超長鋼筋混凝土水池的結構設計

楊 雨

(同濟大學建筑設計研究院(集團)有限公司，上海 200092)

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超長鋼筋混凝土水池的結構設計

楊 雨

(同濟大學建筑設計研究院(集團)有限公司，上海 200092)

介紹了目前給排水工程中超長鋼筋混凝土水池結構設計時常用的處理方法，并以兩座已建改良AAO池為例，論述了混凝土外加劑、開裂引發縫和連續式膨脹加強帶三種處理方法在工程中的應用技術，以供參考。

鋼筋混凝土水池，給排水工程，外加劑，膨脹加強帶

0 引言

隨著社會發展和水處理工藝水平的提高，作為城市基礎配套設施，市政給排水工程的規模也日益增大，大型水池的出現越來越多。我國規范規定[1,2]，當現澆鋼筋混凝土矩形水池長、寬較大時，應設置伸縮縫；當地基為巖基時，伸縮縫最大間距15 m，若為地下式或有保溫措施，最大間距20 m；當地基為土基時，伸縮縫最大間距20 m，若為地下式或有保溫措施，最大間距30 m。目前，給排水工程中主要水處理構筑物的尺寸經常超過規范限值，結構設計時通常采用以下三種方法。

1 超長水池的處理方法

1.1 使用混凝土外加劑

當鋼筋混凝土水池超長，向混凝土中添加用于超長無縫結構的高效抗裂膨脹型添加劑以抵抗溫度應力，可適當增大伸縮縫間距。混凝土摻入膨脹劑后成為補償收縮混凝土，其自應力值較小，一般為0.2 MPa～0.7 MPa，主要用于補償因混凝土收縮產生的拉應力、提高混凝土抗裂性能和改善變形性能[3]。添加膨脹劑后的補償收縮混凝土，在水中養護14 d的限制膨脹率2.0×10-4，水中養護14 d轉空氣中養護28 d的限制膨脹率-3.0×10-4[4]。采用補償收縮混凝土的鋼筋混凝土水池不需設縫，結構整體性好，施工難度小，工期短。膨脹型添加劑的選用方案和配比應由添加劑供應商根據產品性能和試驗結果確定，并由添加劑供應商提供質量及使用效果的保證。混凝土施工前編制專項施工方案，施工單位或混凝土攪拌站根據產品供應商推薦的外加劑摻量按照設計要求進行試配，確定其最佳摻量值。我院工程經驗表明，當鋼筋混凝土水池長度不超過50 m時，采用此方法工程效果良好。

1.2 設置開裂引發縫

當鋼筋混凝土水池超長，根據內部隔墻及頂板布置等，在縱、橫向貫通設置一條或幾條伸縮縫或開裂引發縫。水池對水密性要求較高，開裂引發縫作為一種不完全收縮縫，在已有工程應用中效果良好。與伸縮縫不同，開裂引發縫在設縫處混凝土、鋼筋均不中斷，通過在表面形成凹槽口和中間設置止水帶以削弱結構斷面，結構在發生收縮變形時設縫斷面受拉造成的應力集中使斷面開裂易于出現在此部位，同時因該處止水帶和表面凹槽口填縫料的存在而不致發生滲漏[5]。

1.3 設置膨脹加強帶[3]

當鋼筋混凝土水池長度超過60 m時，需設置后澆帶或膨脹加強帶。采用后澆帶時，后澆混凝土部分需在兩側混凝土澆筑完成42 d后方可施工，且后澆帶混凝土養護時間不少于28 d。綜合考慮工期要求、施工降水、經濟等因素，實際工程中通常采用連續式膨脹加強帶代替后澆帶的做法，即混凝土連續澆筑，不需分段。為有效發揮膨脹效果，增加水池長度方向膨脹量值，膨脹加強帶帶寬較大，通常設為2 m，帶內鋼筋不中斷；為提高抵御收縮應力的能力，帶內另附加部分鋼筋。施工時膨脹加強帶兩側采用密孔鐵絲網妥善支撐，以將帶內混凝土與帶外混凝土分開。膨脹加強帶內、外均采用補償收縮混凝土，帶內混凝土設計強度等級比帶外提高一級，并需滿足水中養護14 d的限制膨脹率2.5×10-4，水中養護14 d轉空氣中養護28 d的限制膨脹率-2.0×10-4。當鋼筋混凝土水池長度超過120 m時，采用間歇式或后澆式膨脹加強帶，分別設有一道或兩道施工縫，施工縫斷面中部需橫置鋼板止水帶。與采用普通后澆帶相比，間歇式或后澆式膨脹加強帶應采用補償收縮混凝土，施工工期相應可縮短，需根據現場實際情況確定。

