鋼筋混凝土水池的設(shè)計與施工摘要：本文介紹了鋼筋混凝土水池分類方法及應(yīng)用的重要性。:水池結(jié)構(gòu)有其特定的技術(shù)要求，如抗?jié)B、防腐等。設(shè)計時，首先進行各種不同的荷載組合，其次進行強度計算、抗裂度和裂縫寬度驗算。只有這樣才能保證水池結(jié)構(gòu)設(shè)計的技術(shù)與經(jīng)濟合理性。并從施工技術(shù)措施等方面介紹了鋼筋混凝土水池裂縫的預(yù)防及控制方法。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)澆鋼筋混凝土構(gòu)筑物水池結(jié)構(gòu)設(shè)計施工技術(shù)

鋼筋混凝土水池的設(shè)計與施工一、鋼筋混凝土水池分類及應(yīng)用鋼筋混凝土水池根據(jù)結(jié)構(gòu)形式分為圓形水池、矩形水池；單格水池、多格水池。根據(jù)埋置深度分為地上式、地下式、半地上式。根據(jù)池體高度和寬度(或直徑)的關(guān)系分為淺池、深池等。工業(yè)廠礦中需要建有各種貯水池和其它處理水的構(gòu)筑物，這些水池從用途上可分為兩大類:一類是水處理水池，另一類是貯水池，由于多系建于地下或半地下，質(zhì)量較好又可節(jié)省材料。水池埋人地下后，溫度及風(fēng)化作用等因素影響較小，而且池壁外土壓力能平衡部分或全部池壁內(nèi)的水壓力。因而，采用材料又依據(jù)水池容積耗費材料等而定為磚砌池壁及鋼筋混凝土池壁兩大類。

鋼筋混凝土水池在煉油化工建設(shè)中是一種應(yīng)用極為廣泛的構(gòu)筑物，大量用于儲存水、油和污水等介質(zhì)，在煉油廠給排水工程中最常見的是清水池、蓄水池、隔油池、中和池、曝氣池、沉淀池、反應(yīng)池及消防水池等。根據(jù)施工條件，在設(shè)計時分為預(yù)制裝配式和整體現(xiàn)澆式，但無論是矩形還是圓形、預(yù)制還是現(xiàn)澆的池體，由于多種原因產(chǎn)生變形所引起的池體結(jié)構(gòu)裂縫(包括池頂板、壁板、底板)都是難免的，都要使裂縫嚴格控制在規(guī)范允許的范圍內(nèi)(一般水池裂縫規(guī)范允許0.2mm)。同時，在給排水工程的污水處理廠設(shè)計中，水池的設(shè)計占很大比重，其土建投資約占整個處理廠土建總投資的70%一80%，因此，水池結(jié)構(gòu)設(shè)計的技術(shù)與經(jīng)濟合理性顯得尤為重要。

二、鋼筋混凝土水池的結(jié)構(gòu)設(shè)計

1.結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)符合的規(guī)定①各種結(jié)構(gòu)類別、形式的水池均應(yīng)進行強度計算。根據(jù)荷載條件、工程地質(zhì)條件和水地質(zhì)條件，決定是否驗算結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。②鋼筋混凝土水池應(yīng)進行抗裂度或裂縫寬度驗算。在荷載作用下，構(gòu)件截面為軸心受拉或小偏心受拉的受力狀態(tài)時，應(yīng)進行抗裂度驗算，在使用階段荷載作用下，構(gòu)件截面為受彎、大偏心受壓或大偏心受拉的受力狀態(tài)時，應(yīng)進行裂縫寬度的驗算。③預(yù)應(yīng)力混凝土水池尚應(yīng)進行抗裂度驗算。

2荷載及荷載組合

2.1各種荷載

水池底板最小構(gòu)造配筋率，對于無頂蓋的敞口水池，其底板上層鋼筋的最小構(gòu)造配筋率不宜小于0.15%，其下層配筋率及有頂蓋的水池底板配筋率不小于0.1%。

