張文龍

(中鐵十二局建安公司，山西太原 030024)

隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保工程的重視，我國(guó)的水處理工程也越來越廣泛的建設(shè)，在滿足給排水工藝要求的前提下，如何既保證水池類構(gòu)筑物的正常生產(chǎn)使用，又降低工程造價(jià)，是結(jié)構(gòu)專業(yè)優(yōu)化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。在現(xiàn)代材料強(qiáng)度日益提高的今天，承載能力極限狀態(tài)較容易滿足，但正常使用極限狀態(tài)卻往往被很多人忽視，而正常使用極限狀態(tài)影響著耐久性、適用性和可靠性，忽視這個(gè)問題會(huì)減少結(jié)構(gòu)的使用壽命或者為了維持正常使用而必須經(jīng)常進(jìn)行補(bǔ)漏，使得維護(hù)成本大幅提升，因此控制水池裂縫就顯得非常迫切，本文作者針對(duì)這一問題提出了一些看法。

1 地基的選擇

鋼筋混凝土水池應(yīng)避免建在有軟弱土及液化土的地段，應(yīng)使地基有足夠的強(qiáng)度。在各種荷載作用下，地基土不發(fā)生破壞，避免水池產(chǎn)生過大的沉降與不均勻沉降，造成曲線變形，當(dāng)變形曲線的曲率達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，對(duì)水池結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的次應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致混凝土的開裂。

對(duì)地下水位較高的地區(qū)還要考慮降水問題。一般地下式水池，當(dāng)?shù)叵滤惠^高時(shí)，應(yīng)采用有效的降水措施，使地下水位線保持在施工線以下最低300mm處為宜，必須確?；炷翉?qiáng)度達(dá)到80%以上時(shí)，方可上升。

2 材料的選用

對(duì)鋼筋混凝土水池，必須合理選取混凝土的強(qiáng)度等級(jí)。如果提高混凝土等級(jí)，勢(shì)必增加水泥用量或提高水泥標(biāo)號(hào)，混凝土的收縮及水化熱作用也隨之增加。水泥用量及水泥標(biāo)號(hào)的提高，使混凝土抗壓強(qiáng)度的增長(zhǎng)較大，而其抗拉強(qiáng)度則變化甚微，因而產(chǎn)生早期收縮裂縫的幾率隨之增大，所以應(yīng)當(dāng)盡量選用低熱的硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥，其3 d的水化熱不宜大于240 kJ/kg，7 d的水化熱不宜大于270 kJ/kg，強(qiáng)度等級(jí)宜為C20～C30，以減小混凝土的收縮裂縫。

另外，在設(shè)計(jì)鋼筋混凝土水池時(shí)，抗裂鋼筋直徑選用8～16，間距為100～200范圍。

3 計(jì)算模式的合理選擇

鋼筋混凝土矩形水池是空間結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)形式、幾何尺寸及連接構(gòu)造影響著內(nèi)力計(jì)算方法。在側(cè)向荷載作用下，池壁的計(jì)算通常根據(jù)池壁的高寬比來分類。池壁頂端無約束為自由端，池壁與底板的連接為固定支承。水池底板的內(nèi)力計(jì)算，一直存在三種不同的計(jì)算模型，其底板的內(nèi)力分析通常采用三種假定[2]:1)地基反力直線分布假定，即不論建筑物平面尺寸、地基土的工程性質(zhì)，一律采用平均反力按一般的板進(jìn)行內(nèi)力分析。2)彈性地基梁法。

按單向板或雙向板簡(jiǎn)支嵌固于池壁上的矩形板來計(jì)算，這種計(jì)算方法取用基底反力的作用力，底板上表面的配筋很大，下表面為構(gòu)造配筋。這種計(jì)算模式，對(duì)于隔墻少、尺寸大的空曠底板是極其不合理的，底板上層配筋往往會(huì)很大，但在工程中卻常采用這種模式。對(duì)于第二種方法，許多人承認(rèn)采用彈性地基梁(板)進(jìn)行計(jì)算比較合理，但由于不熟悉彈性地基梁理論，對(duì)地基彈性常數(shù)取值經(jīng)驗(yàn)的不足，反而按平均反力模式進(jìn)行計(jì)算。

因此，合理選用適當(dāng)?shù)哪Ｐ蛯?duì)控制水池的受力及配筋有至關(guān)重要的作用。對(duì)于底板計(jì)算模式選擇，應(yīng)根據(jù)底板平面尺寸大小、內(nèi)外墻間距的疏密采用不同的分析方法，當(dāng)?shù)装迤矫娉叽缧』驂Φ拈g距密采用平均反力法，反之則采用彈性地基梁方法。

同時(shí)，在計(jì)算中還應(yīng)考慮諸多因素，例如水灰比、混凝土養(yǎng)護(hù)天數(shù)、用水量、后澆帶間隔天數(shù)等等，必須向施工單位詳細(xì)說明，做好相關(guān)的技術(shù)交底，并要求施工單位逐一落實(shí)。

