市政给排水工程超长不设缝水池结构设计方案

黄文键

市政给排水工程当中的超长不设缝水池的工程建设对给排水系统的质量有着极大的影响，若工程建设者在设计阶段能够合理设置水池的长度，就能够在一定程度上防止裂缝问题的出现，并且可以节省建设费用与后期养护费用。故而，本文针对市政给排水工程超长不设缝水池结构的设计问题进行一系列的分析，并且讨论了安装后浇带来防止混凝土硬化影响水池质量等方案，旨在通过科学的理论研究来解决给排水超长不设缝水池裂缝问题，保证市政给排水工程的整体工程质量。

一、市政给排水工程超长不设缝水池结构概述

合理地设置水池的长度，能够防止其出现开裂等问题，避免因给排水工程超长不设缝水池质量问题而影响给排水系统整体的使用质量。在建设阶段，若超长水池没有设置缝隙，水池发生开裂问题的概率就会增大，若在设置缝隙的前提下，超长水池仍出现开裂现象，则工程建设人员可以利用混凝土后浇带技术来进行相应的处理，并补偿收缩混凝土，必要的时候也可以使用加强带技术与预应力技术来处理超长水池开裂问题。超长水池发生开裂现象，有可能是温度的改变造成的，若超长水池的裂缝不是温度裂缝，相关工作人员可以选用1～2m的后浇带对裂缝进行处理，一般在混凝土浇筑工作完成后的两个月进行浇注养护，避免超长水池出现开裂问题。后浇带技术可以在一定范围内改变水池的拉应力，但是，该种方法无法解决因季节因素引起的温度差而导致的超长水池开裂问题。在很长的一个阶段中，给排水工程超长水池建设工程的相关技术与管理人员都没有细致地将温度与使用时间等能够引起超长水池出现裂缝的各项因素进行划分，通常情况下，工程中会注重预应力钢筋的选择，不仅没有从根源上解决水池裂缝问题，还会导致建设成本的不断增加。

在本文的分析与研究中，选用钢筋混凝土无缝技术来进行给排水工程超长水池项目的建设，在施工的过程当中，使用补偿收缩混凝土，有效地防止了水化热等因素导致水池发生开裂情况。建设过程中使用的预应力钢筋仅能够防止温度改变造成的预应力改变问题，因此，建设者可以适当地减少预应力钢筋材料的使用。在建设时，施工人员可以根据施工现场的温度条件等，选择适合的膨胀剂等建设建材，配合预应力钢筋，进行科学的施工建设，防止超长水池完成浇筑工作后出现裂缝问题，在保证超长水池的使用质量的同时，最大程度减少建设资金。

二、工程概况

某城市的市政给排水工程建设当中的超长水池项目为集水池与吸水井，总高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。水池的顶板与地面侧壁安装保温装置，并在水池中设置7道导流墙，并采用Ⅷ度抗震结构，安全级别为Ⅱ级，使用年限为50年。超长水池的底板建在卵石层上，吸水井的部分建设与粘土层，卵石层的荷载为300kPa，粘土层的荷载为150kPa。

三、方案的分析比较

对于集水池建设的机构设计，可以选择以下三种方案:（1）设缝方案，该种方案是超长水池项目建设过程当中最常使用的一种建设方案，在水池较长的一侧设置2道伸缩缝，较短的一侧设置1道伸缩缝。（2）无顶板缝方案。在水池顶板处安装预应力钢筋，顶板不预留缝隙，在水池侧壁与底板处设置变形缝。（3）不设缝超长方案。水池的顶部使用预应力钢筋进行建设，水池的侧壁、底板安装后浇带与滑动层。

1. 设缝方案

在超长水池建设当中使用设缝方案进行建设，施工难度较低，施工速度较快。但钢筋混凝土水池的伸缩缝通常为15～30m，因此该方案在实施的过程中需要设置较多的伸缩缝，施工难度较大，较易出现裂缝与渗漏问题。

2. 不在顶板设缝的方案

利用不在顶板设缝方案进行施工建设，施工人员可以使用预应力结构来防止水池裂缝问题的发生。在施工过程中，建设人员可以选择挡墙结构等进行施工建设，在一定程度上改善张拉预应力，同时也要选择合适的固定方式对其进行连接固定。该方案不需要在水池内部安装阻水墙，但池底部分存在分块，各分块的质量不等、沉降不同，会因为温度的变化而发生形变，导致侧壁出现弯曲现象。此外，建立伸缩缝需要耗费一定的时间与大量的资金，增加了给排水工程超长水池项目的建设成本。

