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

張曉杰 汪俊澎

浙江省建工集團有限責任公司 浙江杭州 310000

1 市政給排水工程超長不設(shè)縫水池的設(shè)計內(nèi)容

當水池運行且處在超長運行狀態(tài)的時候，如果結(jié)構(gòu)設(shè)計中未對其實施設(shè)縫處理，會導致其出現(xiàn)開裂問題。不設(shè)縫設(shè)計的時候，可使用混凝土后澆筑帶的方式解決裂縫的問題，如果其長度比較大，就要增加后澆筑帶本身的輕度，使用預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)等對施工作業(yè)進行有效完善。如果超長水池可能出現(xiàn)溫度裂縫，則需要對后澆筑帶寬度進行合理設(shè)置，使其寬度始終都保持在大約1.5m，并且其上下的浮動數(shù)值不宜大于0.5m，其兩端完成混凝土澆筑施工作業(yè)之后，需要冷卻養(yǎng)護大概兩個月的時間，兩個月之后實施二次澆筑，強化水池本身的完整性。使用這樣的方式，能夠有效降低季節(jié)、氣候等諸多因素對水池的影響，降低拉應(yīng)力方面的變化，如果其難以對季節(jié)性變化的拉應(yīng)力相關(guān)問題進行有效處理，水池會伴隨時間的推移而逐漸出現(xiàn)裂縫問題。

2 設(shè)計及施工

2.1 工程概況

某水池總高12.8-17.45m，平面尺寸59.27m×76.55m。集水池部分地面以上高7.80m，地面以下高5.0m；吸水井部分地面以上高7.7m，地面以下高9.75m。在頂板、地面池壁上作保溫處理，池中一共存在導流墻7道，整體結(jié)構(gòu)的安全級別Ⅱ級，具有Ⅷ度抗震烈度，使用壽命為50年。底板位于卵石層，吸水井局部位于粉質(zhì)黏土層。卵石層承載力300kPa，粉質(zhì)黏土層承載力150kPa。

2.2 方案的分析比較

①設(shè)縫方案。作為常規(guī)結(jié)構(gòu)方案，在水池的長側(cè)，設(shè)計伸縮縫2道，在短側(cè)設(shè)計伸縮縫1道。在整個池體當中，一共存在6個部分，分別設(shè)置池壁、水池頂、底板。②無頂板縫方案。在結(jié)構(gòu)頂部注意設(shè)下必要的預(yù)應(yīng)力筋，頂板不留伸縮縫，在池壁、底板處設(shè)有變形縫。③不設(shè)縫超長方案。在頂部設(shè)下預(yù)應(yīng)力筋，頂板不留伸縮縫，池壁、底板設(shè)下必要的后澆帶、滑動層等。

（1）設(shè)縫方案。在本方案當中，優(yōu)勢就是具有很成熟的設(shè)計、施工專業(yè)技術(shù)，且沒有進行特殊處理，整體施工相對便捷，而且施工速度很快。但是，在鋼筋混凝土類型的水池中，一般應(yīng)控制伸縮縫為15-30m，所以本方案必須設(shè)多道伸縮縫，卻有增大構(gòu)造復雜度、引起伸縮縫漏水或無法修復等現(xiàn)象。

（2）不在頂板設(shè)縫的方案。在本方案當中，通過預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，可妥善處理水荷載下的抗裂現(xiàn)象。作為必要的擋墻結(jié)構(gòu)設(shè)施，結(jié)構(gòu)頂板、壁等的施工可視為滑動支座，以改善張拉預(yù)應(yīng)力，但在使用中需要更改為固定連接方式。其中的優(yōu)勢是無須在池內(nèi)設(shè)下阻水墻體，并不降低水流標準條件要求。但是在下部有分塊，且不同分塊的質(zhì)量、沉降均不相同，并且在溫度變化時還會變形，而形成池壁彎矩。整體優(yōu)點就是池體內(nèi)不必設(shè)阻水墻體，并且具有較小的變形量。但是在溫度改變下頂板變形會引起池壁附加彎矩，并且伸縮縫的設(shè)置也會延長工期、提升造價。

