摘 要： 目前圓型水池結構設計沒有統一明確的設計規范標準，本文通過對某污水處理廠的二沉

　　池結構設計分析，對較大直徑圓型水池進行了粗淺的論述與探討，為其今后的完善和發

　　展提供一些參考。

　　關鍵詞： 鋼筋混凝土水池;裂縫控制;混凝土膨脹劑;無粘結預應力

　　Abstract: The current round pool structure design is no unified and clear design standards, this article through the structural design of the secondary settling tank in a sewage treatment plant, put out the shallow discourse and discussion on the larger diameter circular pool for future improvement and development to provide some reference.

　　Key words: reinforced concrete pool; crack control; concrete expansive agent; unbonded prestressed

　　中圖分類號：TU991.34+3 文獻標識碼：A 文章編號：

　　引言

　　隨著我國建設事業的發展以及基礎設施建設的不斷擴大，在市政污水、工業廢水等處理工程中，鋼筋混凝土水池是普遍的一種構筑物。在實際工程設計中，鋼筋混凝土水池主要是靠混凝土自身的密實性來增強其防水、抗滲性能，它不再另設防水層，因此規范對池體裂縫做出了嚴格限制，所以裂縫控制則是鋼筋混凝土水池設計和施工關鍵環節。

　　引起水池裂縫的因素很多，在設計過程中，部分設計者往往忽略了溫度、濕度變化作用對鋼筋混凝土水池池壁內應力的影響。我國《給水排水工程構筑物結構設計規范》GB50069-2002和《給水排水工程鋼筋混凝土水池結構設計規程》CECS138：2002中均給出規定，當鋼筋混凝土現澆水池長度、寬度較大時，應設置適當溫度變化作用的伸縮縫，伸縮縫間距一般在15m~30m之間，構筑物的伸縮縫應做成貫通式，在同一剖面上連同基礎或底板同時斷開。這種縫的構造相對復雜，施工較為困難，設計及施工都必須仔細認真，否則就容易造成縫的滲漏現象，其滲漏成因主要是：首先它的橡膠止水帶接縫處，施工時稍微不慎就將出現漏水現象。再有就是橡膠止水帶老化引起的漏水及止水帶處節點復雜不易澆注密實，對于大面積結構，倘若底板漏水，會造成地基沉陷，使底板產生變形破壞，且底板修復相當困難。況且其底板漏水不易察覺，直到底板發生破壞，漏水量劇增時，才會被發現。這將給今后的生產管理帶來很大麻煩。如今先進的國家已經取消了伸縮縫設計取而代之為整體結構設計。

　　就鋼筋混凝土結構設計而言，結構設計與工藝及與施工間應有密切配合。在水池設計過程中，結構設計人員首先要了解工藝設計要求，例如較大水池壁與壁之間、壁板與底板之間的構造加腋(八字角)要求是否會對工藝造成影響，如果工藝要求不允許加腋，結構設計人員就要在滿足工藝要求的前提下，采用其它措施來滿足結構的要求。設計人員應以設計規范為依據，各專業之間互相配合，對一些構造措施應區別情況靈活掌握使用。

　　同時結構設計與施工息息相關。結構設計在計算中已考慮施工諸多因素，比如水灰比、用水量、混凝土養護天數、后澆帶間隔天數等等，這些設計條件必須向施工單位詳細說明，做好相關的技術交底，并要求施工單位逐一落實。而要做好這些又要求設計人員要了解施工，了解施工中新材料、新技術、新方法，了解施工順序，施工對設計的要求，使設計切合施工、方便施工。例如水池施工為便于支模及澆筑混凝土，一般在離池底及加腋以上300～500mm處留置施工縫，設計人員應考慮施工要求，在此范圍避免設計有預留洞口、預埋管道、懸挑梁板等。

　　在水池設計中，一方面設計人員應結合具體情況，以較少的工程造價建設優質工程，另一方面設計人員對施工未按規范進行施工等施工失誤所產生的滲漏裂縫處理，也應有所了解、準備，對當前常用處理裂縫及堵漏方法、所用材料應有所了解，以便更好地完成設計的后期服務。

　　1 工程概況：

　　公主嶺市某污水處理廠是由多座鋼筋混凝土池體組成，其中兩個直徑為48m，地上高度2.7m，地下高度2.0m的圓形二沉池較大，為了解決溫度應力問題按目前規范，原設計將被分為7塊，每塊之間用30mm寬伸縮縫完全隔離開來。

