淺析蓄水池質量問題及加固處理方案

唐列俊

(陜西省寶雞峽引渭灌溉中心，陜西 咸陽 712000)

1 工程概況

秦嶺北麓某抗旱水源工程，項目主要建設內容為：新建2000 m3蓄水池6座，蓄水池幾何尺寸為20 m×27.8 m×4.25 m；蓄水池經過管道引流蓄水，鋪設PE引水管道7531 m，鋪設低壓灌溉引水暗管6500 m。池內蓄水通過放水暗管重力自流的方式進入農田灌溉，新增灌溉面積1200余畝。

蓄水池建設地點為秦嶺北麓坡積區，項目區區域地質概況為：地表上部為殘坡積粉土(Q4dl+el)，呈褐灰、褐黃色等雜色，手捏有滑膩感，土質以粉粒為主，刀切面較粗糙，中密，植物根孔發育，厚度為1.0 m～1.5 m；下部為中更新(Q2)洪積礫石黃土，根據工程地質調查，其厚度為大于10.0 m，礫石黃土呈淺紅、淺桔紅色，均質、粘粒含量較高，可搓成直徑1 mm～3 mm的土條，土壤可塑性較好，層內可見少量0.5 cm～1.5 cm的鈣質結核，分散出現，未見集中成層，呈硬塑狀，堅硬致密；底部為中元古界基巖，根據現場地形狀況推測，蓄水池建筑區地下水位埋深應大于15 m。工程施工過程中，建筑物基礎開挖后，蓄水池工程地基密實穩定，地基承載力能夠滿足建筑物荷載壓力以及安全穩定要求。

2 蓄水池建筑物設計

1)建筑物基礎設計：根據各蓄水池所處位置和各水池底部地質的具體情況，設計蓄水池建基面以下基礎分別采用換填1 m厚3∶7灰土或1 m厚砂卵石夯填。

2)蓄水池建筑物結構設計：施工圖采用《國家建筑標準設計圖集·矩形鋼筋混凝土蓄水池標準圖集》進行設計，施工圖去掉了標準圖集中池內立柱、連系梁、池壁肋梁等結構，水池底板、側墻鋼筋混凝土厚度均為25 cm，墻角、墻體與地板沒有擴大截面加固結構，底板在側墻外沒有外放。蓄水池為矩形，幾何尺寸為20 m×27.8 m×4.25 m，容積2000 m3。

3 工程施工過程和水池蓄水試驗

蓄水池施工過程中，施工單位嚴格按照設計圖紙進行了蓄水池地基處理和池體結構施工。鋼筋制安、混凝土澆筑質量、水池結構尺寸符合設計圖紙要求。

六座蓄水池工程完工后，經項目業主同意，項目施工單位在監理工程師的現場旁站下，對蓄水池開始進行注水蓄水試驗。1號、2號蓄水池在注水2.5 m水深時，經現場檢查，蓄水池無滲水、無裂縫，水池外壁干燥無潮濕。蓄水進行到第二天，1號水池水深達到3.8 m水深時，東西向布置的矩形蓄水池西北角和東北角墻體連接處出現開裂現象，長度27.8 m的北邊側墻向外傾斜。池壁破壞現象隨著池內水位升高迅速發展，西、東、南三邊墻體均出現微傾現象。池水通過池壁裂縫向外呈噴射狀滲漏，蓄水試驗人員立即關閉1號蓄水池進水閘門，停止蓄水試驗，并立即停止其余幾座蓄水池的注水試驗，放空正在注水的幾個蓄水池。

蓄水池結構破壞事故發生后，經建設、設計、監理、施工等單位商議，決定重建1號蓄水池。1號蓄水池重建施工已經完成，重建過程還是按照原設計圖紙進行了施工。鑒于1號蓄水池在蓄水試驗過程中出現的質量事故，參建各方對六座水池蓄水運行十分擔心，建成后的六座蓄水池空池閑置，是對項目投資的嚴重浪費，故需盡快制定出解決方案。

4 蓄水池發生工程質量事故的原因分析

剛剛建成的蓄水池，在蓄水試驗過程中就發生了池壁開裂破壞事故，是嚴重的工程質量事故，也是嚴重的安全事故。經過調查分析，查閱工程資料，詢問施工人員，發生這樣嚴重的質量問題，原因如下：

