污水池結構設計中裂縫出現的原因及對策

孔江濤

河南省國龍置業有限公司（450000）

污水池結構設計中裂縫出現的原因及對策

孔江濤

河南省國龍置業有限公司（450000）

對于鋼筋混凝土污水池來講，裂縫嚴重影響其使用功能及結構耐久性。這里從結構設計、材料選擇、施工工藝及后期使用幾個方面介紹了裂縫產生的原因及預防方法。

0概述

隨著經濟的發展，工業廢水及生活污水量日益增加，為適應城市建設和經濟發展的需要，提高城市環境質量，進一步有效改善城區投資環境和居民生活條件，實現可持續發展，作為城市基礎設施的污水處理廠規模也日益增大。污水處理池是污水廠水處理重要組成部分。在調查中，水池裂縫普遍存在，裂縫的存在勢必影響結構使用功能，降低使用年限。國家規范對污水池裂縫限值較為嚴格，因此，裂縫控制貫穿于污水池的結構設計、施工及使用當中。

1　裂縫的分類

1）受荷裂縫：受荷裂縫鋼筋混凝土結構在外界荷載或外力作用下因變形而產生的裂縫。這種裂縫常出現于混凝土受拉區，特別是對于污水池，腐蝕性介質腐蝕鋼筋，結構承載力下降，容易出現受荷裂縫。鑒于水池所受荷載的多樣性，設計中對荷載的疏忽、工況組合的考慮不周以及后期使用不當是造成受荷裂縫的主要原因。

2）溫度裂縫：溫度裂縫是由于混凝土的內外溫度差產生應力或應變，這種應力或應變會受到外部和內部的不同約束，從而導致應力超過混凝土極限抗拉強度而產生程度不一的裂縫。混凝土的水化熱、干縮變形、外部約束、環境溫度差過大是導致此類裂縫的主要原因［1］。

3）沉降裂縫：沉降裂縫是由于地基的不均勻沉降導致基底反力分布發生變化，從而產生附加應力導致池體產生裂縫。地基土的壓縮系數不均勻，上部結構類型不同、池體荷載分布不均勻、地表水的浸入、周圍大范圍的土方開挖等外界因素都可能導致池體的不均勻沉降而產生裂縫。

4）腐蝕裂縫：腐蝕裂縫在實際工程中并不少見，卻往往被忽視，此種裂縫最常見的原因是由于氯離子的滲透或混凝土碳化造成混凝土剝落引發深度腐蝕，進而引發其他類型的裂縫，從而造成池體強度降低而發生破壞。對于污水處理池，此類腐蝕介質的來源可能來自要處理的污水，也可能來自地下土或地下水［2］。筆者曾接觸過一個污水處理項目，地質資料（見表1和表2）顯示，該項目地下水和地下土均具有強腐蝕性，在設計期限內，對污水池結構的耐久性將是一個非常大的考驗。

5）其他裂縫對于地下式水池，地下水升高導致池體上浮而產生的裂縫也不容忽視，這種情況在正常使用和施工期間均需特別注意。在施工期間，池頂覆土需及時覆蓋。在汛期，當監測到的水位超過設計抗浮水位時，需及時采取降水排水措施，以防池體上浮而發生開裂。

表1　場地地下水對混凝土結構的腐蝕性評價

2　裂縫的預防

2.1受荷裂縫

首先，在設計階段進行準確計算，滿足規范要求。實現準確計算的前提是要準確掌握設計資料，包括地質資料以及在施工、試水階段對荷載工況的準確把握（例如機械設備荷載、運輸車輛荷載和地面堆載等），對水池結構進行整體計算分析，確保計算模型與實際工作狀況一致。其次，可以采取一些構造措施，例如在池壁、池底拐角位置設置水平和豎向腋角及附加構造鋼筋來減少應力集中，在受力較大部位鋼筋采用焊接接頭形式、開洞處配置加強鋼筋等措施降低裂縫發生的可能性。

表2　按環境類型土對混凝土結構的腐蝕性評價

2.2溫度裂縫

在材料選擇時，需對材料的規格級別和混凝土配比提出較高要求，選擇合適的水泥產品并嚴格控制用量，減少混凝土水化熱，合理控制骨料級配，必要時可適當添加外加劑，減少混凝土拉應力；提高施工工藝，加強混凝土早期養護，提高混凝土抗拉強度；結合合理的構造措施，選擇直徑較小的鋼筋，適當縮小鋼筋間距，當保護層厚度較大時，可以配置適量的鋼筋，以減少溫度裂縫的發生［3］。

2.3沉降裂縫

工藝上應選取合適的水池體型和平面，盡力避免平面不規則或高差太大；設計時應認真分析地質資料，預估水池結構地基的沉降值，選取合適的基礎形式并作好沉降觀測；由于伸縮縫的構造措施復雜，施工及使用階段容易出現沉降裂縫，因此，可以設置后澆帶或者膨脹加強帶的措施，減少伸縮縫的設置。

2.4腐蝕裂縫

設計時需要根據規范要求嚴格控制裂縫寬度，增加保護層厚度。施工時嚴格控制混凝土的水灰比，加強振搗，提高混凝土澆筑質量（密實度），并且嚴格控制含氯鹽外加劑的摻合量。還需嚴格執行規范所要求的防腐措施（如《工業建筑防腐蝕設計規范表》6.1.5明確了污水池內表面的防腐蝕措施），也可進行專門試驗確定防腐措施。伸縮縫、洞口和預埋套管等位置應注意防腐處理。

對于凍脹等因素引起的混凝土裂縫，冬季施工時需采取一定的抗凍設計和保溫措施，以保證施工質量以及污水池的正常使用。

3　結語

造成污水池結構裂縫的因素是多樣和復雜的，在具體的工程中，必須考慮好各種不利因素，嚴格設計，合理選擇材料，采取先進的施工工藝，精心養護，合理使用，才能將污水池裂縫控制在允許的范圍內，從而保證污水池工程在設計年限內甚至超過設計年限。

［1］GB 50069-2002，給水排水工程構筑物結構設計規范［S］.

［2］GB50046-2008，工業建筑防腐蝕設計規范［S］.

［3］李之雷，柏紅要，趙華寧.鋼筋混凝土水池設計中的裂縫控制［J］.工業建筑，2010，40（增刊）.