　　為了克服傳統水池的缺點，在水池設計中我們查找大量有關無縫設計資料最后水池

　　側壁采用了后張法無粘結預應力技術，取消了7個塊體結構，水池底板采用5條后澆加強帶將水池設計為一個整體結構，沒有設置任何伸縮縫。

　　2 工程設想及防裂施工措施

　　設計主要采取三種措施有： 設置混凝土后澆帶或加強帶和使用混凝土外加劑及預應力技術。其具體做法是：

　　2.1 防止大體積現澆鋼筋混凝土的收縮裂縫出現，在抗滲混凝土內摻入HEA高效防水劑

　　2.2 在工程施工過程中，采用一些技術措施進一步保證現澆鋼筋混凝土水池的抗滲性能。

　　2.3 優化混凝土配合比。

　　2.3.1 為防止混凝土自身滲漏，采用抗滲混凝土，抗滲等級S8.

　　2.3.2 由于大體積現澆鋼筋混凝土易出現收縮裂縫，為提高水池底板混凝土的抗裂性能，在抗滲混凝土內摻入適量的HEA混凝土膨脹劑。

　　2.3.2.1 HEA微膨脹防水的理論分析

　　HEA　高效防水劑會使混凝土產生適度膨脹在鋼筋部位的約束下產生0.2-0.8Mpa的預應力，能有效的補償混凝土的干縮和冷縮，同時由于HEA水化形成的大量鈣礬石晶體，具有填充細孔縫作用，使混凝土中孔徑下降，總空隙減少，大大改善了混凝土中孔結構的分布，使混凝土更加密實，顯著提高混凝土的抗滲抗裂性能及耐久性和抵抗周圍環境介質侵蝕的能力，防止鋼筋銹蝕。

　　HEA防水劑具有緩凝作用，能夠延長混凝土凝結時間，且凝結時間可根據工作需要進行調整，對于大面積施工水池非常有利。

　　HEA混凝土的早期強度及28天強度較基準混凝土提高10%以上，特別是早期強度的提高，對提高工程結構的安全性及防止混凝土早期膨脹能的損失都是有利的，因為混凝土收縮大部分發生的在早期，故HEA混凝土抗裂性能相對提高。

　　HEA的抗滲性能良好是因為HEA混凝土的膨脹與強度發展協調，使膨脹能得以充分發揮，另外由于HEA的優良減水效果，使混凝土孔隙率減小。密實度進一步提高。

　　3.3.2.2 HEA施工控制點。

　　3.3.2.2.1、HEA的活性較大，稱量誤差大會影響混凝土的強度及坍落度，且不易控制，所以混凝土拌和時嚴格控制稱量誤差，稱量誤差在±1%。

　　3.3.2.2.2、由于HEA具有與自身相容性的高效減水成份，攪拌時間控制應比普通混凝土延長30~60秒。

　　3.3.2.2.3、保濕養護至關重要，水池底板混凝土初凝后即開始澆水和蓋麻袋養護，養護期不少于14天，要始終保持表面濕潤狀態，以不見白為原則。

　　3.3.2.2.4、振搗必須密實，不能過振或漏振，采用專人專區負責制，以混凝土開始泛漿和不冒泡為原則。對于大直徑套管底部混凝土密實度，在施工過程中通過敲擊模板聽音的方法檢查。

　　3 工程設計

　　無論后澆帶和加強帶都只能解決施工期間混凝土的收縮問題，并不能解決季節溫差(濕差)所產生的溫度應力問題。雖然有些超長水池沒有出現裂縫，那是因為池底板為平面，或地基對水池的摩擦力較小，或池體水平配筋較大，而并不是后澆帶，加強帶或外加劑起了主要作用。所以，底板設計采用混凝土后澆帶、加強帶和使用混凝土外加劑技術，池壁采用后張法無粘結預應力技術。

　　摻加混凝土膨脹劑的目的就是在混凝土中產生膨脹應力。其產生的膨脹應力值是有限的，也就是說超過一定的界限就起不到應有的作用。而且，若從工程耐久性方面考慮，水池結構不宜使用含有鈣礬石類的膨脹劑。因為有些膨脹劑中存在延遲鈣礬石生成現象，所謂延遲膨脹就是當混凝土硬化一段時間以后，混凝土中的鈣礬石再開始膨脹，即混凝土中的鈣礬石與混凝土本身的硬化不同步，因此我們對于延遲鈣礬石生成的潛在危險性應有充分的認識。

