市政污水处理厂大型水池设计中的问题

杨立国　王驰　连鹏

合理确定地下水位

污水厂大型水池的设计和地下水位的高度具有十分紧密的联系，许多工程因为没有合理确定地下水位，而做出了不正确的结构选型，从而出现事故，例如抗浮力不够等。应该关注的是，对于根据一些工程地质勘察报告而得到的地下水位，设计人员必须完善和补充，对当地进行考察，查看是否有暴雨和台风的影响，是否容易发生由于不能及时排除地表水而造成地下水位升高的情况。土建设计人员应该充分了解地下水位和地质情况，与水工艺设计人员进行沟通和交流，共同确定出水池的基底标高，对于工艺流程要求、土建造价、运营成本、投产年限等各种因素进行全方位考虑，合理制定方案。例如，当地下水位过高或者地质剖面出现了流沙层时，应该将水池的基底标高适当提高，尽量减少浮力对结构的影响，并且避开流沙层。

合理设置伸缩缝和后浇带

合理设置伸缩缝。按照相关标准的要求，对于污水厂大型水池，最大伸缩缝的间距一般在20—30m。最近几年，水池长度已经超出了20—30m的范围，而且随着建筑材料和施工方法的完善和改进，提高了超长水池不设缝和少设缝的几率，设计人员应该根据地基、气温等实际情况综合考虑。分析出现裂缝的工程实例可以发现，必须综合考虑温度、混凝土收缩变形等多种原因，才能有效防止水池裂缝的出现。笔者认为应该关注以下两个方面：

通常情况下，温差和混凝土的收缩是影响裂缝的主要原因，温度越高就会越容易出现裂缝，裂缝的数量也会越多，裂缝的宽度也越宽；混凝土收缩程度越大，则裂缝的数量及宽度也越大。因此，设计人员应该从设计与施工两个角度做好裂缝的控制。从设计的角度，增加配筋率或者减小钢筋直径，通过在节点应力集中的位置或者在大体积混凝土中沿截面进行细、密的构造钢筋或钢筋网片的均匀配置，能够使构件的抗裂能力得到提高。从施工的角度，应合理制定工程进度计划，过度追求进度是不合适的。可以通过在混凝土中掺加缓凝剂和减水剂使水灰比降低。将粉煤灰的用量适当增加，减少水泥用量。将混凝土振实成型之后，必须及时进行覆盖，做好养护工作，尤其在夏季和大风天气，应该尽量延长浇水养护时间。

做好伸缩缝间距的计算。从设计角度考虑，为了保证施工的连续性，同时使施工难度减小，应该考虑采用无缝设计。在设计过程中，应该做好相关资料的详细收集工作，根据地基的硬度和温差的大小，合理确定伸缩缝的间距。应该了解施工阶段的最不利温差和混凝土收缩产生的当量温差，保证由于综合温差对混凝土产生的拉应力与混凝土相应龄期的极限抗拉强度的比值能够与安全要求相适应，同时根据这个条件合理确定伸缩缝间距。

合理设置后浇带。对于污水厂大型水池的设计，可以选择后浇带施工方法，以减小混凝土收缩时所出现的当量温差和不利温差，进而增大伸缩缝的允许间距。设置后浇带的间距时，必须能够使温度收缩应力得到有效降低，同时也要保证与施工缝的结合。在正常的施工条件下，后浇带的间距为20—30m。后浇带的保留时间不能短于40d，比较合适的时间是60d。

水池池壁产生裂缝的原因及预防对策

通常情况下，对于厚度为300—600mm的较薄的宽大池壁，容易出现竖向裂缝。这些裂缝长短不同，宽度也不一样，通常池壁的中间裂缝比较密而且宽，大约0.5mm，通常在施工期间或启用后不久出现这种问题。对于敞开式无顶板水池，裂缝一般在池壁上部出现，上宽下窄。对于有顶板或刚度较大的圈梁的水池，裂缝一般在池壁中部出现，呈中间宽两端窄的棱形状。在一些情况下，会出现壁外宽、壁内窄的贯穿裂缝和外表面裂缝，导致池壁出现严重渗漏水，造成巨大危害。产生裂缝的原因如下：

当混凝土强度较高，同时池壁非常薄时，水泥就会降温散热非常快，受到干缩和温缩的共同影响，导致较大的池壁收缩变形，从而出现收缩裂缝。

池壁由于受到底板和另两侧壁的较大约束作用力，而不能进行完全的自由伸缩。如果在混凝土浇筑时气温较高，再考虑到水泥的水化热作用，混凝土内部温度就会非常高。当混凝土高温收缩，池壁边缘的约束不能满足其要求而收缩变形时，内部将会出现很大的拉应力，导致贯穿性裂缝的产生。

在池壁的一侧内充满水体，而另外一侧受到室外气温（特别是夏季高温）的影响时，会造成外侧表面温度比内侧的温度要高，当池壁较大且边缘受到底板、隔墙或梁等的约束时，非常容易出现较大的温差变形，导致裂缝的产生。

主要的预防对策如下：

构造措施。第一，在构造配筋时，尽量采用小直径、小间距的构造筋，使其能发挥温度筋的作用：第二，对于无顶板的敞开式水池，为了使池（井）壁顶部边缘的混凝土极限拉伸强度得到增加，应该在池（井）壁顶设置暗圈梁或加劲肋，防止因边缘效应而引起裂缝；第三，对于池壁上的穿墙孔，预埋管道应增配构造加固钢筋或护边角钢，以防止因孔口边缘应力集中而开裂。

技术措施。第一，对于长而大的池壁，可以在池壁外侧砌墙或其他保温砌块，使其不仅能够作为施工时的外模，而且能够作为永久性的保温层，使池壁的内外温差得到有效减小。第二，对于薄池壁，收缩是导致裂缝的主要因素，池壁混凝土一次浇筑的高度应尽量提高，以减少施工冷缝，施工时应分层浇筑混凝土，同时要预防急剧的温度变化和湿度变化。第三，在夏季施工时，必须采取一些措施减少升温。例如，搭设简易遮阳棚；在池壁外表面加设冷却循环水管；定期喷洒冷水等。第四，在冬季施工时，因为昼夜温差较大，空气温度非常低，不利于混凝土的养护，必须采取适当的措施。

水池内壁产生裂缝的原因及防治措施

池壁内壁模板采用木板且为竖向木纹时，如果在浇筑混凝土前，没有通过浇水湿透木模板，则会导致木纹产生横向较大的膨胀，将混凝土池壁撑裂，从而导致池壁渗漏水，所以在进行混凝土浇筑之前，应该浇水将木模板湿透。在木模板适当间隔处设置八字安缝板。当木模板具有非常大的膨胀力时，可以挤出缝板，从而将模和混凝土的应力消除。