楊 雨

(同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計研究院(集團(tuán))有限公司，上海 200092)

?

超長鋼筋混凝土水池的結(jié)構(gòu)設(shè)計

楊 雨

(同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計研究院(集團(tuán))有限公司，上海 200092)

介紹了目前給排水工程中超長鋼筋混凝土水池結(jié)構(gòu)設(shè)計時常用的處理方法，并以兩座已建改良AAO池為例，論述了混凝土外加劑、開裂引發(fā)縫和連續(xù)式膨脹加強(qiáng)帶三種處理方法在工程中的應(yīng)用技術(shù)，以供參考。

鋼筋混凝土水池，給排水工程，外加劑，膨脹加強(qiáng)帶

0 引言

隨著社會發(fā)展和水處理工藝水平的提高，作為城市基礎(chǔ)配套設(shè)施，市政給排水工程的規(guī)模也日益增大，大型水池的出現(xiàn)越來越多。我國規(guī)范規(guī)定[1,2]，當(dāng)現(xiàn)澆鋼筋混凝土矩形水池長、寬較大時，應(yīng)設(shè)置伸縮縫；當(dāng)?shù)鼗鶠閹r基時，伸縮縫最大間距15 m，若為地下式或有保溫措施，最大間距20 m；當(dāng)?shù)鼗鶠橥粱鶗r，伸縮縫最大間距20 m，若為地下式或有保溫措施，最大間距30 m。目前，給排水工程中主要水處理構(gòu)筑物的尺寸經(jīng)常超過規(guī)范限值，結(jié)構(gòu)設(shè)計時通常采用以下三種方法。

1 超長水池的處理方法

1.1 使用混凝土外加劑

當(dāng)鋼筋混凝土水池超長，向混凝土中添加用于超長無縫結(jié)構(gòu)的高效抗裂膨脹型添加劑以抵抗溫度應(yīng)力，可適當(dāng)增大伸縮縫間距?；炷翐饺肱蛎泟┖蟪蔀檠a(bǔ)償收縮混凝土，其自應(yīng)力值較小，一般為0.2 MPa～0.7 MPa，主要用于補(bǔ)償因混凝土收縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力、提高混凝土抗裂性能和改善變形性能[3]。添加膨脹劑后的補(bǔ)償收縮混凝土，在水中養(yǎng)護(hù)14 d的限制膨脹率2.0×10-4，水中養(yǎng)護(hù)14 d轉(zhuǎn)空氣中養(yǎng)護(hù)28 d的限制膨脹率-3.0×10-4[4]。采用補(bǔ)償收縮混凝土的鋼筋混凝土水池不需設(shè)縫，結(jié)構(gòu)整體性好，施工難度小，工期短。膨脹型添加劑的選用方案和配比應(yīng)由添加劑供應(yīng)商根據(jù)產(chǎn)品性能和試驗結(jié)果確定，并由添加劑供應(yīng)商提供質(zhì)量及使用效果的保證?；炷潦┕で熬幹茖ｍ検┕し桨?，施工單位或混凝土攪拌站根據(jù)產(chǎn)品供應(yīng)商推薦的外加劑摻量按照設(shè)計要求進(jìn)行試配，確定其最佳摻量值。我院工程經(jīng)驗表明，當(dāng)鋼筋混凝土水池長度不超過50 m時，采用此方法工程效果良好。

1.2 設(shè)置開裂引發(fā)縫

當(dāng)鋼筋混凝土水池超長，根據(jù)內(nèi)部隔墻及頂板布置等，在縱、橫向貫通設(shè)置一條或幾條伸縮縫或開裂引發(fā)縫。水池對水密性要求較高，開裂引發(fā)縫作為一種不完全收縮縫，在已有工程應(yīng)用中效果良好。與伸縮縫不同，開裂引發(fā)縫在設(shè)縫處混凝土、鋼筋均不中斷，通過在表面形成凹槽口和中間設(shè)置止水帶以削弱結(jié)構(gòu)斷面，結(jié)構(gòu)在發(fā)生收縮變形時設(shè)縫斷面受拉造成的應(yīng)力集中使斷面開裂易于出現(xiàn)在此部位，同時因該處止水帶和表面凹槽口填縫料的存在而不致發(fā)生滲漏[5]。

1.3 設(shè)置膨脹加強(qiáng)帶[3]

