對(duì)水池構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)看法

鄧 兵

武漢日新科技股份有限公司 湖北 武漢 430000

1 前言

水池在土建工程中，對(duì)于給水排水來說至關(guān)重要，直接影響著構(gòu)筑物的水處理，水池構(gòu)筑物的經(jīng)費(fèi)占土建工程造價(jià)的65%以上。水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案對(duì)水池的造價(jià)有重要的影響，如何因地制宜，合理選擇適合當(dāng)?shù)氐乃卦煨鸵约敖Y(jié)構(gòu)布局的科學(xué)性，對(duì)水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來說至關(guān)重要。水池構(gòu)筑物工作不僅關(guān)乎土建工程的發(fā)展，而且在土建工程中也占據(jù)相當(dāng)大的一部分，水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性也與工程款的使用方向密切相關(guān)。文章針對(duì)水池構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題進(jìn)行分析探究，找出合理的設(shè)計(jì)方案，不斷更新設(shè)計(jì)，在保證滿足工藝需求的同時(shí)，也能兼顧安全經(jīng)濟(jì)性。

2 水池構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的幾個(gè)問題

結(jié)合水池構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與筆者實(shí)地考察的親身經(jīng)歷，筆者認(rèn)為，水池的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的主要問題有以下幾個(gè)方面：

2.1 池壁設(shè)計(jì)方案考慮不完善

水池池壁是水池的邊界，一方面承受來自水池內(nèi)的水壓，另一方面承受水池之外土的側(cè)向壓力以及地下水壓的側(cè)向壓力。在進(jìn)行水池設(shè)計(jì)過程中，現(xiàn)行的水池池壁設(shè)計(jì)方案缺乏對(duì)池壁裂縫的多工況場(chǎng)景分析。導(dǎo)致水池池壁出現(xiàn)裂縫的設(shè)計(jì)方面的因素主要有一下幾點(diǎn)：（1）設(shè)計(jì)時(shí)候未考慮溫度應(yīng)力；（2）未考慮混凝土凝固收縮；（3）未考慮最不利工況的組合；（4）選擇的池壁結(jié)構(gòu)體系存在問題；（5）對(duì)施工縫處的防滲防裂設(shè)計(jì)不合理；（6）對(duì)超長(zhǎng)水池膨脹加強(qiáng)帶、后澆帶的設(shè)置不合理；（7）結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)未按環(huán)境等級(jí)考慮裂縫的控制等級(jí)；（8）水池設(shè)計(jì)時(shí)候混凝土防滲等級(jí)的選擇不準(zhǔn)確；（9）內(nèi)池壁兩側(cè)是否對(duì)稱注水試驗(yàn)或者分格注水試驗(yàn)；（10）池壁與頂板及底板交接處是否合理加腋處理；（11）池壁與池壁交接處是否合理加腋處理；（12）伸縮縫的設(shè)置位置及設(shè)計(jì)的不合理性；以上這些問題在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中考慮不完善均會(huì)造成水池池壁出現(xiàn)裂縫超標(biāo)，從而導(dǎo)致水池滲漏，很多工業(yè)廠區(qū)、化工廠區(qū)、自來水廠、污水處理廠如果出現(xiàn)滲漏的現(xiàn)象就會(huì)造成水土污染，影響周邊生活的人員的生命健康。

2.2 水池抗浮考慮不完善

對(duì)于許多建設(shè)在地下水位較高的水池以及一些全埋地水池、半地埋水池，設(shè)計(jì)師應(yīng)該充分考慮到地下水的水位變化對(duì)水池的不利影響，設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮水池整體抗浮與局部抗浮。

2.3 防滲漏問題

水池最重要的功能之一就是水處理，在此過程中，水池的狀態(tài)大多數(shù)時(shí)候是處于有水狀態(tài)的，在此情況下的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是帶裂縫工作的，一旦裂縫寬度超過規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其裂縫的允許值，就會(huì)出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。

