市政建設鋼筋混凝土水池的結構設計與施工分析

摘要：在市政基礎建設工程中，鋼筋混凝土水池是非常常見的設置。鋼筋混凝土水池可以用作水資源的存儲和處理，包括地下水、雨水、廢水等。雖然市政水池工程在我國有多年的建設經驗，施工工藝較為成熟，但混凝土作為一種不穩定物質，再加上市政水池為典型的室外工程，會受到外部環境因素影響，因此質量控制難度非常大，如混凝土結構表面出現裂縫，水會不斷滲透、沖刷裂縫，導致裂縫發展、擴大，最終影響市政水池的使用性能。基于此，分析了鋼筋混凝土水池的荷載特性，提出鋼筋混凝土設計要點與施工措施，旨在保障市政建設鋼筋混凝土水池的質量。

關鍵詞：鋼筋混凝土水池結構設計荷載鋼筋

StructuralDesignandConstructionAnalysisofReinforcedConcreteWaterTanksinMunicipalConstruction

HUANGPengfeiLIYijunLIBin

CentralandSouthChinaMunicipalEngineeringDesignandResearchInstituteCo.，Ltd.，WuhanCity，HubeiProvince，430010China

Abstract：Inmunicipalinfrastructureconstructionprojects，reinforcedconcretewatertankareverycommonsettings.Reinforcedconcretewatertankscanbeusedforthestorageandtreatmentofwaterresources，includinggroundwater，rainwater，wastewater，andsoon.MunicipalwatertankprojectshavemanyyearsofconstructionexperienceandmatureconstructiontechniquesinChina.However，concrete，asanunstablesubstance，andmunicipalwatertanksaretypicaloutdoorprojectsthatareaffectedbyexternalenvironmentalfactors， makingqualitycontrolverydifficult.Ifcracksappearonthesurfaceofconcretestructures，waterwillcontinuouslypenetrateandwashawaythecracks，leadingtothedevelopmentandexpansionofcracks，ultimatelyaffectingtheperformanceofmunicipalwatertanks.Basedonthis，thisarticleanalyzestheloadcharacteristicsofreinforcedconcretewatertanks，proposesdesignpointsandconstructionmeasuresforreinforcedconcrete，aimingtoensurethequalityofreinforcedconcretewatertanksinmunicipalconstruction.

KeyWords：Reinforcedconcretewatertank;Structuraldesign;Load;Rebar

鋼筋混凝土水池具有耐久性強、經濟性好等特點，在各類市政工程建設中的應用十分廣泛。為了改善城市環境、充分發揮市政工程效益，近年來對新建鋼筋混凝土水池的設計、施工要求不斷提高，無論是水池的新型設計理念，還是水池建設規模增大，均提高了鋼筋混凝土水池設計與施工難度。為了確保鋼筋混凝土水池建設質量，須抓住設計要點，嚴格控制各項施工環節，避免出現質量隱患，保障鋼筋混凝土水池工程順利完工。

• 1鋼筋混凝土水池荷載分析

不同結構、不同用途、不同形狀、不同配筋方案都會影響鋼筋混凝土水池的種類和荷載，鋼筋混凝土水池包括等厚池壁、變厚池壁，而等厚池壁還可以細分為圓形水池、矩形水池，兩種水池的體積、容積不同，通常情況下圓形水池容積較為固定，在200m3左右，而方形水池容積可以根據長寬高比例調節，通常在200～1000m3范圍內。根據不同工藝和用途，還可以分為倒球殼池底、倒錐殼池底[1]。無論采用哪種形式的鋼筋混凝土水池類型，都必須要做好荷載分析工作。

水池通常要承受池頂荷載、池底荷載、池壁荷載。池頂荷載設計應重點考慮水池頂部的活荷載以及積雪荷載，二者選最大值作為設計值。池底荷載需要同Kf3/TXObSnRSqPuc8Jo/8CgvjOwuaehn08qlB+nFSS0=時計算地下水浮力與底板承受的地基反作用，主要為底板生成的彎矩作用力以及剪力。池壁荷載為四周土壤壓力、水壓力的共同作用，其中，土壓力按照主動土壓力計算，外側壓力為梯形分布，池壁外側壓力還需要根據有無地下水分別計算分析。

