摘要：随着我国城市规模的扩大，配套的市政给排水工程的规模也相应扩大，出现了很多平面尺寸较大、容积较大的水池结构。设计中处理这种水池结构的设计方法一般为设置贯通式的伸缩缝。
关键词：给排水；超长不设缝水池；结构设计和施工
1 工程概况
以某市政水池工程为例，该工程是一个集水池和吸水井合建的工程。该水池的高度为l2.5-16.5m，平面尺寸为59.5Omx76.55m，集水池地面部位的高度为7.8m，地下部位为5m；而吸水井的地上部分高度为7.8m，而地下部位为9.75m。该水池的顶板及地面池壁都安装了的保温措施，水池中共设置7道导流墙，结构安全等级为级，抗震烈度恤度，使用年限为50年。集水池底板处在卵石层，地基承载力为300kPa；吸水井基础处在粉质粘土一重粉质粘土层，地基承载力为15OkPa。
2 集水池与吸水井结构方案的比较与选择
对该集水池结构方案的设计共分别采用三种方案进行比较与选择，其中包括：①设缝方案。该方法为常规设计方案，在长向侧设置2道道伸缩缝，而短向侧设置1道伸缩缝，全池体共分为6个部分，且将顶板、池壁及底板分开；②顶板不设缝方案。在顶部处设置预应力钢筋，但不设置伸缩缝，而底板及池壁设有变形缝；③部分预应力方案。该池体在顶部处设置预应力钢筋，不设置伸缩缝，底板及池壁处设有后浇带。
2.1 设缝方案
该方案的优点就在于设计及施工技术非常成熟，且无需采用特殊处理措施，施工方法比较简单，且施工进度比较快。但由于钢筋混凝土水池中的伸缩缝通常都要保持在15-30m之间，因此该方案的水池需要设置多道伸缩缝，从而可能会引起构造复杂、伸缩缝处漏水及难以修复等问题。
2.2 顶板不设缝方案
该方案采用预应力结构，能有效解决水荷载引起的抗裂问题。池作为档墙结构，顶板与池壁在施工的过程中可作为滑动支座，有利于张拉预应力，而在使用时改为固定连接。该方案的优点就在于无需在池体内设置阻水墙体，不会影响水流条件。但该方案由于下部分块，导致各个分块之间的质量、沉降都不一样，且在温度影响下变形从而导致池壁弯矩。
2.3 整体不设缝方案
该方案的优点就在于池体中无需设置阻水墙体，且水池各部分的变形量比较小。但顶板在温度的影响下变形使池壁出现弯矩，且设置后浇带也对工期造成影响，工程造价比较高。
2.4 结构方案比选结论
通过对以上3种设计方案的比较，为了满足工艺专业的相关要求，根据该水池的特点，因此在设计中采用整体不设缝方案。由于该方案属于双向超长均不设置伸缩缝的方案，完全能负荷工艺专业要求。
3 超长不设缝方案的设计
该水池的设计为分缝设计，就要在双向进行多道伸缩缝的设计，就会带来多种结构设计问题。由于池体及水位比较高，其分缝后各个分块的质量中心及刚度中心都不均匀，就需要在分缝处增加抗侧力构件，不仅会对工艺水流条件造成影响，还会增加工作量。因此，在选择双向超长不设缝设计方案，就能有效解决温度应力问题。在我国对大型结构温度应力问题的解决方法主要包括“抗”、“放”、“调”三种方式。其中，“抗”就是指通过将混凝土的强度及配筋率提高，以提高结构的极限抗拉力与抗压应变力；采用预压应力和收缩混凝土以将施工过程中的受拉变形抵消，并加大受温度影响大的位置强度。而“放”就是指通过设置永久性伸缩缝以降低温度应用的影响，从而降低结构的变形量。“调”则是对“抗”和“放”的综合，通过采取设计混凝土配合比、掺入添加剂、留置施工缝、施工工艺控制及养护等措施应降低水池变形量。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆对于温度应力比较大的位置应通过设置预应力钢筋，以增强其强度。同时，还能采用支撑与边界处理措施，以降低结构构件的变形量，也就是设置滑动层等措施，以加大结构自由变形量，从而减少温度应力，主要的措施如下；①顶板设置预应力钢筋。通过有限元程序对水池的整体升温及降温等进行计算，以分析出水池内各个部位在温度下的温度应力变化规律，然后根据其变化规律选择在水池顶板设置预应力钢筋，以对内水作用及温度拉力进行抵抗；②底板设置滑动层。通过在底板下设置滑动层，以降低地基土对底板的约束力，并加大池体的自由度，并降低了温度应力的影响；③后浇带的留设。在方案设计的过程中，以设计出施工阶段所要设后浇带的部位、数量及方法等并明确结构的封闭时间及温度等基本要求；④混凝土的控制。在设计的过程中，对混凝土的施工，必须要加强对原材料、配合比等方面的控制，并对混凝土生产、施工及养护等方面进行控制，以避免混凝土出现早期裂缝，从而提高水池的抗裂防渗性能；⑤合理增加配筋。可在中面温差影响比较大的位置合理增设配筋，以增强该部位的强度。