2 工程實例

下面以兩個工程為例，分別論述外加劑、開裂引發縫和膨脹加強帶在超長鋼筋混凝土水池中的應用。目前這兩個項目均施工完成并已投入使用，運行時間2年～3年，工程效果良好，均未出現水池滲漏等問題。

2.1 工程實例一

廣東某污水處理廠二期擴建工程改良AAO池，敞口式，頂部局部設置1.50 m寬走道板，水池平面尺寸55.30 m×58.00 m，池高6.90 m，埋深3.85 m，因水處理工藝需要，以中間縱向隔墻為中心，水池上、下兩部分呈對稱分布。結構設計時，水池55.30 m長度方向中部設置一道開裂引發縫，即劃分為(29.2+26.1)m，水池58.00 m寬度方向上、下各設置一道開裂引發縫，即劃分為(15.0+28.0+15.0)m，開裂引發縫的平面設置如圖1所示。水池頂板、壁板和底板開裂引發縫的具體做法如圖2所示。

2.2 工程實例二

銀川某新區污水處理廠一期工程改良AAO池，池頂密封鋼筋混凝土板，上覆500 mm厚種植土，局部開孔。水池平面尺寸74.90 m×49.40 m，池高6.80 m，埋深2.60 m。縱向長度超過60 m，需設置膨脹加強帶或后澆帶。水池內部相鄰隔墻跨度較大(約9 m)，避開池底傘形立式攪拌機設備，池內設置400 mm×400 mm鋼筋混凝土柱將跨度減小為4 m～6 m，通過設置縱、橫向鋼筋混凝土梁將水池頂板劃分為若干單、雙向板，經計算板厚200 mm滿足要求。考慮池頂縱、橫向鋼筋混凝土梁較多，整個水池采用用于超長無縫結構的高效抗裂膨脹型添加劑，并沿水池縱向中部設置一道2 m寬連續式膨脹加強帶，即劃分為(35.15+2.00+37.75)m。

膨脹加強帶的平面位置見圖3，具體做法見圖4。

3 結語

目前超長鋼筋混凝土水池的出現越來越多，本文介紹了超長水池設計時三種常見的處理方法，并以兩座已建改良AAO池為例，詳細論述了混凝土外加劑、開裂引發縫和連續式膨脹加強帶的工程應用。隨著市政工程規模日益擴大，超長結構處理措施有待于繼續深入研究并應用于工程實踐。

[1] GB 50069—2002，給水排水工程構筑物結構設計規范[S].

[2] CECS 138:2002，給水排水工程鋼筋混凝土水池結構設計規程[S].

[3] JGJ/T 178—2009，補償收縮混凝土應用技術規程[S].

[4] GB 50119—2013，混凝土外加劑應用技術規范[S].

[5] 《給水排水工程結構設計手冊》編委會.給水排水工程結構設計手冊[M].第2版.北京：中國建筑工業出版社，2010.

Structural design of the super-long reinforced concrete pond

Yang Yu

(TongjiUniversityArchitecturalDesign(Group)Co.,Ltd,Shanghai200092,China)

The paper introduces the common treatment methods for the structural design of the super-long reinforced concrete pool in the water-supply and drainage project, and indicates the application technique of the three treatments with the concrete additives, joints caused by cracks, and continuous expansion reinforcing band, so as to provide some reference.

reinforced concrete pool, water-supply and drainage project, additive, expansion reinforcing band

1009-6825(2017)07-0031-02

2016-12-13

楊 雨(1982- )，女，工程師

TU318

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