• 2市政混凝土水池的設計要點

2.1結構專業與水專業配合

在鋼筋混凝土水池設計期間，設計人員應全面掌控水工藝專業設計標準，包括水池壁板之間、壁板與底板間的構造加腋是否會影響整體工藝效能等。結構設計應在滿足工藝標準基礎上，再考慮其他設計要求。在水池整體設計中需要進行水池長高比計算假定，考慮側向荷載作用力的影響下，不同長高比的具體受力變化情況，結合池壁單向、雙向受力進行劃分，劃分標準如表1所示。

2.2結構設計符合標準規定

鋼筋混凝土水池無論采用哪種設計方案，均要滿足承載力標準。結合鋼筋混凝土水池自身的承載情況以及周圍地質水文環境等，如果無法確定最終參數范圍或可能存在參數超標情況，則要進一步驗算結構的穩定性，驗算內容包括抗裂度、裂縫寬度。在結構整體荷載作用下，結構呈現為軸心受拉、小偏心受拉狀態應進行抗裂度驗算。結構受彎、大偏心受拉狀態則要進行裂縫寬度驗算[2]。

2.3截面設計

2.3.1設計重點參數

（1）頂蓋。頂蓋主要荷載包括活載、覆土重量、自重等，其中，活載結合實際情況主要考慮頂板堆載、行車荷載、設備運行荷載；回填土容重一般取18kN/m3。（2）池壁。池壁主要的荷載包括側向土壓力以及內部水壓力，側向土壓力按主動土壓力考慮，覆土高度根據池外覆土情況確定；池內水壓力考慮滿水試驗取最高水位計算滿水荷載，可見，池壁參數選取通常為最高限值。（3）底板。鋼筋混凝土水池底部通常與地基工程共同開展，通常以理論最大水壓值為計算標準，同樣是選擇高限值。

2.3.2配筋率

矩形水池，如果截面池壁為上端自由、下端固定的形式，理論上配筋率為0.8較為合理，不僅能夠保證結構性能，還可以避免消耗過多成本。其他類型的鋼筋混凝土水池，如圓形，則配筋率控制在1.0%左右較為合理。應根據水池的具體形態，進行池壁構造配筋設計。例如矩形水池，對溫差更加敏感，容易出現貫穿裂縫，所以矩形水池的池壁水平向最小構造配筋率每側應高于0.15%。如果水池是無頂蓋設計方案，結合以往的工作經驗，通常池壁頂部最容易開裂，這就需要在水池頂部設置至少2根D16水平鋼筋。圓形水池外側最低配筋率不得低于0.35%，內側不得低于0.15%，如果水池壁外側有覆土情況，則要內外均衡配置，整個截面配筋率應在0.30%以上。

2.4設置伸縮縫和后澆帶

通常矩形工程伸縮縫設置間距在20m左右，考慮近些年新建水池長度增大，再加上施工技術、施工材料不斷改善，當在混凝土中加摻合料或設置混凝土后澆帶以減少收縮變形時，間距可根據經驗適當放寬。如果在設計中要求設置伸縮縫，則建議在基礎墊層就進行斷開。后澆帶可以避免超長矩形水池裂縫問題。無特殊條件的情況下，后澆帶間距為25m左右，至少保留6周時間，最好保留8周。此時混凝土內部反應基本完成，趨于穩定。

• 3市政鋼筋混凝土水池施工

3.1水池底板施工

（1）澆筑墊層前，應對水池施工地的土質條件進行檢查，確保與勘察報告顯示的地質條件一致，確認無誤之后，再進行混凝土墊層澆筑。（2）完成墊層澆筑工作后24～28h，以墊層中心點為基準進行放線測量，標定邊線和樁基點，畫出鋼筋分布線，將綁扎好的鋼筋按照分布線擺設，完成鋼筋設置后進行樁基和模板安裝。（3）鋼筋應提前檢查外觀是否達標，綁扎期間應注意搭接長度、設置間距、預埋件位置等，所有要求均要滿足規范標準。使用鐵撐加固上下層鋼筋，避免受到后續澆筑影響產生位移情況[4]。（4）柱基模板采用懸空架設方案，準備好足量的小方木作為支撐墊層，隨著澆筑工作進行逐步撤掉小方木。（5）底板應保持澆筑的連續性，可不設置施工縫。施工間隔不應超過混凝土初凝時間。澆筑厚度超過20cm使用插入振動器，小于20cm使用平板振動器。（6）采用現澆混凝土池壁時，可在池壁、池底連接處上方20cm部位設置施工縫。（7）完成澆筑后應加強養護，避免人為破壞。待到強度達到1.2MPa以后再搭設腳手架、運輸材料和工具。（8）如果需要提前預留好施工縫，則應將其設置成為垂直結合面，確保結合面周圍混凝土的密實度。