2.4 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總體原則出現(xiàn)偏差

混凝土水池開裂是最為常見的問題之一，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中最好結(jié)合全球先進(jìn)的設(shè)計(jì)思想，結(jié)合水池的使用場(chǎng)景，選擇合適的建筑防水形式和防腐形式，必須執(zhí)行“高標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)要求”的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，同時(shí)消除主觀因素對(duì)結(jié)構(gòu)的不良效應(yīng)，選擇最合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，均衡設(shè)計(jì)與施工兩方面的安全性與經(jīng)濟(jì)性。此外，考慮到水池的超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，選擇科學(xué)合理的方式方法在最大程度上降低工程成本，為長(zhǎng)時(shí)間的使用壽命奠定堅(jiān)厚的基礎(chǔ)。

水池的主要結(jié)構(gòu)是池墻與底板，總體大致上可分為地面以下、地面以上、地上地下各一半三種埋深形式。設(shè)計(jì)工程師在對(duì)水池進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，專業(yè)的人員應(yīng)根據(jù)場(chǎng)地進(jìn)行全方位、多角度的實(shí)地考察，收集相關(guān)數(shù)據(jù)并輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬操作，結(jié)合同行業(yè)的多年設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，嘗試多種可能并從中選擇最佳的設(shè)計(jì)方案。

3 水池構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾個(gè)要點(diǎn)

針對(duì)以上筆者所分析的水池筑建物在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的幾方面問題，筆者認(rèn)為，設(shè)計(jì)方案的完善應(yīng)該從以下方面著手，進(jìn)而對(duì)水池建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作進(jìn)行有效提升，從水處理工藝設(shè)計(jì)技術(shù)出發(fā)，抓住結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中容易出錯(cuò)的地方、充分解讀地勘報(bào)告并實(shí)地考察，這樣就能保證前期設(shè)計(jì)時(shí)候的資料輸入的正確性和完整性。從而解決水池設(shè)計(jì)中最容易出錯(cuò)的抗浮問題和滲漏問題。

3.1 解決水池抗浮問題

水池抗浮設(shè)計(jì)優(yōu)先考慮的是自重抗浮，綜合考慮池體埋深較淺，在水池自身重量與當(dāng)?shù)氐牡叵滤×ο嗖顭o(wú)幾的時(shí)候，就選擇使用該種方案。當(dāng)?shù)厮惠^高，水浮力大出水池自重很多時(shí)候，就要考慮底板配重抗浮或者底板拉錨抗浮。

第一種方法是通過加大池墻或者底板的厚度，以此來大幅度增加自身重量，雖然截面增加了，并且增加了混凝土的使用量，但相應(yīng)的可以減少鋼筋使用數(shù)量，這樣操作不僅水池建造的成本增加不大，而且大大提高了結(jié)構(gòu)的整體剛度，而且施工簡(jiǎn)便。

第二種方法是通過加大配重以提高自身吃水能力，在有上方蓋子的水池頂面增加設(shè)備間或者加大底板外挑面積，從而考慮周邊土的壓重。但是這種方法常常在中小型水池的設(shè)計(jì)方案中出現(xiàn)，對(duì)于水池平面面積較大的水池不適用，因?yàn)檫@會(huì)導(dǎo)致底板局部抗浮達(dá)不到現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，而且這種方法對(duì)于其他建筑物的施工造成不便，嚴(yán)重影響其他建筑物的施工進(jìn)度，也對(duì)有可能周邊的管線設(shè)計(jì)造成不利影響。

第三種方法是采用拉錨法，在水池底板根據(jù)地質(zhì)情況的不同選擇用樁基或錨桿將水池錨在基底土層上，也可以增加其抗浮能力。采用這種方法能夠有效地解決抗浮問題，不僅使水池在設(shè)計(jì)上滿足整體抗浮的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，還能消除水池在局部抗浮的問題，但是此種方法施工難度相對(duì)較大，錨桿和樁基施工圖成本會(huì)增加不少，一般只有地質(zhì)情況不好的情況下才會(huì)用該方法（樁基既可以豎向抗壓，當(dāng)高水位時(shí)候又可以提供抗拔力）。

3.2 解決防滲漏問題

水池常常出現(xiàn)的問題有滲漏問題，該問題的發(fā)生主要是因?yàn)殇摻罨炷翗?gòu)件隨著時(shí)間的推移，慢慢產(chǎn)生了裂縫，通常情況下有下列慣用的方法來減小裂縫：

（1）向混凝土中注入添加劑，盡可能減少水泥的使用劑量，采用這個(gè)方式可以大幅度降低水化熱，防止混凝土的開裂，這樣一方面減少了水泥的用量，另一方面提高了混凝土的綜合性能；