3.4經(jīng)濟配筋率

對于矩形水池，當(dāng)上端自由，下端固定的豎向截面池壁時，其最大配筋率在0.8%左右尚屬經(jīng)濟；其它矩形水池的池壁，某一界面的最大配筋率可達到1.0%左右亦屬經(jīng)濟范圍。

4.設(shè)計中的構(gòu)造措施

良好的構(gòu)造措施是保證結(jié)構(gòu)安全、適用、穩(wěn)定的條件，所以必須予以足夠的認識。水池實際上是空間結(jié)構(gòu)，其自身的約束和外界條件的約束影響都十分復(fù)雜，因此對于溫、濕度應(yīng)力的計算還偏于近似范疇，在設(shè)計計算過程中，除根據(jù)具體條件作應(yīng)力計算外.還必須采用一系列綜合性構(gòu)造措施。

(1)底板伸縮縫處理措施。在伸縮縫底部加臥梁來防止在長期的使用過程中，及在各種荷載作用下池底板發(fā)生錯位變形;在伸縮縫的止水帶處，加槽形附加鋼筋以加強薄弱部位，以保證結(jié)構(gòu)變形處的耐用性。

(2)池壁伸縮縫處的處理措施。在池壁伸縮處，加設(shè)加強柱來防止在長期的使用過程中及各種荷載作用下池壁發(fā)生扭曲現(xiàn)象。

(3)室外保溫措施。為了有效的解決嚴寒氣候?qū)Τ乇诘膬龊Γ嗄陙聿粩嗟夭扇「倪M措施，取得了顯著效果(一般池頂有保溫，池底埋入地下)。一般來講，構(gòu)造措施以做在標(biāo)準凍層下2/3處為妥。

(4)降水間題。一般地下式水池，當(dāng)?shù)叵滤惠^高時，應(yīng)采取有效的降水措施，使地下水位線保持在施工線以下最低300mm處為宜，必須確?；炷翉姸冗_到80%以上時，才可上升。

(5)暗梁暗柱的設(shè)置。現(xiàn)澆鋼筋混凝土水池最容易在角偶處出現(xiàn)裂縫，因此必須在池壁角偶處，池壁與底板角偶處設(shè)置加強措施的構(gòu)造梁、柱，使薄弱部位的含鋼率增大，增強結(jié)構(gòu)的抗扭、抗裂性。

(6)池壁頂部增設(shè)圈梁。

(7)池壁上大于300mm的孔洞，均在洞口配置加強筋。

5.設(shè)計中應(yīng)注意的問題

5.1抗浮問題的解決辦法如下:

(1)小型池可以通過適當(dāng)外挑底板伸出長度來解決抗浮問題，目前工程實踐中外挑出400^-1500mm左右，效果很好，既解決了抗浮間題，又避免了資金的大量浪費。

(2)當(dāng)池體的浮力大到外挑底板已不能適應(yīng)解決時，應(yīng)采用樁基來錨浮抗拔以抵抗浮力作用。從工程實踐來看，用鋼筋棍凝土壓漿樁或電動沉管灌注樁效果最佳。此樁有如下優(yōu)點:沉樁效率高，施工速度快，表面粗糙度高，同土體間的摩擦力大，錨浮能力強。龍虎泡水源各種抗浮池體中全面應(yīng)用壓漿樁錨浮，取得了非常好的效果，值得借鑒和推廣。

5.2關(guān)于底板計算問題的分析

(1)按單向板或雙向板簡支嵌固于池壁上的矩形板來計算，這種計算方法取用基底反力的作用力，僅適用于每格底板至少有一邊在6m以下的情況，若在6m以上則已無法控制截面及配筋。

