关于超长钢筋混凝土水池设计若干方面探究

朱文静

（博天环境集团股份有限公司，湖北 武汉 430062）

在水处理工程中，超长钢筋混凝土水池是不可或缺的。设计超长钢筋混凝土水池时，如何处理好温度应力及收缩应力是重中之重。一旦在设计时考虑不周，水池就会发生渗漏，虽然裂缝的出现对承载力的影响有限，但会使水处理系统的处理能力大打折扣；渗漏严重时，甚至会使整个工程报废。在超长混凝土水池设计时，计算固然是必不可少的，但构造措施更为重要，本文对其中一些构造措施做了一些探讨。

1 伸缩缝

1.1 伸缩缝设置原则

在设置伸缩缝时，要遵循以下原则：第一，伸缩缝设置时，需考虑结构的整体布置，使分缝后的每个部分达到受力均衡；第二，在工作过程中，对于伸缩缝要做好严格的保护，不仅在强度、防腐性能、卫生状况要满足既定的要求，而且在耐温性能上，水密性能上，耐久性上也要得到保证；第三，伸缩缝的间距，要考虑到多方面的情况，其中包括温差，湿差，水池的形状，施工过程等各个因素的影响，而且，伸缩缝要在立面上通高设置；第四，伸缩缝的宽度，要依据实际的伸缩变形量来选择，但是总的来说，伸缩缝的宽度设置在30毫米到50毫米之间。

1.2 伸缩缝节点详图

图1 伸缩缝节点示意图

止水带，嵌缝材料，填缝板是伸缩缝的重要组成部分。根据止水带设定的方式，可分为埋入式和外贴式两种。如图1所示。

1.3 伸缩缝的主要组成材料

1.3.1 止水带

止水带是伸缩缝中最主要的隔水材料，其工作位置横跨伸缩缝而截断渗径。

止水带分为刚性止水带及柔性止水带。由于刚性止水带在接长时加工不便且变形时适应性差，目前已很少采用；柔性止水带主要由橡胶类材料制造，具有接长方便、对变形的适应性强，并易于加工成与混凝土咬接牢固的各类埋入式或外贴式止水带。

1.3.2 嵌缝板

嵌缝板的作用是在缝隙中作为嵌缝材料的支承材料，并防止缝外的砂砾和碎石等硬质材料进入缝隙中妨碍缝隙的张合变形。

嵌缝板的材料通常有发泡橡胶或塑料和软木质材料。

1.3.3 嵌缝材料

嵌缝材料的作用是封闭缝的表面，在伸缩缝表面形成防渗屏障。

由于嵌缝料对尺寸要求精度较高，因此目前一般采用注入器施工，用注入器施工的嵌缝料通常有聚硫橡胶、聚氨酯和硅胶等。

2 后浇带、膨胀加强带后浇带，膨胀加强带设置时，要注意以下这些问题：第一，后浇带或加强带应尽量设置在水池的中间，且间距不宜大于规范对伸缩缝的间距要求。第二，要分清楚后浇带和加强带之间的区别。后浇带是在带两侧先浇筑混凝土，待两侧混凝土浇筑45～60天后采用比两侧强度高一级的无收缩或微膨胀混凝土进行带内浇筑。膨胀加强带有三种，分别是连续式膨胀加强带、间歇式膨胀加强带和后浇式膨胀加强带，目前主要是采用连续式膨胀加强带。采取膨胀加强带措施的水池需在整个结构中添加膨胀剂，其中带内膨胀剂掺量一般为10%～12%（等量替代水泥），带外膨胀剂掺量一般为6%～8%（等量替代水泥）。第三，带宽一般为1～2m。为了大家更好的理解后浇带和加强带，图2展示了后浇带和膨胀加强带的节点。

图2 后浇（加强）带节点示意图

3 预应力混凝土结构

预应力结构要注意以下问题：第一，在超长混凝土水池的设计施工过程中，充分利用无粘结预应力技术，对易导致混凝土水池发生裂缝的应力和分布位置进行研究，在这些位置放入预应力钢筋，以此来防止裂缝的发展。在预应力发挥作用的过程中，还要利用补偿收缩的方法，这样可以使超长混凝土水池摆脱对伸缩缝的依赖。第二，在采用无粘结预应力技术的过程中，要利用高强度的钢筋材料以及高强度的混凝土。其具体施工如下：首先，对预应力钢筋进行锚固工作，这样可以使混凝土构件获得张拉力。其次，在无粘结预应力施工的过程中，没有穿筋灌浆的工序，也没有必要设置预留的空间，这样就使得整个工序简单化；再者，在处理预应力钢筋的过程中，电热张拉的方法和机械张拉的方法可以得到应用。为了使大家更好理解无粘结预应力混凝土的施工情况，图3予以展示。

图3 无粘结预应力混凝土施工图

4 比较三种方法的优缺点

4.1 设置伸缩缝。

优点：1）可以有效解决温度应力和混凝土构件产生的伸缩应力的问题，2）可以让每个个体受力明确，3）适用范围广，能够适应各类的水池。

缺点；1）止水带一般采用橡胶制成，在使用一段时间后，由于橡胶老化及伸缩缝两侧的不均匀沉降导致止水带的破损，使设置止水带的地方经常发生渗漏，在高温水池中发生概率更大，而且由于止水带无法更换，一旦发生止水带破损导致的渗漏，很难处理；2）结构的整体性能差，无法适应复杂构筑物及地质情况。在水池设计时，仅9度区需考虑抗震计算，而在这方面的抗震性能达不到高标准。。

4.2 后浇带或膨胀加强带

优点：1）避免了伸缩缝，使得结构的整体性能增强。2）解决了混凝土的收缩应力。

缺点：1）后浇带施工周期长，且后浇带需放置45～60天后再施工，这样使带内经常有难以清除的建筑垃圾，且在浇筑后浇带时，需对两侧混凝土凿毛，不方便施工；2）后浇带浇筑后，通常会在带两侧形成两道通长的施工缝，常常成为渗漏的重灾区。3）膨胀加强带没有后浇带的缺点，但造价较高。4）这两种方法无法解决温度应力的问题，温度应力还是需要通过计算解决。这就导致其只能够用在温差较小的水池中。

4.3 预应力技术

优点：1）水池的抗震性，整体性，耐久性大幅度提高；2）利用无缝技术，解决了渗漏的问题；3）适用于各种类型的水池。

缺点：1）由于是新兴技术，对施工技术的要求比较高；2）水池壁厚较薄，不便于锚具的固定，3）工程的投资金额较大。

结语

综上所述，在超长混凝土水池的设计过程中，要根据实际的情况选用不同的方法，或将几种方法结合起来，才能使超长钢筋混凝土水池的设计达到使用要求，避免出现过大的裂缝，并获得比较好的经济效益。

［1］SH/T 3132-2002，石油化工钢筋混凝土水池结构设计规范［S］.

［2］DL/T 5215-2005，水工建筑物止水带技术规范［S］.

［3］CECS 117: 2000，给水排水工程混凝土构筑物变形缝设计规程［S］.

［4］JGJ T92-1993，无粘结预应力混凝土结构技术规范［S］.

[5] 给水排水工程结构设计手册（第二版）[M].北京：中国建筑工业出版社.

[6] 卞延彬，余建兴，刘志刚，张成有.预应力技术在大型水池中的应用[J].中国给水排水，2005（11）.