市政給排水工程超長不設縫水池結構設計及施工探究

摘要：超長不設縫水池作為市政給排水工程中的重要部分，超長不設縫水池的其結構設計和施工直接影響市政工程的建設質量。各單項工程的具體設計與施工質量是確保市政給排水工程的整體性質量和、減少水池滲漏以及與地基不均勻沉降產生的關鍵。通過闡述超長不設縫水池的結構設計重點及與設計內容，并結合工程實例，提出結構設計與施工要點。，旨在建立規范性的設計與施工體系，保證超長不設縫水池的建造質量。

關鍵詞：市政給排水工[A4]"程 超長不設縫水池 后澆帶 滑動層施工

Design and [A5]"Construction Exploration of Super Long Seamless Water Tank Structure in Municipal Water Supply and Drainage Engineering

XIAOiao Zhaoyang ¹ YANGang Xiao ² HUANGuang Qiang ¹ WUu Qihao ¹

1. China Municipal Engineering ZhongnanCentral South Design and Research Institute Co.， Ltd.， Wuhan， Hubei Province， 430010 China， Hubei;

2. Hu’nan Architectural Design Institute Group Co.， Ltd.， Changsha， Hu’nan Province， 410000 China， Hunan Province;

Abstract： The super long seamless water tank is an important part of municipal water supply and drainage engineering， and its structural design and constructionAs an important part of municipal water supply and drainage engineering， the structural design and construction of ultra long seamless water tanks directly affect the construction quality of municipal engineering. The specific design and construction quality of each individual project are key to ensuring the overall quality of municipal water supply and drainage engineering and reducing water tank leakage and uneven settlement of the foundation. By It elaboratesing on the structural design focus and content of the ultrasuper "long seamless water tank， and propose key points for structural design and construction based oncombining with engineering examples， aiming the key points of structural design and construction are proposed. Aim to establish a standardized design and construction system to ensure the construction quality of ultra super long seamless water tanks.

KeyWordsKey Wwords： Municipal water supply and drainage engineering; Extra Super long non seamless water tank; Post pouring cast strip; Sliding layer construction

超長不設縫水池結構作為市政給排水工程重要的構筑物，具備良好抗滲性與耐久性。同時，超長不設縫水池功能、所處環境和工作條件較為特殊，屬于設計與施工技術復雜的結構物，對設計水準、施工水準提出嚴格要求。對超長不設縫水池結構設計體系與施工體系的標準化建設，成為打造高品質市政給排水工程的重要環節。

1 市政給排水工程超長不設縫水池設計要點

1.1設計重點

1.1.1 水池的長度和寬度

水池尺寸與設計施工難度系數呈現正比例關系，水池尺寸越大，受力狀況越復雜，結構現澆成型期間可能出現裂縫病害。從水池結構收縮開裂角度分析，混凝土澆筑完畢到結束水化過程期間，常出現表面干縮、溫度收縮與塑性收縮問題，大體積混凝土結構的收縮擴散速度較快，收縮程度越嚴重，開裂概率越高^[1]。必須根據市政給排水工程對水池結構的使用需求，必須合理設定長度、寬度等水池結構尺寸，不得忽略實際需求，以提高設計難度系數與結構開裂概率為代價，盲目增加水池尺寸^[2]。同時，初步確定水池尺寸后，還應構建模型與進行有限元分析，。

1.1.32 池底和側壁的支撐

池底、側壁構造的受力狀況較為復雜，承受多重作用力，更易出現變形開裂問題。，因此，應改善池底、側壁構造受力狀況，。當前主要采取部署附加支撐結構的設計方法，支撐結構型式包括鋼筋混凝土梁、鋼筋混凝土墻板，附加支撐結構和支撐池底、側壁構造，保持共同受力狀態，負責承受一部分荷載，長期維持水池結構穩定狀態，間接強化實際承載能力^[3]。

1.1.43 排水系統的設計

超長不設縫水池結構穩定程度主要取決于工作狀態，。池內不同水位時的承載工況有著明顯區別，如果長期維持在最高水位，或是處于超載狀態，則更容易出現結構變形開裂問題。因此，必須在水池結構體系中部署完善的排水系統，由進水口、溢流口以及和出水口組成，合理設計最低水位和最高水位，確定進出水口的數量和分布位置。

1.2 結構設計

1.2.1 頂板處設置預應力鋼筋

在超長不設縫水池結構體系，主要采取水平直線布筋、水平曲線布筋、豎向布筋三3種預應力筋布置方式，。其中，水平直線布筋通過施加軸向力來平衡水平軸向力，水平曲線布筋通過施加軸壓力與側向分布力來平衡因溫度與收縮而引起的水平軸向力，豎向布筋則通過施加軸向力與彎矩來抵消豎向彎矩^[4]。推薦采取“水平直線+水平曲線”的布置方式，按照頂板承載能力極限狀態來確定水平曲線預應力筋與普通構造鋼筋數量，按照頂板正常使用極限狀態來確定水平直線預應力筋數量，同時滿足承載力、抗裂度雙重要求。