（3）不設(shè)縫超長方案。在國內(nèi)處理大規(guī)模結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度應(yīng)力缺陷中，主要采取的是“抗”“放”“調(diào)”。“抗”指的是按混凝土強度基本性能及結(jié)構(gòu)配筋率，提升允許抗拉力或整體的抗壓應(yīng)變值。此外，借助內(nèi)部預(yù)壓應(yīng)力及混凝土收縮力，則可與受拉變形相抵，增大溫度影響嚴重處強度。“放”指的就是創(chuàng)設(shè)永久性質(zhì)的伸縮縫，避免溫度壓力帶來影響，減少結(jié)構(gòu)變形量大小。“調(diào)”指的是綜合“抗”與“放”，利用混凝土配比設(shè)計、使用添加劑、預(yù)留施工縫、控制工藝、及時養(yǎng)護等，來減小水池變形量。就溫度應(yīng)力很大的地方，需要設(shè)必要的預(yù)應(yīng)力鋼筋，提升總的強度。

2.3 不設(shè)縫水池超長結(jié)構(gòu)施工

（1）滑動層設(shè)在底板下面。當?shù)装迨┕ら_始前，宜在下面設(shè)好滑動層。具體做法：將厚20mm的細砂干鋪在兩層塑料（聚乙烯）布間，控制滑動層寬約超過底板1m。這種塑料聚乙烯膜的物理力學基礎(chǔ)性能指標大概就是：0.91-0.94kg/m2的密度、23.71MPa的拉伸強度、780%的極限拉伸率、1.9%的熱處理變化率、縱橫73.9N/mm與58.6N/mm的直角裂開強度、70℃的軟化維卡溫度、-60℃的脆化溫度。基于細砂組合而成干細砂層，并注意細度模數(shù)大小控制在1.6-2.2，泥含量不超1%。

（2）規(guī)劃后澆帶。從水池內(nèi)部的底板、池壁，順豎向陸續(xù)沿水平向設(shè)下兩道結(jié)構(gòu)后澆帶，后澆帶寬宜為1.0m，無需切斷后澆帶里面的鋼筋。當結(jié)構(gòu)兩側(cè)混凝土澆筑結(jié)束42d后，方可開始后澆帶作業(yè)，且要在頂板建設(shè)完14d才可再施工。建設(shè)步驟：經(jīng)由底板一直到池壁完成施工作業(yè)，針對后澆帶，還須摻些微膨脹劑，在低溫段澆筑完成后澆帶。

（3）頂板施工。在該水池結(jié)構(gòu)中，頂板起到了關(guān)鍵的作用，除了是形成整個池體的關(guān)鍵所在外，還承擔著內(nèi)水荷載與溫度拉力。在整個計劃中，宜基于有效的構(gòu)造，注意在建設(shè)中連接頂板及池壁，并在投入使用后與池壁固定。通過C40、S6建設(shè)好頂板結(jié)構(gòu)，其中使用的鋼筋主要通過φs15.2預(yù)應(yīng)力筋形成鋼絞低松弛線。同時，還須使用強度足夠的HRB400非預(yù)應(yīng)力筋。采用高密聚乙烯外包材料，在張拉端使用上筒式圓套夾片之類的錨具，并布設(shè)必要的凹進表面，把結(jié)構(gòu)擠壓錨用到固定的下埋端。順著隔墻方向，統(tǒng)一布下基本無黏結(jié)性質(zhì)的預(yù)應(yīng)力筋，順著隔墻直線方向展開。針對預(yù)應(yīng)力無黏結(jié)鋼筋，進行二次張拉。如若混凝土強度為50%的設(shè)計強度，宜張拉該預(yù)應(yīng)力筋結(jié)構(gòu)，一直到50%的應(yīng)力處。如果混凝土與設(shè)計強度一致，宜開始張拉預(yù)應(yīng)力筋結(jié)構(gòu)，一直到103%的應(yīng)力。在頂板澆筑內(nèi)，從各個方向均有設(shè)后澆帶兩道，并在等同地方及底板處設(shè)下后澆帶。在首次張拉預(yù)應(yīng)力時，宜控制施工后澆帶與四周混凝土一起上升至設(shè)計強度的1/2。

3 結(jié)語

綜上所述，伴隨人們需求的逐步提升，不設(shè)縫超長結(jié)構(gòu)在市政工程中應(yīng)用越來越廣泛，并取得了理想的效果。針對給排水工程，從施工期限、結(jié)構(gòu)耐久性、社會經(jīng)濟效益出發(fā)，開展設(shè)計、施工作業(yè)，打造出優(yōu)質(zhì)的不設(shè)縫超長水池。在大規(guī)模給水排水體系內(nèi)廣泛應(yīng)用超長水池，及時處理好伸縮水池中的滲透問題，優(yōu)化水池功能，增強運行效果。