當(dāng)鋼筋混凝土水池長度超過60 m時，需設(shè)置后澆帶或膨脹加強(qiáng)帶。采用后澆帶時，后澆混凝土部分需在兩側(cè)混凝土澆筑完成42 d后方可施工，且后澆帶混凝土養(yǎng)護(hù)時間不少于28 d。綜合考慮工期要求、施工降水、經(jīng)濟(jì)等因素，實際工程中通常采用連續(xù)式膨脹加強(qiáng)帶代替后澆帶的做法，即混凝土連續(xù)澆筑，不需分段。為有效發(fā)揮膨脹效果，增加水池長度方向膨脹量值，膨脹加強(qiáng)帶帶寬較大，通常設(shè)為2 m，帶內(nèi)鋼筋不中斷；為提高抵御收縮應(yīng)力的能力，帶內(nèi)另附加部分鋼筋。施工時膨脹加強(qiáng)帶兩側(cè)采用密孔鐵絲網(wǎng)妥善支撐，以將帶內(nèi)混凝土與帶外混凝土分開。膨脹加強(qiáng)帶內(nèi)、外均采用補(bǔ)償收縮混凝土，帶內(nèi)混凝土設(shè)計強(qiáng)度等級比帶外提高一級，并需滿足水中養(yǎng)護(hù)14 d的限制膨脹率2.5×10-4，水中養(yǎng)護(hù)14 d轉(zhuǎn)空氣中養(yǎng)護(hù)28 d的限制膨脹率-2.0×10-4。當(dāng)鋼筋混凝土水池長度超過120 m時，采用間歇式或后澆式膨脹加強(qiáng)帶，分別設(shè)有一道或兩道施工縫，施工縫斷面中部需橫置鋼板止水帶。與采用普通后澆帶相比，間歇式或后澆式膨脹加強(qiáng)帶應(yīng)采用補(bǔ)償收縮混凝土，施工工期相應(yīng)可縮短，需根據(jù)現(xiàn)場實際情況確定。

2 工程實例

下面以兩個工程為例，分別論述外加劑、開裂引發(fā)縫和膨脹加強(qiáng)帶在超長鋼筋混凝土水池中的應(yīng)用。目前這兩個項目均施工完成并已投入使用，運行時間2年～3年，工程效果良好，均未出現(xiàn)水池滲漏等問題。

2.1 工程實例一

廣東某污水處理廠二期擴(kuò)建工程改良AAO池，敞口式，頂部局部設(shè)置1.50 m寬走道板，水池平面尺寸55.30 m×58.00 m，池高6.90 m，埋深3.85 m，因水處理工藝需要，以中間縱向隔墻為中心，水池上、下兩部分呈對稱分布。結(jié)構(gòu)設(shè)計時，水池55.30 m長度方向中部設(shè)置一道開裂引發(fā)縫，即劃分為(29.2+26.1)m，水池58.00 m寬度方向上、下各設(shè)置一道開裂引發(fā)縫，即劃分為(15.0+28.0+15.0)m，開裂引發(fā)縫的平面設(shè)置如圖1所示。水池頂板、壁板和底板開裂引發(fā)縫的具體做法如圖2所示。

2.2 工程實例二

銀川某新區(qū)污水處理廠一期工程改良AAO池，池頂密封鋼筋混凝土板，上覆500 mm厚種植土，局部開孔。水池平面尺寸74.90 m×49.40 m，池高6.80 m，埋深2.60 m。縱向長度超過60 m，需設(shè)置膨脹加強(qiáng)帶或后澆帶。水池內(nèi)部相鄰隔墻跨度較大(約9 m)，避開池底傘形立式攪拌機(jī)設(shè)備，池內(nèi)設(shè)置400 mm×400 mm鋼筋混凝土柱將跨度減小為4 m～6 m，通過設(shè)置縱、橫向鋼筋混凝土梁將水池頂板劃分為若干單、雙向板，經(jīng)計算板厚200 mm滿足要求?？紤]池頂縱、橫向鋼筋混凝土梁較多，整個水池采用用于超長無縫結(jié)構(gòu)的高效抗裂膨脹型添加劑，并沿水池縱向中部設(shè)置一道2 m寬連續(xù)式膨脹加強(qiáng)帶，即劃分為(35.15+2.00+37.75)m。

膨脹加強(qiáng)帶的平面位置見圖3，具體做法見圖4。

3 結(jié)語

目前超長鋼筋混凝土水池的出現(xiàn)越來越多，本文介紹了超長水池設(shè)計時三種常見的處理方法，并以兩座已建改良AAO池為例，詳細(xì)論述了混凝土外加劑、開裂引發(fā)縫和連續(xù)式膨脹加強(qiáng)帶的工程應(yīng)用。隨著市政工程規(guī)模日益擴(kuò)大，超長結(jié)構(gòu)處理措施有待于繼續(xù)深入研究并應(yīng)用于工程實踐。

[1] GB 50069—2002，給水排水工程構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].

[2] CECS 138:2002，給水排水工程鋼筋混凝土水池結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程[S].

[3] JGJ/T 178—2009，補(bǔ)償收縮混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程[S].

[4] GB 50119—2013，混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范[S].

[5] 《給水排水工程結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊》編委會.給水排水工程結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊[M].第2版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.

Structural design of the super-long reinforced concrete pond

Yang Yu

(TongjiUniversityArchitecturalDesign(Group)Co.,Ltd,Shanghai200092,China)

The paper introduces the common treatment methods for the structural design of the super-long reinforced concrete pool in the water-supply and drainage project, and indicates the application technique of the three treatments with the concrete additives, joints caused by cracks, and continuous expansion reinforcing band, so as to provide some reference.

reinforced concrete pool, water-supply and drainage project, additive, expansion reinforcing band

1009-6825(2017)07-0031-02

2016-12-13

楊 雨(1982- )，女，工程師

TU318

A