關于超長鋼筋混凝土水池設計若干方面探究

朱文靜

（博天環境集團股份有限公司，湖北 武漢 430062）

在水處理工程中，超長鋼筋混凝土水池是不可或缺的。設計超長鋼筋混凝土水池時，如何處理好溫度應力及收縮應力是重中之重。一旦在設計時考慮不周，水池就會發生滲漏，雖然裂縫的出現對承載力的影響有限，但會使水處理系統的處理能力大打折扣；滲漏嚴重時，甚至會使整個工程報廢。在超長混凝土水池設計時，計算固然是必不可少的，但構造措施更為重要，本文對其中一些構造措施做了一些探討。

1 伸縮縫

1.1 伸縮縫設置原則

在設置伸縮縫時，要遵循以下原則：第一，伸縮縫設置時，需考慮結構的整體布置，使分縫后的每個部分達到受力均衡；第二，在工作過程中，對于伸縮縫要做好嚴格的保護，不僅在強度、防腐性能、衛生狀況要滿足既定的要求，而且在耐溫性能上，水密性能上，耐久性上也要得到保證；第三，伸縮縫的間距，要考慮到多方面的情況，其中包括溫差，濕差，水池的形狀，施工過程等各個因素的影響，而且，伸縮縫要在立面上通高設置；第四，伸縮縫的寬度，要依據實際的伸縮變形量來選擇，但是總的來說，伸縮縫的寬度設置在30毫米到50毫米之間。

1.2 伸縮縫節點詳圖

圖1 伸縮縫節點示意圖

止水帶，嵌縫材料，填縫板是伸縮縫的重要組成部分。根據止水帶設定的方式，可分為埋入式和外貼式兩種。如圖1所示。

1.3 伸縮縫的主要組成材料

1.3.1 止水帶

止水帶是伸縮縫中最主要的隔水材料，其工作位置橫跨伸縮縫而截斷滲徑。

止水帶分為剛性止水帶及柔性止水帶。由于剛性止水帶在接長時加工不便且變形時適應性差，目前已很少采用；柔性止水帶主要由橡膠類材料制造，具有接長方便、對變形的適應性強，并易于加工成與混凝土咬接牢固的各類埋入式或外貼式止水帶。

1.3.2 嵌縫板

嵌縫板的作用是在縫隙中作為嵌縫材料的支承材料，并防止縫外的砂礫和碎石等硬質材料進入縫隙中妨礙縫隙的張合變形。

嵌縫板的材料通常有發泡橡膠或塑料和軟木質材料。

1.3.3 嵌縫材料

嵌縫材料的作用是封閉縫的表面，在伸縮縫表面形成防滲屏障。

由于嵌縫料對尺寸要求精度較高，因此目前一般采用注入器施工，用注入器施工的嵌縫料通常有聚硫橡膠、聚氨酯和硅膠等。

2 后澆帶、膨脹加強帶后澆帶，膨脹加強帶設置時，要注意以下這些問題：第一，后澆帶或加強帶應盡量設置在水池的中間，且間距不宜大于規范對伸縮縫的間距要求。第二，要分清楚后澆帶和加強帶之間的區別。后澆帶是在帶兩側先澆筑混凝土，待兩側混凝土澆筑45～60天后采用比兩側強度高一級的無收縮或微膨脹混凝土進行帶內澆筑。膨脹加強帶有三種，分別是連續式膨脹加強帶、間歇式膨脹加強帶和后澆式膨脹加強帶，目前主要是采用連續式膨脹加強帶。采取膨脹加強帶措施的水池需在整個結構中添加膨脹劑，其中帶內膨脹劑摻量一般為10%～12%（等量替代水泥），帶外膨脹劑摻量一般為6%～8%（等量替代水泥）。第三，帶寬一般為1～2m。為了大家更好的理解后澆帶和加強帶，圖2展示了后澆帶和膨脹加強帶的節點。

圖2 后澆（加強）帶節點示意圖

3 預應力混凝土結構

預應力結構要注意以下問題：第一，在超長混凝土水池的設計施工過程中，充分利用無粘結預應力技術，對易導致混凝土水池發生裂縫的應力和分布位置進行研究，在這些位置放入預應力鋼筋，以此來防止裂縫的發展。在預應力發揮作用的過程中，還要利用補償收縮的方法，這樣可以使超長混凝土水池擺脫對伸縮縫的依賴。第二，在采用無粘結預應力技術的過程中，要利用高強度的鋼筋材料以及高強度的混凝土。其具體施工如下：首先，對預應力鋼筋進行錨固工作，這樣可以使混凝土構件獲得張拉力。其次，在無粘結預應力施工的過程中，沒有穿筋灌漿的工序，也沒有必要設置預留的空間，這樣就使得整個工序簡單化；再者，在處理預應力鋼筋的過程中，電熱張拉的方法和機械張拉的方法可以得到應用。為了使大家更好理解無粘結預應力混凝土的施工情況，圖3予以展示。

圖3 無粘結預應力混凝土施工圖

4 比較三種方法的優缺點

4.1 設置伸縮縫。

優點：1）可以有效解決溫度應力和混凝土構件產生的伸縮應力的問題，2）可以讓每個個體受力明確，3）適用范圍廣，能夠適應各類的水池。

缺點；1）止水帶一般采用橡膠制成，在使用一段時間后，由于橡膠老化及伸縮縫兩側的不均勻沉降導致止水帶的破損，使設置止水帶的地方經常發生滲漏，在高溫水池中發生概率更大，而且由于止水帶無法更換，一旦發生止水帶破損導致的滲漏，很難處理；2）結構的整體性能差，無法適應復雜構筑物及地質情況。在水池設計時，僅9度區需考慮抗震計算，而在這方面的抗震性能達不到高標準。。

4.2 后澆帶或膨脹加強帶

優點：1）避免了伸縮縫，使得結構的整體性能增強。2）解決了混凝土的收縮應力。

缺點：1）后澆帶施工周期長，且后澆帶需放置45～60天后再施工，這樣使帶內經常有難以清除的建筑垃圾，且在澆筑后澆帶時，需對兩側混凝土鑿毛，不方便施工；2）后澆帶澆筑后，通常會在帶兩側形成兩道通長的施工縫，常常成為滲漏的重災區。3）膨脹加強帶沒有后澆帶的缺點，但造價較高。4）這兩種方法無法解決溫度應力的問題，溫度應力還是需要通過計算解決。這就導致其只能夠用在溫差較小的水池中。

4.3 預應力技術

優點：1）水池的抗震性，整體性，耐久性大幅度提高；2）利用無縫技術，解決了滲漏的問題；3）適用于各種類型的水池。

缺點：1）由于是新興技術，對施工技術的要求比較高；2）水池壁厚較薄，不便于錨具的固定，3）工程的投資金額較大。

結語

綜上所述，在超長混凝土水池的設計過程中，要根據實際的情況選用不同的方法，或將幾種方法結合起來，才能使超長鋼筋混凝土水池的設計達到使用要求，避免出現過大的裂縫，并獲得比較好的經濟效益。

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