市政給排水工程超長不設縫水池結構設計方案

黃文鍵

市政給排水工程當中的超長不設縫水池的工程建設對給排水系統(tǒng)的質量有著極大的影響，若工程建設者在設計階段能夠合理設置水池的長度，就能夠在一定程度上防止裂縫問題的出現(xiàn)，并且可以節(jié)省建設費用與后期養(yǎng)護費用。故而，本文針對市政給排水工程超長不設縫水池結構的設計問題進行一系列的分析，并且討論了安裝后澆帶來防止混凝土硬化影響水池質量等方案，旨在通過科學的理論研究來解決給排水超長不設縫水池裂縫問題，保證市政給排水工程的整體工程質量。

一、市政給排水工程超長不設縫水池結構概述

合理地設置水池的長度，能夠防止其出現(xiàn)開裂等問題，避免因給排水工程超長不設縫水池質量問題而影響給排水系統(tǒng)整體的使用質量。在建設階段，若超長水池沒有設置縫隙，水池發(fā)生開裂問題的概率就會增大，若在設置縫隙的前提下，超長水池仍出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，則工程建設人員可以利用混凝土后澆帶技術來進行相應的處理，并補償收縮混凝土，必要的時候也可以使用加強帶技術與預應力技術來處理超長水池開裂問題。超長水池發(fā)生開裂現(xiàn)象，有可能是溫度的改變造成的，若超長水池的裂縫不是溫度裂縫，相關工作人員可以選用1～2m的后澆帶對裂縫進行處理，一般在混凝土澆筑工作完成后的兩個月進行澆注養(yǎng)護，避免超長水池出現(xiàn)開裂問題。后澆帶技術可以在一定范圍內改變水池的拉應力，但是，該種方法無法解決因季節(jié)因素引起的溫度差而導致的超長水池開裂問題。在很長的一個階段中，給排水工程超長水池建設工程的相關技術與管理人員都沒有細致地將溫度與使用時間等能夠引起超長水池出現(xiàn)裂縫的各項因素進行劃分，通常情況下，工程中會注重預應力鋼筋的選擇，不僅沒有從根源上解決水池裂縫問題，還會導致建設成本的不斷增加。

在本文的分析與研究中，選用鋼筋混凝土無縫技術來進行給排水工程超長水池項目的建設，在施工的過程當中，使用補償收縮混凝土，有效地防止了水化熱等因素導致水池發(fā)生開裂情況。建設過程中使用的預應力鋼筋僅能夠防止溫度改變造成的預應力改變問題，因此，建設者可以適當?shù)販p少預應力鋼筋材料的使用。在建設時，施工人員可以根據(jù)施工現(xiàn)場的溫度條件等，選擇適合的膨脹劑等建設建材，配合預應力鋼筋，進行科學的施工建設，防止超長水池完成澆筑工作后出現(xiàn)裂縫問題，在保證超長水池的使用質量的同時，最大程度減少建設資金。

二、工程概況

某城市的市政給排水工程建設當中的超長水池項目為集水池與吸水井，總高12.8～17.45m，平面尺寸59.27m×76.55m。集水池部分地面以上高7.80m，地面以下高5.0m；吸水井部分地面以上高7.7m，地面以下高9.75m。水池的頂板與地面?zhèn)缺诎惭b保溫裝置，并在水池中設置7道導流墻，并采用Ⅷ度抗震結構，安全級別為Ⅱ級，使用年限為50年。超長水池的底板建在卵石層上，吸水井的部分建設與粘土層，卵石層的荷載為300kPa，粘土層的荷載為150kPa。

三、方案的分析比較

對于集水池建設的機構設計，可以選擇以下三種方案:（1）設縫方案，該種方案是超長水池項目建設過程當中最常使用的一種建設方案，在水池較長的一側設置2道伸縮縫，較短的一側設置1道伸縮縫。（2）無頂板縫方案。在水池頂板處安裝預應力鋼筋，頂板不預留縫隙，在水池側壁與底板處設置變形縫。（3）不設縫超長方案。水池的頂部使用預應力鋼筋進行建設，水池的側壁、底板安裝后澆帶與滑動層。

1. 設縫方案

在超長水池建設當中使用設縫方案進行建設，施工難度較低，施工速度較快。但鋼筋混凝土水池的伸縮縫通常為15～30m，因此該方案在實施的過程中需要設置較多的伸縮縫，施工難度較大，較易出現(xiàn)裂縫與滲漏問題。

2. 不在頂板設縫的方案

利用不在頂板設縫方案進行施工建設，施工人員可以使用預應力結構來防止水池裂縫問題的發(fā)生。在施工過程中，建設人員可以選擇擋墻結構等進行施工建設，在一定程度上改善張拉預應力，同時也要選擇合適的固定方式對其進行連接固定。該方案不需要在水池內部安裝阻水墻，但池底部分存在分塊，各分塊的質量不等、沉降不同，會因為溫度的變化而發(fā)生形變，導致側壁出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象。此外，建立伸縮縫需要耗費一定的時間與大量的資金，增加了給排水工程超長水池項目的建設成本。

