对水池构筑物结构设计的几点看法

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【摘要】从结构专业角度简述水池构筑物设计中的地下水位确定、伸缩缝设置及设计与施工配合等问题。

【关键词】水工构筑物；伸缩缝；施工

1 前言

随着我国经济发展,国家对环境保护的日益重视,各地污水处理工程逐年增多。作为配套的土建结构专业如何优化设计,在满足给排水工艺要求的前提下,既保证水池构筑物今后的正常生产使用,又降低工程造价,是设计、施工人员面临的共同任务。下面就设计中经常遇到的一些水池构筑物的问题,提出笔者的一些看法

2 设计地下水位的合理确定

水池构筑物的设计与地下水位的标高密切相关。由于地下水位未掌握好而引起结构选型错误及抗浮不够等工程事故也时有发生。地下水位不仅与结构设计有关，与给排水工艺设计也有关。根据现行国家设计规范，地下水位应根据地方水文资料，考虑可能出现的最高地下水位。一般设计均取用水文资料的最高地下水位。在50年设计基准期内,一般水工构筑物地下水可变作用的取用按“工程结构可靠度设计统一标准”原则确定[1],并不考虑罕遇洪水的偶然作用。但值得注意误。设计人员应详实了解工程所在地的水文情况，对未满足设计要求的地质勘察报告要求予以补充。要求考虑当地有无暴雨、台风影响，会否出现由于地表水不能及时排除而引起的地下水位提高。给排水设计人员，应结合对地下水位及地质情况的了解,与结构设计人员一起决定各构筑物的基底标高,综合工艺流程要求、土建造价、运营成本、投产年限诸多因素,制定总体方案及各构筑物方案,以求经济合理。

3 构筑物伸缩缝及后浇带的设置

根据设计规范，矩形构筑物最大伸缩缝间距一般为20～30m。近年来,一方面水工艺要求设计的水池构筑物长度已远超过规范间距，另一方面随着建筑材料、施工方法的改进，又为超长水池构筑物不设缝、少设缝提供了可能。

(1)伸缩缝的设置[2]。一般水池类构筑物设计中，对结构强度、裂缝开展宽度、抗浮等计算，一般均按规范要求考虑较好，但由于温度、变形以及不均匀沉降引起开裂，在工程中常常遇到。大多出现裂缝的工程实例表明，设计对温度、混凝土收缩变形等因素影响考虑欠缺是问题的主要原因:①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也要有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；混凝土收缩越快也带来同样后果。②加强对允许伸缩缝间距的计算。从设计方案来讲，设计尽可能采用无缝设计以满足施工的连续性及减少施工难度。针对地基软硬及温差大小，选择伸缩缝的间距。一般水池壁厚≤500mm时,设计不考虑水池热的影响,主要考虑施工阶段的最不利温差和混凝土收缩产生的当量温差,保证由于综合温差对混凝土产生的拉应力与混凝上相应龄期的极限抗拉强度之比值符合安全要求，按此条件复核设计假定的伸缩缝间距是否满足。

(2)后浇带的做法。当设计较长矩形水池时,设计可采用后浇带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。考虑施工的难度,建议设计在后浇带垫层混凝土上设置凹槽,这样方便后期后浇带的清理,杂物等可弃置于四槽,冲洗也方便。笔者在金川集团有限公司含重金属离子污水处理站扩能改造工程的一级混合反应沉淀池结构设计中因水池结构超长，采用了设置后浇带的做法，并在混凝土结构后浇带中掺入微膨胀剂UEA，依靠加强带混凝土较大的膨胀应变，补偿两侧混凝土的温差应变及混凝土的收缩，使混凝土收缩当量温差≤0，达到设计要求。

4 水池构筑物的计算要点

水池构筑物首先是计算条件的确定,根据水池的池顶池底的连接方式不同，其计算条件也各不相同。(1)敞口贮液池或贮液池的池盖为预制装配式，池壁的上端一般应视为自由支承;(2)池盖与池壁为整体现浇,并配制连续钢筋的，池壁上端视为弹性固定,当仅配抗剪钢筋的,则池壁上端视为较支承;(3)池壁与池底为整体现浇时,一般应视为弹性固定。

5土建与给排水、设计与施工间的配合

在水池构筑物设计中，给排水设计人员要了解土建一些设计要求，例如对较大水池壁与壁之间、壁板与底板之间的构造加腋（八字角）要求。如工艺不允许加腋,应向结构设计人员讲明。另一方面土建设计人员应尽量满足工艺要求,对较小水池可不加腋。设计应以设计规范为依据,专业之间互相配合,对一些构造措施应区别情况灵活掌握。设计人员还要了解施工,了解施工中新材料、新技术、新方法,了解施工顺序,施工对设计的要求,使设计切合施工、方便施工。水池施工为便于支模及浇筑混凝土,一般在离池底及加腋以上300～500mm处留置施工缝,在此范围尽量避免设计有予留洞、予埋管、悬挑梁板等。

6结 语

多出优秀设计、多出精品工程是时代赋予全体设计人员的庄严使命。在水池构筑物设计中，一方面设计人员应结合具体情况，以较少的工程造价建设优质工程，另一方面设计人员对施工失误产生的渗漏裂缝处理，也应有所了解、准备,对当前常用处理裂缝及堵漏方法、所用材料应有所了解，以便更好地完成设计后期服务。要在贯彻国家技术经济政策的同时，做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量。

【参考文献】

［1］CB69-84，给排水工程结构设计规范[S]．

［2］王铁梦．建筑物的裂缝控制[M]．北京：冶金部建筑研究总院，1985．