趙舜堯

Analysis of the Design of Semi-Buried Super-Long Pool Structure Without Joints

ZHAO Shun-yao

（Municipal Institute， Shanghai Construction Engineering Design and Research Institute Co.， Ltd.， Shanghai 200030， China）

【摘? 要】半埋式超長水池結構的設計是在我國城市水處理系統逐步發(fā)展下提出的適應現今城市發(fā)展的設計。隨著我國水處理系統的不斷完善，其基礎設施需要跟上時代發(fā)展的步伐，所以半埋式超長水池混凝土結構越來越多地出現在建設項目當中。論文重點關注不設縫水池結構，提出通過采取相應的措施實現了半埋式超長水池結構不設縫設計，希望有效解決半埋式超長水池結構中的裂縫問題。

【Abstract】The design of semi-buried super-long pool structure is put forward under the gradual development of urban water treatment system in China， which is suitable for today's urban development. With the continuous improvement of water treatment system in China， its infrastructure needs to keep up with the development of the times， so more and more semi-buried super-long pool concrete structures appear in construction projects. This paper focuses on the pool structure without joints， and proposes that the design of semi-buried super-long water pool without joints is realized by taking corresponding measures， hoping to effectively solve the problem of cracks in the semi-buried super-long pool structure.

【關鍵詞】半埋式;超長水池結構;不設縫設計;措施;技術

【Keywords】semi-buried; super-long pool structure; design without joints; measures; technology

【中圖分類號】TU318;TU991.34+3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號】1673-1069（2021）05-0184-02

1 半埋式超長水池結構不設縫設計概述

相較于全埋式超長水池結構不設縫設計，半埋式超長水池結構不設縫設計的應用范圍較窄。超長水池結構不設縫往往容易開裂，為了滿足使用條件，在進行建設時往往使用補償收縮混凝土。同時，為了防止由于長度過長，而增加結構的不穩(wěn)定性，在生產工藝中往往運用預應力技術，先進的生產工藝能夠推進項目質量的提升，所以這些措施能夠顯著地延長結構的使用年限。但是當水池結構長期使用時仍可能導致出現開裂現象。所以在設計時，超長水池結構不設縫的應用較少，這是為了防止后期維護難度增大。但是半埋式超長水池結構中不設縫設計擁有著獨特的優(yōu)勢。一般來說，設縫后容易造成水池整體的結構穩(wěn)定性較差，對于大型水池來說，設置多道伸縮縫會進一步復雜化抗震措施。尤其是在施工過程中，由于施工工藝的不完善，伸縮縫處澆筑存在縫隙，這也就導致伸縮縫處容易漏水，不容易修復。所以在超長水池結構中不設縫能夠提高整體結構的質量，若采取相應的措施，如在施工過程中合理地布置后澆帶、加強帶等能夠實現半埋式超長水池不設縫的設計理念。

2 工程概況

本文以兩種水池不同的設計結構進行比較，首先，將南水北調工程中的水池作為實例進行分析，水池的設計功能是集水池，在設計過程中采用常規(guī)的分縫設計，所以在結構設計方面存在多種問題。為了保證結構的穩(wěn)定性，該水池在設計時存在多種設計問題。該水池高度為13～17m，導致水池內水位較高。由于采用常規(guī)的分縫設計，導致水池內各部分的剛度中心和質量中心有偏差，在該水池的分縫處增加了許多側向剛度構件。一方面，增加了施工的難度，加大了施工的工作量;另一方面，對工藝設備工作的穩(wěn)定性產生了一定的影響。其次，與之對照的是某保護區(qū)基地中的室外水池結構，該水池結構采用的是半埋式超長水池結構不設縫設計，采用復合樁基，具有較強的整體穩(wěn)定性。但是在設計過程中，水池長度超過了100m，達到120.5m，所以施工難度較大，由于采用半埋式的設計方案，天然保溫狀況較差，要考慮到溫濕度作用強烈的條件。

在設計過程中，集水池的常規(guī)結構設計分縫處的側向剛度構件較多，且施工難度較大，對整體的穩(wěn)定性也存在負面的影響，相較于生物反應池的半埋式超長水池不設縫設計，在工藝上沒有精簡，同時，穩(wěn)定性較差。根據兩者的比較，半埋式超長水池結構不設縫設計，在應用過程中有著更加廣闊的前景，對水池整體結構穩(wěn)定性有著良好的基礎性作用，同時，有著更深刻的研究價值。

3 水池混凝土裂縫的產生原因

水池混凝土裂縫產生的原因可以歸結為兩個方面：第一個方面就是結構性裂縫問題。結構性裂縫主要是由于載荷作用產生的，由于水土壓力以及自重等原因造成的受拉應力裂縫。第二個方面就是非結構性裂縫，大部分是變形因素導致。在水池產生裂縫問題上，非結構性裂縫占據了較大的比例。針對兩種不同的裂縫原因，具體情況如表1所示。

