摘要：在给水处理厂或给水厂的设计中,我们经常会遇到大型的矩形或圆形水池,本文从结构专业的角度谈谈对水池设计中所涉及的地下水位的确定、伸缩缝的设置、后浇带的作法及设计与施工配合等问题。
关键词：水池; 地下水位; 伸缩缝; 后浇带; 施工验收
一、前言
水池是给水处理厂以及给水排水工程中最常见的构筑物，各种大型水池土建部分的造价经常会占到总投资的50%以上。因此对于水池的结构计算必须做到科学合理。而要做到结构计算的科学合理，各种工况要计算内容的选取必须科学合理。因此笔者根据主持的广东开平二个祥龙给水处理厂的实施经验，结合一般的水池结构在试水阶段可以类似于沉井结构的沉井过程，可不进行裂缝宽度的正常使用极限状态验算，但对于重要的或有特殊要求的水池则要视具体情况研究确定。由于笔者自身理论水平有限，因此，对以上提法有不妥之处，希望得到同行的指正，下面从结构专业的角度对水池设计所涉及的一些问题，供读者参考。
二、给水处理厂设计地下水位的合理确定
建国以来，特别是改革开放后，我国在城市给水处理厂建设方面取得一定成效，己建成数千座水厂，水池类构筑物工程的建设逐年增多。随着我国综合国力的增强，城市的不断发展扩大，人们生活对饮用水标准的提高，并且水厂升级改造，今后还有大量的城市给水厂建设、增容改造。在建设水厂过程中，设计工作是龙头，在设计时常常碰到一些热点问题，引起各方争论。一般容易忽略“先地下、后地上”的建设程序，水池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时有发生。土建设计人员应结合对地下水位和地质情况的了解，与水工艺设计人员一起决定水池的基底标高，综合工艺流程要求、土建造价、运营成本、投产年限等诸多因素，制定出方案。例如当地下水位较高或地质剖面有流沙层时，设计人员应考虑是否可适当抬高基底标高，减少浮力对结构影响及避开流沙层。
三、水池伸缩缝的设置
现行《混凝土结构设计规范》C G B J1一8 9)中规定:地上式或半地下式现浇钢筋混凝土水池，其伸缩缝最大间距为1 5~2 0 m;地下式钢筋混凝土水池，其伸缩缝最大间距为2 5~3 0 mm在钢筋混凝土水池施工中如不设伸缩缝，就会产生温度或收缩变形等现象，导致水池开裂引起渗漏。其中由温度变形引发的裂缝可以采用配置适当的温度分布钢筋来控制，而收缩变形引发的裂缝产生有其特殊的机理，单靠改变钢筋的布置是无法完全消除的。近年来，一方面工艺所要求的水池长度己远远超过了规范间距;另一方面随着建筑材料、施工方法的改进，又为超长水池不设缝、少设缝提供了可能。设计人员在具体设计时应根据地基、气温等工程情况，考虑是否设缝及相应的施工方法，认真进行计算并采取适当设计措施。
一般水池设计中，对结构强度、裂缝开展宽度、抗浮等进行计算，一般均能按规范要求考虑得较好，但是由于温度（特别是在广东、福建、非洲、东南亚等地）、变形以及不均匀沉降所引起的开裂，在工程中却常常遇到。大多数出现裂缝的工程实例表明，设计对温度、混凝土收缩变形等影响因素的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
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。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。一般水池设计时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，并按此条件复核设计假定的伸缩缝间距是否满足。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆最不利温差一般可采用混凝土浇筑时气温与混凝土达稳定时温度之差。
四、大型水池结构不设缝的处理方法
为了避免进行分缝设计。因此，现在有些工程技术人员也在积极探索新的途径以无温度伸缩缝设计取代分缝设计。
主要方法有:
4.1设置混凝土后浇带或加强带
当池体长度超过国家规范规定的要求时，采取不设温度伸缩缝，而设置1 -2 m宽的后浇带或加强带的做法。后浇带硅待其两侧混凝土浇筑完毕后2个月左右再进行浇注。而加强带处钢筋和混凝土膨胀剂掺量都要适当增加。
无论后浇带和加强带都只能解决施工期间混凝土的收缩问题，并不能解决季节温差(湿差)所产生的温度应力问题。虽然有些超长水池没有出现竖向裂缝，那是因为池底板为平面，或地基对水池的摩擦力较小，或池体水平配筋较大，而并不是后浇带，加强带或外加剂起了主要作用。
4.2使用混凝土膨胀剂
掺加混凝土膨胀剂的目的就是在混凝土中产生膨胀应力。其产生的膨胀应力值是有限的，也就是说超过一定的界限就起不到应有的作用。而且，若从工程耐久性方面考虑，水池结构不宜使用含有钙矾石类的膨胀剂。因为有些膨胀剂中存在延迟钙矾石生成现象，所谓延迟膨胀就是当混凝土硬化一段时间以后，混凝土中的钙矾石再开始膨胀，即混凝土中的钙矾石与混凝土本身的硬化不同步，因此我们对于延迟钙矾石生成的潜在危险性应有充分的认识。详见文章:阎培渝等“大体积补偿收缩混凝土中的延迟钙矾石生成现象”一文，《混凝土》杂志，2002年第1期。
4.3预应力技术
用有粘结或无粘结预应力钢绞线来解决温度应力问题。当池体长度和宽度都较长时，不设温度伸缩缝，而在池壁、底板水平方向均施加预应力来解决温度应力问题。这是从根本上解决水池裂缝问题的方法。而且，混凝土被施加预应力以后，混凝土本身受压，水池抗渗性、耐久性将大大提高。4土建与水工艺、设计与施工间的配合
五、结束语
在水池设计中，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未按规范进行施工等施工失误所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的后期服务。
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作者：刘骥远 中国机械设备工程股份有限公司 工程师
论文作者:刘骥远
论文发表刊物:《基层建设》2019年第9期
论文发表时间:2019/8/1
标签：水池论文; 混凝土论文; 伸缩缝论文; 裂缝论文; 水厂论文; 矾石论文; 温度论文; 《基层建设》2019年第9期论文;