1)原設計方案存在缺陷，導致水池結構安全存在重大隱患。設計單位在水池結構設計時，采用了《國家建筑標準設計圖集·矩形鋼筋混凝土蓄水池標準圖集》進行了水池結構設計，但去掉了圖集中水池內立柱、拉梁等結構部分。水池底板、側墻鋼筋混凝土厚度均為25 cm，池壁墻體高度4.25 m，是純粹的薄殼式結構，側墻相連的墻角、墻體與地板位置沒有鋼筋混凝土結構斷面擴大的加固結構，底板在側墻外沒有外放，墻體沒有設置縱、橫向肋條。況且1號水池蓄水時已經發生了側墻墻角開裂事故，雖然做了拆除返工處理，但在返工重建時，仍然采用原設計圖紙進行施工，此種沒有任何加固設施的薄殼式結構，蓄水池建筑物結構強度不足，完工后的蓄水池本身存在安全風險。

2)底板沒有外放尺寸，地板與側墻采用90°直接連接，不利于4.25 m高的水池池壁側墻的豎向穩定；20 m～27.8 m長的池壁側墻無肋墻等補強措施，不利于池壁側墻的縱橫向穩定。

3)項目開工前，參建各方沒有對設計圖紙進行嚴格會審，圖紙會審深度不夠，對水池結構安全隱患認識不足。如果能在項目施工建設前，提前發現蓄水池設計圖紙結構安全方面存在的隱患和風險，或聘請有關建筑結構設計方面的專家詳細論證蓄水池的結構安全性和強度保證性，由設計單位盡早優化設計，加強水池結構安全措施，完全可以避免這樣的質量事故發生。

4)查看項目建設現場，設計、施工單位在項目設計和施工中對項目運行安全環境保障設計考慮和實施不足，水池四周池壁側墻外側土方回填不到位，局部沒有回填，側墻、底板完全外露，沒有形成有利于蓄水后的外圍土體抗力。六座蓄水池東、西、南三側均沒有坡面截水設施，沒有排水引流設施，遇暴雨或連陰雨時，坡面產流會在水池東、西、南三面夾槽內匯集，致使水池基礎浸泡下沉，或存在坡面產流切割破壞水池基礎的風險。

5 水池加固處理措施

蓄水池正常蓄水運行時，由于水池蓄水后，池壁要抵抗池內水壓力，產生向外的張引力，而水池放空后，池壁又要抵抗外側回填土壓力，池壁受力情況比較復雜，4.25 m的高度，20 m～27.8 m的跨度，25 cm的墻體壁厚，墻體結構安全存在風險。鑒于1號蓄水池蓄水試驗時已經發生的建筑物結構破壞事故，為了保證蓄水池的蓄水運行安全，對按照原設計圖施工，已經建成的六座蓄水池進行加固處理是十分必要的。

1)蓄水池側墻加固：由于蓄水池底板沒有外放尺寸，在池外加固處理工程量較大，施工難度也大，為了便于加固工程施工，加固處理工程應該在池內進行。在池壁內側池壁腰部補設兩條鋼筋混凝土連續橫梁、墻頂內側補設一條鋼筋混凝土連續頂梁，頂梁和腰部肋梁尺寸為30 cm×30 cm，在水池池壁內側按照4 m的間距，貼壁補設厚度30 cm的鋼筋混凝土梯形扶壁立柱，在池底墻根處補設和扶壁立柱底等寬的鋼筋混凝土底梁，補設的池壁肋梁、底梁和扶壁立柱相連，構成池壁內側的網格式加固結構。

2)對池壁側墻與側墻、側墻與池底連接部位，用鋼筋混凝土進行擴大截面加固。

3)加固處理時，鑿除加固部位的混凝土，鋼筋外露后，加固結構的鋼筋要和原池壁墻體和池底板內的鋼筋相連接，施工中可采取鉆孔植筋的方式。

4)在水池南面背靠的山坡和東、西兩個側面山坡上增設截水、排水以及引流工程。

5)在水池周圍設計部署環境整治和生態恢復工程。

6 結語

對蓄水池按照上述加固措施進行處理后，再次進行注水試驗，試驗過程及靜置后均未發現質量問題，后期運行中亦無其他缺陷，加固處理措施得到成功應用。可為類似案例提供借鑒。