钢筋混凝土结构水池的设计与施工
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摘要：钢筋混凝土水池在给水排水和环境保护工程中是一种应用极为广泛的构筑物，如清水池、蓄水池、隔油池、中和池、曝气池、沉淀池、反应池及消防水池等等。该文对水池结构设计和施工中的一些关键技术措施及方法进行了介绍，探讨保证水池结构设计技术经济合理及施工安全有效进行的方法。
关键词：钢筋混凝土；水池设计；水池施工
中图分类号： TU37文献标识码： A
一、钢筋混凝土水池的结构设计
(一)各专业间的配合
任何一项设计作品都是各专业的集体结晶，在水池设计的过程中更是如此。结构专业与工艺设备专业，结构设计与施工的衔接与配合显得尤为重要。结构专业应明确本专业的设计角色，应密切配合工艺主导专业。设计人员应充分熟悉工艺设备专业的工艺流程图和工艺设计意图，做到有的放矢，在满足工艺要求的前提下确定合理的结构方案。例如水池壁与壁之间、壁板与底板之间的构造加腋要求是否会满足工艺尺寸要求，设置的梁或柱是否会妨碍工艺的管路通过，在接近施工缝位置处是否有预留洞口、预埋管道、预埋件、悬挑梁板等等。
(二)结构设计应符合规定
钢筋混凝土水池结构构件不管是什么形式、类别的，计算时都应按照承载能力。根据荷载、工程地质和水文地质等条件确定结构的稳定性是否需要验算。荷载作用下，如果构件截面的受力状态处于轴心受拉或小偏心受拉时，就要进行抗裂度验算；如果构建受弯或大偏心受拉，就要验算它的受裂宽度。
(三)钢筋混凝土水池截面设计要点
(1)强度设计的安全系数
①水池顶盖强度设计的附加安全系数。顶盖会承受来自自重、覆土重、活载等的荷载，这些荷载中又以自重和荷载重最大。因为密度和含水量都会使土的容重发生变化。所以，附加安全系数最好取1.0。②池壁强度设计的附加安全系数。池壁会主要受到土压和水压的压力，通常按照满池计算水深，水的容重只有极小的区别。土压强度则参照朗肯主动土压力理论，差别稍大一些。也就是说池壁荷载的取值通常由最高限额，所以附加安全系数定位0.9，就可使设计要求满足。③底板强度设计的附加系数。事实上池底和地基是一起工作的，通常计算水压和均布荷载都会偏大一些。附加安全系数在底板强度设计中取0.9就可使结构设计要求得到满足。
(2)配筋率
矩形钢筋混凝土水池的池壁如果是上端自由，下端固定的竖向形式时，最大配筋约为0.8%是就属于经济型。其他形式的钢筋混凝土水池池壁，如果截面最大配筋率约为1.0%也在经济范围之内。最好按照水池池壁的圆形和矩形区分池壁的构造配筋。地面型水池池壁因为极易受到湿差和温差的影响，所以为防止出现贯穿裂缝，池壁水平向每侧的构造配筋率应在0.15%以上。如果水池是无顶盖的，那么池壁顶部通常是最先开裂的，所以最好在顶部每侧至少放2根16的水平向钢筋。在圆形水池池壁构造中，外侧最小构造的配筋率最好在0.35 %以上，内测在0.15%以上。如果水池池壁外侧有覆土，最还对其池壁内外对称配筋，全截面总配筋率最好不小于0.3%。无顶盖的敞口水池池底底板上层最小构造配筋率最好不小于0.15%，下层和顶盖最好最好在0.1%以上。
(四)钢筋混凝土水池伸缩缝和后浇带的设置
(1)伸缩缝的设置
水池类构筑物并非必须保证不开裂，对设计人员来讲重要的是做好裂缝的控制。一方面设计人员要事先对可能的不利因素及其影响予以预防，另一方面在施工过程中万一发生较大裂缝要有相应的处理方法及技术措施，确保工程交付验收及投产后的安全生产及运行需要。一般说来，影响裂缝的主要因素是温差及混凝土的收缩，温度越高越易开裂，裂缝的数量及宽度也越大；混凝土收缩越大，裂缝的数量及宽度也越大。在设计过程中，设计人员要详细收集相关资料，针对地基软硬及温差大小，选择伸缩缝的间距。
(2)后浇带的设置