4 構(gòu)造措施

為防止裂縫的產(chǎn)生，在應(yīng)力集中處適當(dāng)增加構(gòu)造筋也是一項(xiàng)很有效的措施。為此必須在池壁角隅處，池壁與底板角隅處設(shè)置加強(qiáng)措施(均增設(shè)了φ8@200構(gòu)造筋)，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗扭、抗裂性。池壁與池壁，池壁與底板交界處增設(shè)腋角見圖1，圖2。

設(shè)置“暗梁”“暗柱”?，F(xiàn)澆鋼筋混凝土“暗梁”，水池最易在池壁上部出現(xiàn)裂縫，因此在水池池壁中配4根φ14～φ22的加強(qiáng)筋，稱為“暗梁”(見圖3)，使易裂的薄弱部位含鋼率增大，也增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的抗裂性能?！鞍抵痹O(shè)在池壁交界的轉(zhuǎn)角和丁字交接處及十字交叉處，配4根φ12的豎向受力筋來加強(qiáng)水池的整體性，加強(qiáng)了薄弱部位，提高了抗裂性能。

5 施工措施

在對(duì)于大型水池，應(yīng)合理選用原材料，盡量采用粒徑級(jí)配良好的石子及中、粗砂，以減少混凝土的用水量，使混凝土的收縮和泌水減少。同時(shí)應(yīng)控制石子含泥量小于1%，黃砂含泥量小于2%。在混凝土配合比設(shè)計(jì)上，應(yīng)選低水化熱，低收縮的水泥，并應(yīng)在降低水灰比和提高和易性上下功夫。同時(shí)在混凝土中應(yīng)適當(dāng)加入外加劑(如減水劑，泵送劑)，提高混凝土的可泵性，使混凝土的耐久性得到顯著改善。

在澆筑混凝土施工前，應(yīng)對(duì)混凝土澆筑體的溫度、溫度應(yīng)力及收縮應(yīng)力進(jìn)行試算，確定混凝土澆筑體的升溫峰值，里表溫差及降溫速率的控制指標(biāo):混凝土澆筑體在入模溫度基礎(chǔ)上的溫升值不宜大于50℃，混凝土澆筑體里表溫差不宜大于25℃，混凝土澆筑體降溫速率不宜大于2.0℃/d，混凝土澆筑體表面與大氣溫差不宜大于20℃。

在確定混凝土配合比時(shí)，根據(jù)混凝土的絕熱溫升、溫控施工方案的要求等，提出混凝土制備時(shí)粗細(xì)骨料和拌合用水的技術(shù)措施，如降低拌合水溫度，骨料用水沖洗降溫，避免暴曬等。

在澆筑水池混凝土?xí)r，澆筑方案可采用整體分層連續(xù)澆筑或推移式連續(xù)澆筑方式，保證結(jié)構(gòu)的整體性。在振搗時(shí)要注意在振動(dòng)界限以前對(duì)混凝土進(jìn)行二次振搗，提高混凝土與鋼筋的握裹力，防止因混凝土沉降而出現(xiàn)的裂縫，減少內(nèi)部裂縫，增加混凝土的密實(shí)度，從而提高抗裂性。在水池長(zhǎng)度超過30m時(shí)，應(yīng)在其長(zhǎng)度方向，每隔20m～30m設(shè)一道寬800mm的后澆帶，將其劃分為若干流水作業(yè)段，待該部位混凝土澆灌45d～60 d并完成大部分收縮變形后，采用微膨脹混凝土、強(qiáng)度等級(jí)比原結(jié)構(gòu)提高一級(jí)，并保持至少15d的濕潤(rùn)養(yǎng)護(hù)，后澆帶接縫處按施工縫的要求處理。混凝土出現(xiàn)裂縫是絕對(duì)的，無裂縫是相對(duì)的，這是一種物理現(xiàn)象。但是裂縫是可以控制的，設(shè)計(jì)人員就是要把裂縫控制在無害范圍內(nèi)或使裂縫不出現(xiàn)、少出現(xiàn)?；炷亮芽p發(fā)生的原因是很復(fù)雜的，在滿足工藝要求的前提下，合理的結(jié)構(gòu)布置，正確的施工方法，合適的材料選用是工程質(zhì)量的重要保證，所以控制裂縫須各方共同努力。

[1]周獻(xiàn)祥.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)筆記[M].北京:中國(guó)水利水電出版社，2007.

[2]《給水排水工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)》編寫組.給水排水工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007.

[3]王鐵夢(mèng).工程結(jié)構(gòu)裂縫控制[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1997.

[4]于獻(xiàn)華.鋼筋混凝土構(gòu)件的裂縫探討[J].山西建筑，2010，36(10):149-150.