1.2.2 下端板上安裝滑動層

第一，（1）材料選型。使用細砂和聚乙烯塑料膜作為滑動層材料，聚乙烯塑料膜有著摩擦系數小的優勢，既可以預防裂縫問題出現，也可以發揮一定程度的防水作用。第二，（2）構造分層。滑動層結構由若干層級組成，從下到上依次為墊層、聚乙烯塑料膜、干細砂、聚乙烯塑料膜和找平層，分層構造有利于提高結構穩定性。第三，（3）特殊跨步位置處理。超長不設縫水池存在集水坑側壁等特殊位置，聚乙烯膜不易連接，需要更換材料品種，由聚乙烯塑料膜更換為擠塑聚苯板，并在頂邊位置設置海綿條，阻攔細砂流入坑底^[5]。

1.2.3 后澆帶設置

后澆帶設計環節，圍繞超長不設縫水池尺寸、現場施工條件來確定設置方案，設計內容包括間距、寬度、澆筑時間。正常工況下，把后澆帶間距控制在20～30 m，沿水池長度方向，等距設置多道后澆帶，后澆帶間距即為混凝土最大澆筑長度，。后澆帶寬度設定在2.0 m左右，后澆帶保留時間不少于40 d，后澆帶強度等級必須高于兩側混凝土結構強度等級。同時，考慮到超長不設縫水池對抗滲性能與耐久性提出嚴格要求，盡量在后澆帶位置使用到特種膨脹混凝土，并保持地上結構、地下結構相互貫通狀態，禁止截斷后澆帶處鋼筋。

2 案例分析

2.1 工程項目概況

在某市政給排水工程中，擬建一座超長不設縫水池，水池高度為10.5 m，水池平面尺寸為47.9 mx119m×119.6 m[A6]"，上部高度與下部深度分別為7.9 m和2.6 m，水池結構安全等級為一級，設計工作年限為50年 a。為滿足實際使用需求，在頂板和池壁位置采取保溫措施。

2.2 超長不設縫水池結構設計方案

本項目最終采取超長不設縫水池構造型式，水池池壁、底板構造并未設置伸縮縫，利用后澆帶替換伸縮縫，徹底彌補傳統設縫方案的缺陷短板，既不會影響水流均勻性，也無需額外修建阻水墻來條塊分割水池結構，有助于減輕水池結構各處構造變形差異程度。本項目并行采取兩項措施，以“內外兼修”作為設計準則，率先進行有限元分析，根據分析結果來掌握各處構造溫度應力變化規律，于。在水池底部設置滑動層，設置多道后澆帶，明確規定后澆帶數量、所處位置和封閉時間，并對混凝土配合比方案進行調整，減少水泥用量，同步摻加粉煤灰，粉煤灰用量控制在10%～30%水泥用量。此外，增加溫度應力影響較大部位的配筋率，根據強度等級來確定最小配筋率，。以縱向受壓鋼筋為例未理，強度等級為500 MPa時，最小配筋率為0.50%。

2.3 超長不設縫水池結構施工

2.3.1 滑動層施工

滑動層施工環節，重點控制施工順序，明確各層級結構的工藝要求。率先在水池底板上鋪設混凝土墊層，強度等級與墊層厚度分別控制在C20和100 mm。墊層上繼續鋪設聚乙烯塑料膜，材料厚度控制在0.5 mm即可，上部覆蓋2 cm厚度干細砂，。上部重復鋪設一層聚乙烯塑料膜，第二層塑料膜厚度略大于首層塑料膜。最終，在第二層聚乙烯塑料膜上涂抹一層水泥砂漿，砂漿厚度控制在3 cm，起到找平、封閉保護作用。

2.3.2 后澆帶施工

根據現場施工條件、兩側結構施工進度來選擇后澆帶施工時間，必須等待兩側結構徹底固化成型、養護齡期超過28 d，且基本結束工后沉降過程后，方可組織開展后澆帶施工作業。盡量挑選現場氣溫較低的時間段開展作業，現場氣溫保持在0 ℃以上。對兩側混凝土結構表面進行鑿毛沖洗處理，保持濕潤狀態，涂抹一層素水泥漿作為界面處理劑，即可支模澆筑混凝土，。除去混凝土品種、強度等級有別外，后澆帶澆筑方式和其他部位澆筑方式基本一致。同時，后澆帶形式分為平直式、臺階式和槽口式，根據實際情況加以選擇，。本工程最終采取槽口式后澆帶。

2.3.3 混凝土結構的施工

混凝土結構的施工是整個項目中至關重要的一步。 由于所需的混凝土量較大，因此，必須對建設標準和項目規模進行深入分析，并優化混凝土的配比，這是確保建設質量的關鍵。在施工時，特別需要特別關注混凝土的配比和結構質量控制，使用高強度、低水化熱的水泥，并對骨料的級配進行分析，確保骨料的質量，混凝土 技術指標如表1所示。此外，在混凝土的拌和過程中，根據需要添加適當的外加劑，這可以顯著增強混凝土結構的抗裂性能。

3 結語

綜上所述，大型水池作為市政給排水工程的重要組成部分，設計水準、施工質量直接關乎到工程使用效益。為滿足市政給排水工程日益增長的建設需求，必須加強對超長不設縫水池結構設計與施工的重視，科學制訂結構設計方案，優化改進工藝做法，不斷彌補傳統設計與施工體系的缺陷，強化市政給排水工程的建設質量。

參考文獻：

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