当设计较长矩形水池时，设计可采用后浇带或UEA加强带等施工方法来减少混凝土收缩产生的当量温差及不利温差。后浇带的设置可避免部分不利的施工前阶段温差及混凝土前期收缩产生的当量温差，从而增大了构筑物伸缩缝的允许间距。后浇带的间距首先应考虑要能有效地削减温度收缩应力，其次考虑与施工缝结合。在正常的施工条件下，后浇带的间距宜为20~30m。后浇带的保留时间当然越长越好，但必须在施工期间不要影响后续工序，一般不应少于40天，最宜60天(考虑施工可能)。在此期间，混凝土水化热引起的早期温差影响基本消失，以及混凝土有不少于30%的收缩已完成。
(一)钢筋混凝土结构水池底板施工
浇筑混凝土垫层（基础）前，需要对地基土质进行检查，看它是否符合设计资料，如果不符，就要根据具体情况进行处理以后再浇筑混凝土垫层。浇筑好混凝土垫层后的1d~2d （根据施工时的温度确定），测定出底板的中心，之后依据设计尺寸放线，确定柱基和底板的边线，制作出钢筋分布图，将帮扎钢筋按线铺放，然后将柱基和底板外模板安装好。在检查好钢筋的直径、间距、搭接长度、上下层间距、位置和保护层及预埋件的位置、数量以后在绑扎钢筋，以上各项都须符合设计要求。在固定上下层的钢筋时需使用铁撑，以免浇筑时出现变位现象。悬空架设的柱基模板，需要在它的下面临时使用小方木支撑，浇筑时，随着混凝土的浇筑将小方木逐渐取出。浇筑底板时为防止出现施工缝，应当将其一次性连续浇筑完成。施工的间歇时间必须小于混凝土的初凝时间。如果平板厚度小于20厘米，那么可以使用平板振动器，如果底板比较厚，就要使用插入式振动器来完成施工。如果使用现浇混凝土的方法筑造池壁，那么连接底板和池壁的施工缝可以留在基础之上的20厘米的地方。如果设计中有安装止水钢板的要求，那么浇捣混凝土之前，就要先把止水钢板安装固定好在进行浇注。浇筑好混凝土以后，强度没有达到1.2MPa之前，不能对其振动，底板上禁止搭建脚手件等，禁止在底板安放磨具或是搬运工具，同时需要做好混凝土的养护工作。如果遇到需要留出工缝的特殊情况，就要将结合面做成垂直的形状，同时要保证结合面周围的混凝土密实度符合要求。
(二)混凝土浇筑
通常情况下可以使用分节浇筑和连续浇筑两种方法来浇筑水池混凝土。池壁分节浇筑应先浇筑基础底板，再浇筑池壁，然后浇筑环梁，最后浇筑顶盖。连续浇注池壁应按照现浇柱基础底板，再浇筑池壁，最后浇筑环梁及顶盖的顺序进行。
(三)地下水池的防水
在防水设计时应根据工程性质、使用要求、周围环境等合理确定防水等级，根据防水等级确定防水措施。无论防水等级为几级，水池混凝土都应为结构自防水混凝土，防水混凝土的抗渗等级应根据水头高度与水池混凝土壁厚度确定，不得人为自行降低。根据防水等级要求，水池仅采用一道防水混凝土是不能满足要求的，故一般还应做柔性防水。在选用防水材料时应考虑到水池使用环境恶劣、不易更换的特点，尽量选用耐久性好的材料。防水材料应重视节点设计，如池壁转角及承台处、积水坑等处，一旦构造不当，势必形成“漏底之舟”，失去防水的意义。
(四)混凝土养护要求
夏季浇筑的混凝土，如养护不当，会造成混凝土强度降低或表面出现塑性收缩裂缝等，因此，必须加强对混凝土的养护。混凝土初凝后立即进行养护，连续养护14d以上。池壁在浇筑混凝土14d后方可拆模，养护时池壁顶设置洒水管，应确保各部位池壁湿润到位。池底板及顶板浇筑完毕后的12h以内对混凝土加以覆盖并保湿养护。当完成规定的养护时间后拆模时，最好为其表面提供潮湿的覆盖层，池外及时回填土。
结语
目前，在钢筋混凝土水池结构设计中，由于其特殊性与常规的混凝土结构在设计、构造要求上基本相同但也有所区别。因此，在结构设计中，设计人员不但要保证承载力构件强度要求，还要保证在正常使用状态下的变形、裂缝和耐久性等要求。
参考文献
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