3. 不設縫超長方案

使用不設縫超長方案來完成給排水系統(tǒng)建設當中的水池項目建設，需要考慮較多的問題，尤其要注重伸縮縫的設計與結構的選擇。通常，水池的池體與池中的水位較高，使用設縫技術后由于各分塊的質量與剛度不同，增大超長水池出現(xiàn)開裂的風險，故而施工建設者可以在設縫處安裝抗側力構件。當前這一階段，我國在應力超長水池溫度裂縫的解決措施一般為“抗”“放”“調”三種技術，者三種技術均存在一定的弊端，而使用雙向不設縫方案進行超長水池建設，基本上能夠解決溫度差導致的超長水池裂縫問題。“抗”通常指按照混凝土自身的強度等，使用一定的手段，提高抗拉力或水池整體結構的抗壓力，并利用結構內部的預應力與混凝土收縮力防止溫度變化造成的形變問題。“放”則代表在建設過程當中設置設所封結構，防止溫度差對整體結構的影響。“調”是指在使用以上兩種手段后，利用預留縫技術，使用適當?shù)奶砑觿⒑侠碚{整混凝土比例，以降低水池整體結構的形變程度。同時，施工建設人員在溫度變化較大的環(huán)境進行施工時，要適當?shù)厥褂妙A應力鋼筋材料來增加水池結構的強度，也可以通過建立支撐或處理邊界、增設滑動層或設置后澆帶等手段，來提高超長水池結構的強度，降低溫度變化對水池結構的影響，防止其出現(xiàn)開裂問題。

四、不設縫水池超長結構施工

在使用不設縫方案進行建造的過程中，通常情況下施工人員會采取由上至下的方式進行施工建造。

1. 滑動層設在底板下面

在安裝底板前，施工者應先布置好滑動層，在兩層聚乙烯材料之間鋪設2cm厚的細砂,控制滑動層寬度需要超底板1m左右。這種塑料聚乙烯膜的物理力學基礎性能指標約為：拉伸強度：23.71MPa、密度：0.91～0.94kg/m2、極限拉伸率：780%、熱處理變化率：1.9%、縱橫直角裂開強度：73.9N/mm、58.6N/mm、軟化維卡溫度：70℃、脆化溫度：-60℃。基于細砂組合而成干細砂層，并注意細度模數(shù)大小控制在1.6～2.2，泥含量不超1%。

圖1 滑動層示意圖（mm）

2. 規(guī)劃后澆帶

在設置后澆帶的過程中，后澆帶寬度應為1m，在混凝土澆筑工作完成后的42天，頂板施工完畢后的14天，由水池底板至水池側壁開始后澆帶工作，還可以使用微膨脹劑提高后澆帶工作的效率。

3. 混凝土專業(yè)施工控制

市政給排水建設在施工過程中使用的混凝土體量較大，施工管理者應嚴格控制混凝土質量，同時在配置混凝土材料時，要使用強度較高、水化熱較低的水泥，并按照工程建設要求控制堿活性。必要時，可以在混凝土中加入合適的添加劑，提高混凝土的抗裂能力。同時，還要綜合考慮外界各種客觀因素對混凝土材料的影響，在攪拌、運輸、澆筑與養(yǎng)護各環(huán)節(jié)控制混凝土溫度低于28℃，若工程建設在冬季進行，則要控制溫度≥5℃。此外，施工人員要對溫度信息進行實時管理，利用科學合理的手段控制溫度差，并對混凝土進行保溫處理，防止溫度差過大導致混凝土出現(xiàn)開裂問題。凝土技術指標見表1。

表1 凝土技術指標

4. 頂板施工

頂板的工程質量能夠直接影響超長水池工程的整體質量，在實際的建設當中，施工建設人員要按照工程具體要求與標準連接并固定頂板與水池側壁，使用C40與S6材料與φs15.2預應力鋼筋制作的低松弛鋼絞線固定頂板結構，并且，在施工過程中要選用強度較高的HRB400非預應力鋼筋進行建設。外包材料應選擇密度較高的聚乙烯原材料，在張拉端利用圓套夾片等錨具進行固定工作，并且要沿著隔墻，按照直線方向，設置黏結性質極低的預應力鋼筋材料。

此外，在使黏結性質較低的預應力鋼筋前，要對其實施再次張拉處理，若混凝土強度是工程設計強度的一般，則應張拉鋼筋直至其應力為50%；若混凝土強度與設計強度相等，則鋼筋在二次張拉后其應力應為103%。頂板處設有后澆帶，在進行澆筑工作時，施工人員應在底板的對應位置也布置后澆帶。

五、結語

綜上，我國市政給排水工程當中的超長不設縫水池結構建設項目具有一定的難度，其施工質量能夠直接影響給排水系統(tǒng)的后期使用體驗，相關管理與建設人員一定要嚴格控制該技術的使用，保證給排水系統(tǒng)建設當中超長不設縫水池結構的質量。本文中所提到的各種客觀與非客觀因素，在超長水池項目建設的過程當中均可影響到該項目的整體質量，在實際的工作時，相關管理者的工作難度較大，故而，工程建設人員應對建設中的各種因素進行實際地考察與分析，嚴格地對各工作建設環(huán)節(jié)進行管理與監(jiān)督，做好管理工作的同時也要保證工程建設的進度。在當前這一階段，我國大部分的市政給排水超長水池建設都選用不設縫超長水池結構設計方案進行建設，但在實際的建造環(huán)節(jié)中，該方案仍存在一些缺陷，因此，市政給排水項目設計工作者與建設者要根據(jù)工程的實際情況，利用科學合理的手段，對該方案進行調整，及時引進先進的技術，使得市政給排水工程超長不設縫水池結構設計方案能夠發(fā)揮其最大的優(yōu)勢，推進該項技術方案的使用與發(fā)展。