给排水工程超长不设缝水池的结构设计和施工

张晓杰 汪俊澎

浙江省建工集团有限责任公司 浙江杭州 310000

1 市政给排水工程超长不设缝水池的设计内容

当水池运行且处在超长运行状态的时候，如果结构设计中未对其实施设缝处理，会导致其出现开裂问题。不设缝设计的时候，可使用混凝土后浇筑带的方式解决裂缝的问题，如果其长度比较大，就要增加后浇筑带本身的轻度，使用预应力施工技术等对施工作业进行有效完善。如果超长水池可能出现温度裂缝，则需要对后浇筑带宽度进行合理设置，使其宽度始终都保持在大约1.5m，并且其上下的浮动数值不宜大于0.5m，其两端完成混凝土浇筑施工作业之后，需要冷却养护大概两个月的时间，两个月之后实施二次浇筑，强化水池本身的完整性。使用这样的方式，能够有效降低季节、气候等诸多因素对水池的影响，降低拉应力方面的变化，如果其难以对季节性变化的拉应力相关问题进行有效处理，水池会伴随时间的推移而逐渐出现裂缝问题。

2 设计及施工

2.1 工程概况

某水池总高12.8-17.45m，平面尺寸59.27m×76.55m。集水池部分地面以上高7.80m，地面以下高5.0m；吸水井部分地面以上高7.7m，地面以下高9.75m。在顶板、地面池壁上作保温处理，池中一共存在导流墙7道，整体结构的安全级别Ⅱ级，具有Ⅷ度抗震烈度，使用寿命为50年。底板位于卵石层，吸水井局部位于粉质黏土层。卵石层承载力300kPa，粉质黏土层承载力150kPa。

2.2 方案的分析比较

①设缝方案。作为常规结构方案，在水池的长侧，设计伸缩缝2道，在短侧设计伸缩缝1道。在整个池体当中，一共存在6个部分，分别设置池壁、水池顶、底板。②无顶板缝方案。在结构顶部注意设下必要的预应力筋，顶板不留伸缩缝，在池壁、底板处设有变形缝。③不设缝超长方案。在顶部设下预应力筋，顶板不留伸缩缝，池壁、底板设下必要的后浇带、滑动层等。

（1）设缝方案。在本方案当中，优势就是具有很成熟的设计、施工专业技术，且没有进行特殊处理，整体施工相对便捷，而且施工速度很快。但是，在钢筋混凝土类型的水池中，一般应控制伸缩缝为15-30m，所以本方案必须设多道伸缩缝，却有增大构造复杂度、引起伸缩缝漏水或无法修复等现象。

（2）不在顶板设缝的方案。在本方案当中，通过预应力结构，可妥善处理水荷载下的抗裂现象。作为必要的挡墙结构设施，结构顶板、壁等的施工可视为滑动支座，以改善张拉预应力，但在使用中需要更改为固定连接方式。其中的优势是无须在池内设下阻水墙体，并不降低水流标准条件要求。但是在下部有分块，且不同分块的质量、沉降均不相同，并且在温度变化时还会变形，而形成池壁弯矩。整体优点就是池体内不必设阻水墙体，并且具有较小的变形量。但是在温度改变下顶板变形会引起池壁附加弯矩，并且伸缩缝的设置也会延长工期、提升造价。

（3）不设缝超长方案。在国内处理大规模结构内部温度应力缺陷中，主要采取的是“抗”“放”“调”。“抗”指的是按混凝土强度基本性能及结构配筋率，提升允许抗拉力或整体的抗压应变值。此外，借助内部预压应力及混凝土收缩力，则可与受拉变形相抵，增大温度影响严重处强度。“放”指的就是创设永久性质的伸缩缝，避免温度压力带来影响，减少结构变形量大小。“调”指的是综合“抗”与“放”，利用混凝土配比设计、使用添加剂、预留施工缝、控制工艺、及时养护等，来减小水池变形量。就温度应力很大的地方，需要设必要的预应力钢筋，提升总的强度。

2.3 不设缝水池超长结构施工

（1）滑动层设在底板下面。当底板施工开始前，宜在下面设好滑动层。具体做法：将厚20mm的细砂干铺在两层塑料（聚乙烯）布间，控制滑动层宽约超过底板1m。这种塑料聚乙烯膜的物理力学基础性能指标大概就是：0.91-0.94kg/m2的密度、23.71MPa的拉伸强度、780%的极限拉伸率、1.9%的热处理变化率、纵横73.9N/mm与58.6N/mm的直角裂开强度、70℃的软化维卡温度、-60℃的脆化温度。基于细砂组合而成干细砂层，并注意细度模数大小控制在1.6-2.2，泥含量不超1%。

（2）规划后浇带。从水池内部的底板、池壁，顺竖向陆续沿水平向设下两道结构后浇带，后浇带宽宜为1.0m，无需切断后浇带里面的钢筋。当结构两侧混凝土浇筑结束42d后，方可开始后浇带作业，且要在顶板建设完14d才可再施工。建设步骤：经由底板一直到池壁完成施工作业，针对后浇带，还须掺些微膨胀剂，在低温段浇筑完成后浇带。

（3）顶板施工。在该水池结构中，顶板起到了关键的作用，除了是形成整个池体的关键所在外，还承担着内水荷载与温度拉力。在整个计划中，宜基于有效的构造，注意在建设中连接顶板及池壁，并在投入使用后与池壁固定。通过C40、S6建设好顶板结构，其中使用的钢筋主要通过φs15.2预应力筋形成钢绞低松弛线。同时，还须使用强度足够的HRB400非预应力筋。采用高密聚乙烯外包材料，在张拉端使用上筒式圆套夹片之类的锚具，并布设必要的凹进表面，把结构挤压锚用到固定的下埋端。顺着隔墙方向，统一布下基本无黏结性质的预应力筋，顺着隔墙直线方向展开。针对预应力无黏结钢筋，进行二次张拉。如若混凝土强度为50%的设计强度，宜张拉该预应力筋结构，一直到50%的应力处。如果混凝土与设计强度一致，宜开始张拉预应力筋结构，一直到103%的应力。在顶板浇筑内，从各个方向均有设后浇带两道，并在等同地方及底板处设下后浇带。在首次张拉预应力时，宜控制施工后浇带与四周混凝土一起上升至设计强度的1/2。

3 结语

综上所述，伴随人们需求的逐步提升，不设缝超长结构在市政工程中应用越来越广泛，并取得了理想的效果。针对给排水工程，从施工期限、结构耐久性、社会经济效益出发，开展设计、施工作业，打造出优质的不设缝超长水池。在大规模给水排水体系内广泛应用超长水池，及时处理好伸缩水池中的渗透问题，优化水池功能，增强运行效果。