市政給排水工程超長不設縫水池的結構設計和施工

陳尚飛 李彬 秦朗

中國市政工程中南設計研究總院有限公司 湖北 武漢 430000

近些年，在城市化持續建設和進步的背景下，給排水工程逐漸成為市政建設中的重要內容。結合實際的設計與施工會發現，由于給排水工程性質的特殊性以及較大的社會影響力，設計與施工中會遇到結構復雜以及施工程序繁瑣等現象，若是不注重優化就會造成施工質量問題。為保障建設的有效性，施工中可積極采用超長不設縫水池，保障設計的整體性和施工有效性，能夠確保最終給排水工程質量。同時，在實際的設計與施工中也需要工作人員積極引進先進的現代化技術，實現設計技術與管理水平提升。

1 超長不設縫水池概述

超長不設縫水池是一種無縫接縫的整體構造的水池，它不同于傳統的拼接式水池，是通過整體澆筑的方式進行建設。這種水池采用高性能混凝土、聚合物等材料制作，可以根據不同的需求進行設計和定制，常用于市政給排水工程、水處理工程、港口碼頭等領域。由于超長不設縫水池沒有縫隙，具有優良的密封性能、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、減少維護和保養成本，具有廣泛的應用前景。

2 市政給排水工程中超長不設縫水池優缺點分析

2.1 優勢

2.1.1 優良的密封性能

超長不設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]。也是受到這一優勢影響，超長不設縫水池的使用壽命顯著長于其他類型的水池，即超長不設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，不易產生損壞。同時由于其具有優良的密封性能，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 維護和保養成本低

由于超長不設縫水池沒有縫隙，不容易發生漏水問題，因此減少了日常維護和保養的成本。同時，由于池底和池壁是整體構造，也減少了對各個構造之間接縫處的檢查和維修，而且這一形式的水池能夠實現節約建設空間的目標。即超長不設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，與傳統的拼接式水池相比不設縫水池的形態更加靈活，可以根據實際需求進行設計和調整，從而更好地適應不同的使用場景。

2.1.3 環保節能

由于超長不設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，減少對環境的影響。此外，其具有優良的保溫性能，能夠減少水體的熱量損失，從而減少能源的消耗，達到了節能的效果。這一特征下的超長不設縫水池能夠滿足當前環保性、節能性、綠色性建設目標，是踐行可持續發展的重要舉措。

2.2 劣勢

2.2.1 施工難度大

超長不設縫水池的整體構造需要采用特殊的施工技術和設備，施工難度相對較大，需要經過專業的設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的水池有著維護和保養成本低的優勢，但是一旦出現故障或者漏水現象，其維護和保養的成本會顯著高于一般類型的水池。換句話說，雖然超長不設縫水池不容易發生漏水問題，但如果發生損壞或者需要進行維護和保養時需要專業的人員進行處理，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，避免出現問題。

2.2.2 成本較高

超長不設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，即超長不設縫水池采用整體構造，不能像傳統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，因此在應用過程中需要進行合理的規劃和設計，以滿足后期的需求。

2.2.3 對場地要求高

超長不設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造和使用效果。此外，施工現場需要保持干燥，避免雨水和其他污染物進入施工現場，從而保證池體的質量。因此在具體的設計與施工中需要工作人員注重施工區域水文、地勢等環境因素的分析，結合具體的建設標準和規模實現設計優化，使得后續各項工作的開展中能夠嚴格依據規范和標準進行，對保障最終的建設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縫水池設計分析

3.1 設計關注點

超長不設縫水池是一種常見的市政給排水工程設計方案，其主要特點是在施工過程中不需要設置任何接縫或者連接處，從而可以減少施工難度和成本，并且提高施工質量和工程可靠性。在設計超長不設縫水池時，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實際需要進行設計，同時要考慮到施工過程中的限制條件和材料的尺寸。這一環節需要設計人員重點分析和關注，對工程的建設規模和要求進行分析，然后結合實際的建設標準和要求進行設計優化，以滿足具體的建設需要[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。同時在超長不設縫水池施工中混凝土材料是基礎材料，混凝土的質量則會直接影響到整個工程的建設質量，因此在設計中應對工程的用途、建設要求和標準等進行分析，然后結合實際的建設標準和具體要求選擇適宜的混凝土材料，保障最終水池的建設有效性。

3.1.3 池底和側壁的支撐

為保證水池的穩定性和承載能力，需要在池底和側壁設置支撐結構，如鋼筋混凝土梁、墻板等。這一環節也是設計與施工中重點關注的內容，只有保障池底和側壁的支撐實效，才能夠確保整個工程的建設質量，最大化減少漏水等不良現象的產生。

3.1.4 排水系統的設計

超長不設縫水池需要配備適當的排水系統，包括進水口、出水口、溢流口等。排水系統的設計實效直接關乎后續的建設質量和工程有效性，因此在設計時需要對工程的標準和要求進行分析，確保排水系統設計的合理性和科學性，發揮工程的具體社會效用[4]。

3.1.5 安裝和施工

超長不設縫水池的安裝和施工需要經過專業的施工隊伍進行，注意施工過程中的安全和質量控制。這一環節是工程施工中重點關注的內容，也是較為核心的環節，只有保障安裝與施工質量，才能夠最大化發揮超長不設縫水池的具體效用。