　　該工程水池底板尺寸超過國家規范規定的要求，采取不設溫度伸縮縫，而設置1m左右寬的后澆帶和加強帶的做法。后澆帶混凝土待其兩側混凝土澆筑完畢后2個月左右再進行澆注，而加強帶處鋼筋和混凝土膨脹劑摻量都要適當增加，(粉劑)一般摻量8%~14%，最佳摻量：普通混凝土摻8%~10%，加強帶摻10%~14%。如下圖 用無粘結預應力鋼絞線來解決溫度應力問題。當池體長度和寬度都較長時，不設溫度伸縮縫，而在池壁水平方向均施加預應力來解決溫度應力問題。這是從根本上解決水池裂縫問題的方法。而且，混凝土被施加預應力以后，混凝土本身受壓，該水池使用預應力混凝土強度等級C40，其它混凝土強度等級C30，抗滲等級為S8、F200。鋼筋采用為HPB235級及HRB335級普通鋼筋，預應力鋼筋采用抗拉強度標準值為1860Mpa的低松弛鋼絞線，公稱直徑為15.24 mm，預應力鋼絞線采購標準要符合《預應力混凝土用鋼絞線》GB/T5224-2003和《預應力混凝土用鋼絲》GB/T5223-2003標準的天津預應力鋼絲一廠產品或江陰法爾勝鋼鐵制品有限公司等大型國營企業的產品，該產品必須得到設計和監理工程師認可。錨具采用上海建研所的HVM類錨具產品或北京建研院的B&S I類錨固體系。

　　為保證水池側壁有效的施加預應力，我們在池壁沿60°設置肋板柱，在兩個方向上施加預應力，池壁厚度為350mm，池壁混凝土澆筑要求：1)首先底板杯口清理干凈，杯口底抹16mm后水泥砂漿，為提高壁板下端構造質量，保證計算邊界條件，杯口做法見壁板與底板聯接構造示意圖。2)水池側壁在澆筑前鋼筋要求綁扎牢固，池壁上下端環筋與豎向筋焊接，按設計要求布置無粘結預應力鋼筋，混凝土要分層連續澆筑，不得留有施工縫，分層振搗密實，每層澆搗高度400mm左右，上下兩層之間混凝土結合間歇時間控制在混凝土初凝前，隔層混凝土連續施工直到池頂。3)固定模板的鋼筋必須設置止水板以免滲漏，拆模后打掉鋼筋周圍的混凝土保護層，截斷支模鋼筋，用石棉水泥填平打實。同時施工時，應嚴格控制杯口標高及底板坡度，底板上應有1：2水泥砂漿20mm。為保證工藝設備正常運轉中避免過大振動沖擊，在設計中要求池體結構尺寸的允許偏差不大于下列數值：

　　序號項目允許偏差(mm)

　　1池壁板垂直度±10

　　2池壁半徑尺寸±20

　　3中心支筒與壁頂相對高差±10

　　4池底板坡度<20

　　該鋼筋筋混凝土水池裂縫設計控制在0~0.1mm之間。我國現行規范規定鋼筋混凝土現澆水池裂縫一般控制在0.2mm左右，如果采用普通鋼筋雖然也可控制在0.1mm，但其用鋼量將會成倍增加。因此，采用預應力無縫整體水池設計，建造出來的水池不僅結構耐性更強，且較少的工程造價。結構設計部分節點詳圖如下。

　　結束語

　　通過對大型現澆鋼筋混凝土水池池壁抗滲措施的研究、探討、實施，工程的整體質量取得了顯著的效果，所有大型現澆鋼筋混凝土水池經盛水實驗檢測均無滲漏，一次性通過驗收，達到了較好的水平，減少了應修補帶來的工期拖延和人力物力的浪費，并且積累了較豐富和全面的經驗，對于今后同類型結構的構筑物施工質量提供了有效的保證。

　　參考文獻：

　　1,《無粘結預應力混凝土結構技術規程》 JGJ/T 92-2004;

　　2,《混凝土結構設計規范》 GB 50010-2002;

　　3，《給水排水工程構筑物結構設計規范》GB50069-2002;

　　4，《給水排水工程鋼筋混凝土水池結構設計規程》CECS138：2002;

　　5,《部分預應力混凝土》 杜拱辰，中國建筑工業出版社;

　　6,《預應力混凝土結構設計》(第三版)林同炎著;

　　7,《后張預應力混凝土設計手冊》中國建筑科學研究院， 陶學康主編;

　　8,《工程結構裂縫控制》 王鐵夢，中國建筑工業出版社。