（2）彈性地基梁板法:此方法適用于荷載沿底板的長度方向均勻分布的長條塊。沿底板的橫向截取單位寬截條按彈性地基上的梁計算，一般按實踐經(jīng)驗來看長度與寬度比大于1.5時便可以應(yīng)用此方法

(3)無梁樓蓋法:池壁為淺池，沿縱橫兩個方向各截取一個封閉替代框架來計算。

5.3抗?jié)B與抗凍

抗?jié)B是水利中水池的必要要求，一般都控制在S6-S8，均是引人混凝土外加劑來達到目的，如摻人適量的膨脹劑來填塞棍凝土中的孔隙。

對于季節(jié)性嚴寒地區(qū)，露天地上、半地上池體存在著嚴重的凍融循環(huán)問題，因此必須引人抗凍外加劑來達到規(guī)范中的要求，或者采取有效的保溫措施。

5.4抗震

以往常規(guī)設(shè)計中多數(shù)水池只要著重計算地基土壤應(yīng)力，水池的抗浮穩(wěn)定性池底荷載及池壁荷載，而對水池的抗地震性卻并未經(jīng)抗震驗算，卻大都經(jīng)受住了較強地震的考驗。因此，對水池的設(shè)防烈度一般認為可以從7度開始，設(shè)計烈度就采用當(dāng)?shù)鼗玖叶龋瑹o需調(diào)整，況且，對水池具有破壞性的地震荷載主要是水平方向的地震慣性力，包括水池的自重慣性力，動水壓力和動土壓力。

一般地說，鋼筋混凝土水池本身具有相當(dāng)好的抗震能力。因此，對于設(shè)計烈度為7度的地面式及地下式水池，設(shè)計烈度為8度的地下式鋼筋混凝土圓形水池，設(shè)計烈度為8度的平面長寬比小于1.5，無變形縫的有頂蓋地下式鋼筋混凝土矩形水池，只需采取一定的抗震構(gòu)造措施，而不作抗震計算。由于圓形水池的池壁沿環(huán)向和豎向兩個方向受荷載，在池內(nèi)水壓力或池外土壓力作用下，池壁在環(huán)處于軸心受拉或軸心受壓狀態(tài)，在豎向則處于受彎狀態(tài)，受力比較均勻明確，因此，圓形水池較矩形水池具有更好的抗震性能。

震害調(diào)查說明，當(dāng)設(shè)計裂度為8度時如果圓形水池池壁采用組合構(gòu)造池壁，由鋼筋混凝土圓梁(環(huán)梁)承擔(dān)環(huán)向水平拉力或者由環(huán)梁及磚壁共同承擔(dān)環(huán)向水平拉力，以及矩形水池池壁在拐角處，每30--50cm灰縫內(nèi)加設(shè)不少于3--8的水平鋼筋。如果是8度或9度區(qū)矩形水池采用鋼筋混凝土池壁者，在拐角處水平方向的里外層配筋率平均在0.3%以上。上述水平鋼筋應(yīng)伸人相鄰拐角池壁內(nèi)，長度均在lm以上，將能收到增強拐角處的強度和剛度的效果。

對于砌體池壁要求，磚標(biāo)號不低于MU10，水泥砂漿不低于M5，另外頂蓋擱置在池壁上的長度不小于20cm。

對于采用預(yù)制頂蓋的板縫間應(yīng)用M10水泥砂漿灌嚴，板與梁連接不少于三個角焊接，頂蓋與池壁邊連接處座漿不低于M10水泥砂漿，當(dāng)設(shè)計裂度為8度時，砌體池壁頂部應(yīng)設(shè)置鋼筋混凝土圈梁，頂蓋與圈梁應(yīng)有牢固的錨固。

對于鋼筋混凝土池壁的要求與對砌體池壁的有關(guān)要求大體相同。另外，為了避免池內(nèi)柱網(wǎng)剪裂，應(yīng)適當(dāng)增加柱子的縱向配筋和加密柱兩端箍筋是必要的。