3.2搭設模板

模板制作到加工配置，均要提前做好標記，先進行放線，再分別進行支模架、墻壁模板、板底模、柱節點施工，這樣可以便于放線作業。結合鋼筋混凝土施工標準，在無特殊要求情況下，支模架搭設間距標準為800mmx800mm，水平桿距離地面分別為300mm、1500mm，并做好橫縱桿、剪刀撐的緊固工作。模板安裝可墊木方，使用對拉螺栓加固，螺栓中間加焊止水環、鋼筋頂托，避免出現滲漏問題。底模安裝確保穩定性、無下沉，及時進行抄平檢查，使用防水膠帶粘貼模板縫，檢查模板板面和標高平整度，確保預留口、預埋件設置精準性。最后對柱點模進行安裝，加強密封、預防滲漏[5]。模板搭設完畢后要進行質量檢查，確定合格后再開展后續工序。

3.3混凝土澆筑

柱身、柱帽應分2次進行澆筑，從而確保整體結構的穩定性。施工縫做好鑿毛處理，去掉不密實表面、浮漿，避免對混凝土棱角造成破壞。鋼筋綁扎可選用排架法、板凳筋法。在整個澆筑期間應避免模板發生位移或變形。提前清理好施工縫，保持合理的濕潤度，澆筑完鋪設相同配比的水泥砂漿，采用分層澆筑法，每層澆筑厚度不得超過4m，分層澆筑的間隔不宜過長，保證攤鋪均勻。在頂部澆筑期間，應暫停作業1h等待混凝土下沉，之后進行二次振動，消除沉降裂縫。完成澆筑后及時灑水保溫，根據季節特點采取對應的養護方法[6]。例如夏季氣溫高、多降水，應考慮保濕、降溫、防雨，避免影響結構整體強度，養護至少14d再拆模。

3.4防水層施工

水池外壁可以采用瀝青防水層，且要所使用的原材料、混合料必須滿足行業標準和設計要求，施工前對所需使用的原材料進行質量檢查，確保材料合格。正式施工前，由專人負責清洗水池外壁，先進行底層涂油，之后再涂2道熱瀝青料作為防水層。

4結語

綜上所述，市政鋼筋混凝土水池作為重要的基礎設施，這就需要在水池建設中，結合鋼筋混凝土水池荷載特點進行設計，做好受力、荷載等參數設計以及基礎承載力、抗浮穩定性驗算，保證在設計層面上鋼筋混凝土水池符合標準。在施工期間，應提前做好技術交底，掌握設計意圖。嚴格按照標準開展各項施工作業，加強施工現場的質量監督管理，這樣才能夠確保鋼筋混凝土工程順利完工。

參考文獻

[1]周晨，吳偉，尹婷婷.單塊鋼筋混凝土水池壁板經濟厚度研究[J].特種結構，2023，40（3）：26-32.

[2]余臣相，楊剛，陳少軒.后澆帶對鋼筋混凝土蓄水池影響仿真研究[J].市政技術，2023，41（9）：207-212.

[3]鄭建建，盧辰，許大鵬.雙面疊合板裝配整體式混凝土水池設計及應用[J].特種結構，2023，40（2）：78-81.

[4]姚天琪，張瀚馳.石化鋼筋混凝土矩形水池池壁計算分析探究[J].石油化工設計，2023（4）：37-41.

[5]賀玉婷.波紋鋼加固鋼筋混凝土蓋板涵力學性能研究[D].廣州：華南理工大學，2021.

[6]李文靜.多層鋼筋混凝土框架結構基于整體性的抗震設計[D].長沙：湖南大學，2020.