4 超长不设缝方案的施工措施
4.1 滑动层的设置
在底板进行施工前，应在底板下进行滑动层的设置。施工方法为：在两层聚乙烯塑料布之间将细砂铺上，厚度为20mm，而滑动层应超出底板lm。其中，聚乙烯塑料布的密度为0.91-0.94kg/m2，拉伸强度为23.69MPa，最大拉伸率为780%，纵向直角撕裂强度为73.85N/mm，横向直角撕裂强度为58.55N/mm，维卡软化与脆化温度分别为70℃，-60℃。
4.2 后浇带的设置
在水池的底板与池壁处各设置2道后浇带，宽度均为lm，从后浇带处经过的钢筋可保留。而后浇带的施工一般在两边混凝土浇筑完成后42d进行施工，且要在顶板施工结束两周后施工。施工流程为：先底板、后池壁，而在后浇带施工过程中，应在混凝土中掺加适量微膨胀剂，且要选择在低温时段进行混凝土的浇筑。
4.3 混凝土施工的控制
由于该水池的混凝土构件比较大，因此不仅要满足常规的设计、施工要求，还要满足以下几点要求；①在进行混凝土配比的过程中，应选择高强低水化热水泥，因此这类水泥的粗、细骨料的级配比较好，因为骨料的碱活性指标也必须满足相关的规范要求；②在施工过程中，混凝土中要掺加适量外加剂，以提高其抗裂性，而外加剂的掺入量必须要根据混凝土部位、等级等因素来决定；③混凝土在搅拌、运输、浇筑及养护的过程中必须采取相关的控制措施，以降低其入模温度，因为其入模温度应低于28℃；④在冬季施工时，混凝土的入模温度应控制在5℃以上，因此要加强对温度的监测及管理，并采用信息化控制，以实时监测与控制温度的变化，要控制混凝土内外温差不得超出25%，并对混凝土进行及时的保温与养护，以保证其温度梯度及湿度的合理性，以预防裂缝的出现。
4.4 顶板的施工
作为水池体的重要组成部分，顶板能有效承受池体中内水荷载户温度引起的拉力。在顶板设计的过程中采取构造措施，能使顶板在施工时与池壁进行街接，在使用时则固定在池壁上。其中，顶板混凝土所采用的是C40、S6混凝土，钢筋为预应力筋，而预应力筋属于中15.2低松弛钢纹线，其标准强度为1860N/mm2。而外包材料属于高密度聚乙烯，而张拉端错采用的是圆套筒式夹片锚具，并设设置在凹进混凝土上。而在埋入式固定端所采用的工具为挤压锚具。在顶板垂直隔墙方向不进行无粘结预应力筋的曲线设置，而在顺隔墙方向进行无粘结预应力筋的直线布置。其中，无粘结预应力钢筋所采用的措施为二次张拉措施，当混凝土强度处于设计强度的一半时，预应力筋应张拉到一半的控制应力，当混凝土的强度越高越高时，预应力筋的张拉力就越大。在顶板浇筑过程中，每向可进行2道后浇带的设置，设置的位置应和底板、池壁一致。
结束语：目前，在一些大型的市政工程项目中，超长不设缝结构已得到应用，并取得不错的应用效益。在本文中的市政水池工程也采用超长不设缝结构设计方案，从而实现大型水池的不分缝设计，有效解决伸缩缝水池引起的各种问题。
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[2]姚丽梅. 市政给排水工程施工质量管理问题分析[J].科技资讯，2010，25（15）：166.
论文作者:王驰,张钊,张宁
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第1期
论文发表时间:2018/6/13
标签：水池论文; 顶板论文; 混凝土论文; 预应力论文; 伸缩缝论文; 底板论文; 温度论文; 《建筑学研究前沿》2018年第1期论文;