綜上所述，當(dāng)設(shè)計烈度為8度時縱向配筋率不少于0.7%，柱子兩端1/6凈高度范圍內(nèi)箍筋間距加密至不超過l0cm，當(dāng)設(shè)計裂度為9度時，柱子縱向配筋率不少于0.8%，兩端1/6凈高度范圍內(nèi)箍筋加密，間距不超過l0cm。水池由于經(jīng)常貯存水體，并承受一定的水壓，所以，對于混凝土及磚的技術(shù)要求除了必須滿足設(shè)計強度外，還應(yīng)保證它的防水性能，以及在長期使用條件下不致?lián)p壞而具有需要的耐久性能，即水密性、耐蝕性、抗凍性以及耐磨性等。除上述措施外，尚需合理的選用水泥品種，在水池工程中，凡在水中與地下的結(jié)構(gòu)，選用火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥或砂渣硅酸鹽水泥最為適宜，其標(biāo)號不得低于混凝土標(biāo)號的兩倍。

此外，混凝土中摻用塑化劑、加氣劑等都能顯著提高混凝土的水密性、抗凍性及耐蝕性。

三、施工質(zhì)量的控制施工質(zhì)量的好壞，對混凝上水池裂縫的預(yù)防和控制有直接關(guān)系，會影響整個工程的進度和質(zhì)量，影響裝置的正常生產(chǎn)。

1.后澆縫與伸縮縫考慮到混凝上在施工過程中，釋放的水化熱會產(chǎn)生較大的溫度變化和伸縮作用，導(dǎo)致池底板和壁板的裂縫，從而影響水池的抗裂、抗?jié)B及耐久性，所以在施衛(wèi)中采用設(shè)置“后澆縫”的辦法來彌補可能產(chǎn)生的裂縫。在現(xiàn)澆整體鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，只在施工期間保留的臨時性溫度收縮變形縫，稱為“后澆縫”，根據(jù)具體情況保留一定時間，再進行填充封閉，后澆成連續(xù)整體的無伸縮縫結(jié)構(gòu)，這種縫只在施工期間存在，所以也是一種特殊的施工縫。

后澆縫是一種擴大伸縮縫間距、甚至取消伸縮縫的有效措施，國內(nèi)一些大型五程中應(yīng)用后澆縫來取代伸縮縫已有先例。如武鋼“一米七”工程建設(shè)的冷軋、熱軋、水處理E程取消了伸縮縫，不但對結(jié)構(gòu)抗震、防滲有利，也便于施工。

2.后澆縫的設(shè)置原則根據(jù)溫度和收縮的變化規(guī)律，一般混凝土現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的溫度變化上要來自氣候影響、水化熱及構(gòu)筑物投入使用后產(chǎn)生的散熱溫差?；炷寥肽：螅?jīng)24-y30h可達到最高溫度，最高水化熱引起的溫度比入模溫度高約30-35C，此后由于不同的散熱條件，降溫速度也不同(因養(yǎng)護措施不同)，經(jīng)10-15天降至環(huán)境溫度。在這期間，若養(yǎng)護得當(dāng)，混凝土收縮量約占總收縮量的15%，可能出現(xiàn)早期裂縫;此后3-6個月，混凝上收縮完成60%一80%，可能出現(xiàn)中期裂縫;一年左右混凝土收縮完成95%，可能出現(xiàn)“后期裂縫”。結(jié)構(gòu)裂縫的出現(xiàn)過程，基本上可分為這三個活動期，施工一年以后，若無特殊情況，結(jié)構(gòu)將處于“穩(wěn)定期”。當(dāng)然，遇外界惡劣條件，溫濕度急劇變化如狂風(fēng)、烈日、寒潮等因素，也隨時有引起結(jié)構(gòu)裂縫的可能。從以上分析看，一般地下、半地下結(jié)構(gòu)遭受的最大溫差是在施工期間，因此一些現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫大多在“早期、中初期”。如水池一般在工程未投入使用和使用初期，可能出現(xiàn)裂縫、漏水現(xiàn)象，使用一段時間后，有些微小裂縫會慢慢閉合。結(jié)構(gòu)尺度是影響溫度應(yīng)力的又一因素，若將結(jié)構(gòu)分成若干段，每段的長度盡量短，可有效地減小溫度收縮應(yīng)力。在施工后將這若干段再澆成整體，使前后兩部分的溫差和收縮應(yīng)力疊加小于混凝上的設(shè)計抗拉強度，這就是利用“后澆縫”的辦法控制裂縫的基礎(chǔ)，并可在一般工程中達到不設(shè)置永久伸縮縫的目的。后澆縫的間距在正常施工條件下約為20---30m。