3.1 常規(guī)設縫水池產生裂縫的原因

常規(guī)設縫水池結構往往是由于結構性設計產生裂縫，一般是因為結構設計不合理而引起的裂縫，截面突變產生的應力過于集中而導致產生裂縫，或者由于鋼筋配置不合理而引起的裂縫。結構性裂縫的產生往往是由于施工誤差或者設計誤差而引起問題的出現，在出現這類結構性裂縫時，可以推斷該水池的施工質量較低。

3.2 超長水池不設縫結構產生裂縫的原因

超長水池不設縫結構的裂縫絕大部分是由于溫度變化以及變形引起，如表1所示，由于變形而產生的裂縫是非結構性裂縫的主要產生原因。由于收縮變形而產生的裂縫原因較多，如水池表面產生的裂縫呈現花紋狀，同時裂縫較淺，這是由于碳化收縮造成的裂縫，周圍環(huán)境中的酸性物質與水泥石中堿性物質發(fā)生反應，引起混凝土表面體積收縮。裂縫垂直于施工縫，且間距均勻，長度較短。這是由于施工間隔過長，造成先澆筑的混凝土完成收縮，在后澆筑的混凝土收縮過程中產生裂縫。

膨脹變形往往是由于混凝土與其他物質發(fā)生反應造成開裂，堿骨料反應裂縫發(fā)生在混凝土凝固數年后，由于活性礦物與堿性溶液發(fā)生化學反應導致體積膨脹造成混凝土開裂，水池整體結構的強度下降，環(huán)境中的侵蝕性物質進入混凝土內部發(fā)生反應后，會造成混凝土腐蝕，逐步地腐蝕鋼筋造成整體結構失效。若出現這種高強度的變形，水池難以修復，到達生命期限。

4 半埋式超長水池結構裂縫的控制方法

4.1 后澆帶、加強帶的設計

半埋式超長水池結構不設縫設計，一般來說超過標準長度，所以在進行水池混凝土架構時要以分塊的方式進行作業(yè)。為了防止混凝土后期開裂，可以在施工過程中等待各區(qū)塊混凝土施工形狀固定，同時，在混凝土區(qū)塊中設立加強帶，提升混凝土的壓應力，減少混凝土因為收縮變形而導致其整體結構改變。后澆帶采用C40收縮補償混凝土，由于后澆帶存在止水面，所以在進行設計時應用止水鋼板進行固定。而加強帶是穩(wěn)定池壁結構、防止變形的設計，縱向面上需用結構主筋固定加強。在設計時可以采用橫向后澆帶與加強帶相互交錯型，為了提升水池整體結構的科學性，在縱向方向上設計加強帶，通過對后澆帶和加強帶的合理劃分，減少施工過程中由于變形產生的應力，推進半埋式超長水池結構不設縫設計成型。

4.2 鋼筋配比時考慮溫濕度的影響

混凝土保護層開裂，會造成鋼筋的腐蝕速度加快?；炷林車h(huán)境的溫濕度會對鋼筋腐蝕速度產生一定的影響。在本文提及的南水北調的水池以及生物反應池中，其環(huán)境條件較為特殊，通常情況下濕度較高，而半埋式超長水池結構會造成內外溫度的差異性較大。所以在進行鋼筋配比時必須考慮到溫度和濕度對水池裂縫產生的影響。由于溫度和濕度的變化幅度較大，更容易造成鋼筋的腐蝕速度加快，水池結構功能的特殊性會導致混凝土結構孔隙中留存自由水，當濕度下降，溫度升高時，氧氣容易到達鋼筋表層，從而導致腐蝕速率加快。所以在進行鋼筋配比時要充分考慮到水池使用過程中的內外溫差，在施工過程中對混凝土材料的膨脹系數進行考慮，根據相關的行業(yè)標準完成配筋計算工作，并且嚴格執(zhí)行。

4.3 加強后期養(yǎng)護

在施工過程中以及施工完成后要定期進行養(yǎng)護。為防止混凝土變形開裂，在施工過程中采用鎂質高性能抗裂劑進行配置的補償收縮混凝土在養(yǎng)護過程中需要注意進行濕養(yǎng)14天，相較于普通的膨脹劑，鎂質高性能混凝土抗裂劑具有持續(xù)膨脹的特性。在兩側池壁混凝土澆筑完成42天之后，后澆帶才可以進行施工，且養(yǎng)護時間要大于28天。加強帶在膨脹澆筑時要避免冷縫的產生。除此之外，在混凝土后期監(jiān)測過程中要注意混凝土內部溫度的變化，限制混凝土應變。

5 結語

半埋式超長水池結構不設縫設計具有較好的整體性，通過以上措施，在設計完成之后，混凝土結構不會出現較為顯著的裂縫。在使用過程中，水池受地基變形、地震影響等作用較小，但是整體施工質量要求較高，采取以上措施有利于施工質量的提升。

【參考文獻】

【1】火明譞.半埋式超長水池結構不設縫設計分析[J].價值工程，2020，39（9）：174-175.

【2】劉一杰.半埋式超長水池結構不設縫設計經驗[J].中國市政工程，2019（4）：47-49+116.