（2）科學(xué)合理的使用減水劑能夠降低混凝土發(fā)生收縮、形變，大幅度增加混凝土的抗裂、抗壓性能；

（3）分層澆筑混凝土，充分將其振搗，避免出現(xiàn)混凝土混合不均勻、不緊實(shí)和缺乏混合的現(xiàn)象；

（4）盡量在水泥縫隙處的剛性止水板處雙面滿焊，將所有的零件進(jìn)行表面清潔之后在進(jìn)行雙面焊接；

（5）在設(shè)計(jì)水池的時(shí)候盡可能使水池的底板落在同一持力層上，如果土層分布差異較大，應(yīng)該對(duì)地基土進(jìn)行換土，改善土質(zhì)，增加水池的合理性。

3.3 抗凍設(shè)計(jì)措施

抗凍能力對(duì)于給排水工程中的水池結(jié)構(gòu)物至關(guān)重要, 工程設(shè)計(jì)師們需要在這一方面下足功夫, 積極運(yùn)用各式各樣的手段, 保證在實(shí)際的動(dòng)土施工期間, 科學(xué)、合理地解決凍裂問題。例如：在設(shè)計(jì)地上地下各一半的水池結(jié)構(gòu)物的時(shí)候, 工程師們應(yīng)該綜合考慮嚴(yán)寒季節(jié)對(duì)于結(jié)構(gòu)的影響,溫度極低的情況下，重視抗凍外加劑的注入并設(shè)計(jì)保暖系統(tǒng)等相關(guān)的保暖措施等，滿足水池在實(shí)際生活中的發(fā)展需求。下列淺析水池筑建物抗凍的相關(guān)措施：

對(duì)于水池構(gòu)建物的抗凍設(shè)計(jì)措施，水池的建筑師需要科學(xué)、合理地開展抗凍設(shè)計(jì)工作, 基于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的需求, 科學(xué)摻合化學(xué)添加劑以增加水池的強(qiáng)度, 加強(qiáng)水池筑建物進(jìn)的抗凍能力,還可以結(jié)合國(guó)內(nèi)外優(yōu)秀的設(shè)計(jì)方案，選擇購(gòu)置具有變化土壤物理學(xué)性質(zhì)的添加劑，防止出現(xiàn)結(jié)構(gòu)破壞與形變的現(xiàn)象, 慢慢提升水池的整體性能。同時(shí), 需要對(duì)水池所在地的土地基礎(chǔ)進(jìn)行全面改善, 也就是對(duì)水池所在地的土壤質(zhì)量進(jìn)行“升級(jí)”, 例如:應(yīng)用換土的方式對(duì)地基土進(jìn)行處理, 改變?cè)荣|(zhì)量差的土壤，應(yīng)用質(zhì)量高的土壤，提高水池安全性與可靠性, 消除隱藏存在的各類問題。

3.4 水池結(jié)構(gòu)物構(gòu)造設(shè)計(jì)措施

設(shè)計(jì)師們?cè)诶L制工程制圖時(shí)，需要具有大局觀，全方面綜合考慮以提高設(shè)計(jì)工作水平與質(zhì)量。首先, 設(shè)計(jì)者需要對(duì)池墻的整體進(jìn)行伸縮測(cè)試，使其之間的縫得到全面的處理,避免在長(zhǎng)期的工作狀態(tài)之下出現(xiàn)的扭曲現(xiàn)象, 必要時(shí)可以使用加強(qiáng)柱的設(shè)計(jì)方式加強(qiáng)水池結(jié)構(gòu)。最后,設(shè)計(jì)人員需要有依據(jù)的開展明梁與暗柱的設(shè)計(jì)工作, 提高水池結(jié)構(gòu)抗阻性能與抗裂性能。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，現(xiàn)存的水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或多或少都存在一定的問題，制約了工程效益。基于此，筆者針對(duì)水池的具體問題提出幾點(diǎn)促進(jìn)水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的措施，提高水池結(jié)構(gòu)質(zhì)量，加強(qiáng)水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性與科學(xué)性，保證相關(guān)設(shè)計(jì)能夠達(dá)到給排水工程的標(biāo)準(zhǔn)。