從理論上講，后澆縫的保留時間，越長越好，一年左右為宜。但實際工程不允許拖這么長時間，因此以不少于40天為界，兩個月左右更好，這樣混凝土收縮可完成30%左右。

后澆縫的理想寬度為lcm左右，為了便于施工，一般取5-10cm，混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)鋼筋不斷，后澆縫有企口式和直口式兩種。后澆縫內(nèi)可澆筑水泥、微膨水泥(普通水泥摻20鋁料粉)或提高標(biāo)號的混凝上，經(jīng)15天潮濕養(yǎng)護，能有效地減小溫度收縮應(yīng)力。

當(dāng)然，控制溫度收縮縫的辦法不只是限于采用“后澆縫”，對于一些大型工程，也可采用隔一段，澆一段的施工方法(即跳開一段、澆一段，也稱梅花形澆筑法)，在不少j:5天的時間澆筑成整體。不論采川什么辦法，日的都是有效地控制溫度收縮變形引起的混凝上早期裂縫的產(chǎn)生。為了嚴格控制由于施工因素造成的裂縫產(chǎn)生和發(fā)展，除嚴格執(zhí)行設(shè)計技術(shù)要求外，施工人員還應(yīng)注意以下各點:(1)一般來講，施工縫預(yù)留在池壁和池底交接處便于支模，但這個部位受力最大，容易造成水他滲漏。實踐證明，施工縫留在底板腋角以上200-300mm處為宜，施工縫的形式可分三種:凸口、M口及采用止水板。(2)由于水池面積較大，一次澆筑混凝土量400m，以及要求施工中在混凝土內(nèi)摻入木質(zhì)素黃酸鈣緩凝劑，延長混凝土早期凝固時間。另外為了滿足混凝土的塌落度，施工中除了調(diào)整混凝土的配比外，還必須增加20%水泥用量的減水劑，不可單純增加水泥用量。(3)保持適宜的溫濕度。保溫的目的，一是減少混凝土表面的熱擴散，減小混凝土表面溫度梯度，防止產(chǎn)生表面裂縫;二是延長散熱時間，充分發(fā)揮混凝土強度的潛力和材料的松馳特性，使平均總溫差產(chǎn)生的拉應(yīng)力小于混凝上的抗拉強度，防止產(chǎn)生貫穿性裂縫?；炷翝补嗪螅瑥娬{(diào)保持潮濕養(yǎng)護，剛澆灌不久的混凝上處于凝固硬化階段，水化速度快，潮濕條件可防上止混凝土表面脫水而產(chǎn)生干縮裂縫。(4)嚴格控制水灰比，一般在0.5左右，lm混凝土水泥用量在320kg左右，據(jù)測定，Im混凝土中每增減10kg水泥，溫度相應(yīng)升降IC。砂、石中含泥量不超過3%。(5)延長養(yǎng)擴，時間，提高養(yǎng)護質(zhì)量，水池竣工后及時回填土或加強臨時性維護措施，尤其避免不加維護任其過冬。除合理的設(shè)計外，建筑物的施工過程是確保其質(zhì)量的關(guān)鍵，因