3.2 結構設計

超長不設縫水池是一種高質量、高效率的市政給排水工程設計方案，可以為城市的水資源管理和保護做出重要貢獻。以XXX給排水工程設計為例，在實際的工程建設中發現整體和水位相對較高，分區后各個部分的質量中心和剛性中心會產生不均勻現象，該現象的產生會造成最終的建設受阻，并且工程的質量難以保障[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力成分，但是這樣的操作會影響工程建設，無形中還會加重作業負擔。為規避該現象產生的消極影響，在實際的建設中可以選擇超長不設縫水池，既能夠保障建設的有效性，并且還能夠解決熱應力問題，可以借助“抗”“放”“調”三種形式，“抗”能夠增加混凝土強度和提高配筋率，實現改善結構極限抗拉力和抗壓應變力的目標，并且可以借助預壓應力和混凝土的收縮實現抵消施工工藝受拉變形的現象，對保障建設有效性有著積極的作用。“放”則是重在減少結構的變形量，可以設置永久的伸縮縫用以減輕溫度的影響。“調”則是借助“抗”和“放”的具體效用控制水池的變形量，對各個環節進行控制可顯著提升建設質量。下面就對具體的結構設計進行分析，如：

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

3.2.1 頂板處設置預應力鋼筋

在水池的建設與使用過程中受到多種因素的影響可能會產生變形現象，此時水池就會產生漏水或者其他現象[6]。為控制變形量需要對混凝土比例、添加劑、施工縫預留、構建維護以及建設質量控制等環節進行優化，其間首要關注水池的整體供暖和冷卻，這樣能夠了解水池中各個構件在不同溫度影響下的應力變化，可以根據變化在頂板處設置預應力鋼筋，由此能夠抵抗內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

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

3.2.3 后澆帶設置

在具體的結構設計中需要對整個超長不設縫水池的建設特征和要求進行分析，可以設計后澆帶并對后澆帶的位置、數量以及方法等進行優化，滿足結構密封、使用時間以及溫度等要求，也可保障最終的建設有效性。

3.2.4 混凝土控制

作為整個設計與施工中的關鍵部分，混凝土控制實效直接會影響最終的建設質量，因此在實際的設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、施工和維護等環節進行控制優化，避免出現早期裂縫，由此能夠保障水池的抗裂紋和抗滲透功能[8]。就以XXX工程的建設為例，結合實際的施工可發現，當混凝土內拉應力大于混凝土抗拉強度時會產生裂縫，為解決這一問題可以注重減小混凝土拉應力，因此在混凝土控制中需要注重水化熱和干縮問題的優化，減輕溫差帶來的拉應力。針對裂縫現象，設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，在遇水后會發生反應從而獲得膨脹類結晶物質——水化硫鋁酸鈣（鈣礬石）和氫氧化鈣，這樣能夠使得混凝土產生足夠的壓應力。結合實際的施工標準進行計算可獲悉，這種混凝土可以產生0.2～0.7MPa膨脹自壓應力，這樣就能夠完全消除水化熱和干縮兩種等效溫差產生的拉應力，能夠很好地規避開裂和裂縫現象。

3.2.5 合理加固

所謂的合理加固是指在實際的建設中需要注重配筋優化。即部分位置會受到溫差影響而出現裂縫或者其他現象，影響最終水池的建設質量。為規避這一現象，在實際的施工中可以對此位置進行合理設置，可添加配筋，這樣就能夠顯著提升該部分的強度，設計實效更加顯著。

4 超長不設縫水池施工分析

為保障最終的建設有效性，在實際的施工中需要依據由下至上的次序進行施工，對提升建設質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 滑動層設置在底板構件處

在此環節開展前需要對滑動層進行處理，將其安置在底板下部，還需要嚴格依據具體的施工規范進行[9]。如在實際的施工中需要將兩層聚乙烯塑料布間敷設厚度控制在20mm左右，其中的敷設材料為細砂，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量的控制，確保其物理力學指標滿足密度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控制在1.5～2.2區間內，并且其中的含泥量應≤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構的連續性。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 混凝土結構施工

混凝土施工是整個工程中較為關鍵的部分，不僅所需的混凝土結構量較大，而且還需要對工程的建設標準和規模進行分析，對相應的混凝土比例進行優化，這樣才能夠保障具體的建設質量。因此在實際的施工中需要注重混凝土比例與結構質量控制，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，確保骨料的優良性。并且混凝土施工中可以結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構抗裂性能。

4.4 頂板結構施工

在此環節的施工中需要對結構設計科學性和有效性進行分析，保障施工階段頂板和池壁結構的銜接有效性，并且在頂板施工中需要對混凝土性能進行控制，并在各個方向設置2道后澆帶，這樣就能夠確保其所處位置和池壁、底板結構后澆帶的等同性。

5 結語

總的來說，市政給排水工程超長不設縫水池的建設質量與最終的給排水實效有著直接的聯系，在建設中注重結構設計優化與施工質量控制能夠保障工程建設質量，對強化給排水工程的建設效益和社會效益有著積極的作用。