裂劑配置補償收縮混凝土的重視程度，重點控制混凝土的養護力度，一般情況下養護時間要在14天以上，能夠最大程度上確保膨脹效果。一般情況下要按照26-50kg/m3的控制量進行摻量，但是在后澆帶或者膨脹加強帶的摻量要提升至少一個等級;②需要有效提升鎂質高性能混凝土數據監測力度，特別增強混凝土內部溫升的控制，最大程度上避免膨脹率、混凝土應變和裂縫問題;③要在水池兩側壁混凝土完成澆筑42天后可以實施后澆帶施工，要確保后澆帶混凝土的養護時間在28天以上。完成了加強帶兩側混凝土澆筑之后，可以實施膨脹加強帶內部混凝土的澆筑，從而防止出現冷縫。

3.5 使用效果

該污水處理廠生物反應池混凝土結構具有較好的整體性，表面不會存在較為顯著的裂縫，水池抗滲抗裂性能得到保證。同時受地基變形、地震作用的影響較小。但對施工質量控制要求較高。采用此種方式設置的水池經過了3個整體年度的使用具有較好的效果，從而為類似超長水池結構設計、施工提供了有效的經驗 。

4? 結束語

本文主要以某污水處理廠生物反應池為例提出了超長水池混凝土結構裂縫控制方法，在此基礎上分析了超長水池不設縫設計措施。通過本文的介紹能夠對半埋式超長水池結構不設縫設計提供一定參考和幫助。

參考文獻：

[1]劉一杰.半埋式超長水池結構不設縫設計經驗[J].中國市政工程，2019（08）：15-17.

[2]高建嶺，王冰，張宏濤.池底約束對超大圓形半埋式水池溫度應力的影響[J].北方工業大學學報，2018（04）：18-19.

[3]王冰，張宏濤，董香艷.不同溫度作用方式下半埋式超大圓形水池力學性能研究[J].特種結構，2017（08）：88-91.

[4]吳艷紅，王方，徐欣，紀波，鄒玉良.半埋式超長地下混凝土結構的溫度應力分析[J].世界科技研究與發展，2015（10）：18-19.

作者簡介：火明譞（1987-），男，甘肅蘭州人，碩士研究生，工程師，主要從事結構設計及相關工作。