3. 不设缝超长方案

使用不设缝超长方案来完成给排水系统建设当中的水池项目建设，需要考虑较多的问题，尤其要注重伸缩缝的设计与结构的选择。通常，水池的池体与池中的水位较高，使用设缝技术后由于各分块的质量与刚度不同，增大超长水池出现开裂的风险，故而施工建设者可以在设缝处安装抗侧力构件。当前这一阶段，我国在应力超长水池温度裂缝的解决措施一般为“抗”“放”“调”三种技术，者三种技术均存在一定的弊端，而使用双向不设缝方案进行超长水池建设，基本上能够解决温度差导致的超长水池裂缝问题。“抗”通常指按照混凝土自身的强度等，使用一定的手段，提高抗拉力或水池整体结构的抗压力，并利用结构内部的预应力与混凝土收缩力防止温度变化造成的形变问题。“放”则代表在建设过程当中设置设所封结构，防止温度差对整体结构的影响。“调”是指在使用以上两种手段后，利用预留缝技术，使用适当的添加剂，并合理调整混凝土比例，以降低水池整体结构的形变程度。同时，施工建设人员在温度变化较大的环境进行施工时，要适当地使用预应力钢筋材料来增加水池结构的强度，也可以通过建立支撑或处理边界、增设滑动层或设置后浇带等手段，来提高超长水池结构的强度，降低温度变化对水池结构的影响，防止其出现开裂问题。

四、不设缝水池超长结构施工

在使用不设缝方案进行建造的过程中，通常情况下施工人员会采取由上至下的方式进行施工建造。

1. 滑动层设在底板下面

在安装底板前，施工者应先布置好滑动层，在两层聚乙烯材料之间铺设2cm厚的细砂,控制滑动层宽度需要超底板1m左右。这种塑料聚乙烯膜的物理力学基础性能指标约为：拉伸强度：23.71MPa、密度：0.91～0.94kg/m2、极限拉伸率：780%、热处理变化率：1.9%、纵横直角裂开强度：73.9N/mm、58.6N/mm、软化维卡温度：70℃、脆化温度：-60℃。基于细砂组合而成干细砂层，并注意细度模数大小控制在1.6～2.2，泥含量不超1%。

图1 滑动层示意图（mm）

2. 规划后浇带

在设置后浇带的过程中，后浇带宽度应为1m，在混凝土浇筑工作完成后的42天，顶板施工完毕后的14天，由水池底板至水池侧壁开始后浇带工作，还可以使用微膨胀剂提高后浇带工作的效率。

3. 混凝土专业施工控制

市政给排水建设在施工过程中使用的混凝土体量较大，施工管理者应严格控制混凝土质量，同时在配置混凝土材料时，要使用强度较高、水化热较低的水泥，并按照工程建设要求控制碱活性。必要时，可以在混凝土中加入合适的添加剂，提高混凝土的抗裂能力。同时，还要综合考虑外界各种客观因素对混凝土材料的影响，在搅拌、运输、浇筑与养护各环节控制混凝土温度低于28℃，若工程建设在冬季进行，则要控制温度≥5℃。此外，施工人员要对温度信息进行实时管理，利用科学合理的手段控制温度差，并对混凝土进行保温处理，防止温度差过大导致混凝土出现开裂问题。凝土技术指标见表1。

表1 凝土技术指标

4. 顶板施工

顶板的工程质量能够直接影响超长水池工程的整体质量，在实际的建设当中，施工建设人员要按照工程具体要求与标准连接并固定顶板与水池侧壁，使用C40与S6材料与φs15.2预应力钢筋制作的低松弛钢绞线固定顶板结构，并且，在施工过程中要选用强度较高的HRB400非预应力钢筋进行建设。外包材料应选择密度较高的聚乙烯原材料，在张拉端利用圆套夹片等锚具进行固定工作，并且要沿着隔墙，按照直线方向，设置黏结性质极低的预应力钢筋材料。

此外，在使黏结性质较低的预应力钢筋前，要对其实施再次张拉处理，若混凝土强度是工程设计强度的一般，则应张拉钢筋直至其应力为50%；若混凝土强度与设计强度相等，则钢筋在二次张拉后其应力应为103%。顶板处设有后浇带，在进行浇筑工作时，施工人员应在底板的对应位置也布置后浇带。

五、结语

综上，我国市政给排水工程当中的超长不设缝水池结构建设项目具有一定的难度，其施工质量能够直接影响给排水系统的后期使用体验，相关管理与建设人员一定要严格控制该技术的使用，保证给排水系统建设当中超长不设缝水池结构的质量。本文中所提到的各种客观与非客观因素，在超长水池项目建设的过程当中均可影响到该项目的整体质量，在实际的工作时，相关管理者的工作难度较大，故而，工程建设人员应对建设中的各种因素进行实际地考察与分析，严格地对各工作建设环节进行管理与监督，做好管理工作的同时也要保证工程建设的进度。在当前这一阶段，我国大部分的市政给排水超长水池建设都选用不设缝超长水池结构设计方案进行建设，但在实际的建造环节中，该方案仍存在一些缺陷，因此，市政给排水项目设计工作者与建设者要根据工程的实际情况，利用科学合理的手段，对该方案进行调整，及时引进先进的技术，使得市政给排水工程超长不设缝水池结构设计方案能够发挥其最大的优势，推进该项技术方案的使用与发展。