對(duì)水廠建設(shè)中關(guān)于水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的探討

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　摘要：水池結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)有其特定的技術(shù)要求，如防腐抗?jié)B等。設(shè)計(jì)時(shí)，先要進(jìn)行各種不同的荷載組合，其次要進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算、抗裂度和裂縫寬度驗(yàn)算等。只有這樣才能保證水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的技術(shù)與經(jīng)濟(jì)合理性。筆者針對(duì)水池結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，從設(shè)計(jì)與施工兩方面，就水池結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)措施及方法進(jìn)行了介紹，探討保證水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)的經(jīng)濟(jì)合理及施工的安全有效進(jìn)行的方法。?

　　關(guān)鍵詞：水池結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)；施工

　　1、水池結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)?

　　1.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)符合的規(guī)定?

　　各種結(jié)構(gòu)類別、形式的水池均應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。根據(jù)荷載條件、工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件，決定是否驗(yàn)算結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。鋼筋混凝土水池應(yīng)進(jìn)行抗裂度或裂縫寬度的驗(yàn)算。在荷載作用下，構(gòu)件截面為軸心受拉或小偏心受拉的受力狀態(tài)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行抗裂度驗(yàn)算，在使用階段荷載作用下，構(gòu)件截面為受彎、大偏心受壓或大偏心受拉的受力狀態(tài)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行裂縫寬度的驗(yàn)算。預(yù)應(yīng)力混凝土水池還應(yīng)進(jìn)行抗裂度驗(yàn)算。?

　　1.2荷載及荷載組合?

　?。?）各種荷載。?

　　水壓。這里指池內(nèi)水壓，是水池的主要荷載之一?，F(xiàn)在習(xí)慣上將水池按滿水來計(jì)算水壓。這是因?yàn)椋阂环矫婧芸赡艽嬖谡`操作而造成滿池；另一方面今后工藝上有可能挖潛而超過原設(shè)計(jì)水位。?

　　土壓力。池外有填土的水池，土對(duì)池壁的側(cè)壓力通常用朗肯理論計(jì)算土的主動(dòng)壓力。但土的側(cè)壓力變化因素很多，如回填土的密實(shí)度、粘結(jié)力、內(nèi)摩擦角等。實(shí)踐證明，用朗肯理論計(jì)算主動(dòng)土壓力偏于安全。?

　　地下水壓力。地下水壓對(duì)水池底板的托浮力是威脅水池底板安全的一種主要荷載，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)予以重視。為了抵消地下水對(duì)底板的影響，在用無梁板作為底板時(shí)，其最經(jīng)濟(jì)有效的辦法是以池底浮土來平衡，而采用增加結(jié)構(gòu)自重的方法是不經(jīng)濟(jì)的。當(dāng)?shù)叵滤坏陀诔氐锥豢紤]地下水壓時(shí)，需采取措施排除地表滯水。?

　　溫、濕度荷載。由于環(huán)境的影響，造成結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生溫度或濕度的變化，從而引起結(jié)構(gòu)物體積變化，當(dāng)這種體積變化受到約束時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力。通常將溫度差及濕度差稱之為溫、濕度荷載。?

　?。?）荷載組合。?

　?、偎畨?自重。這是水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本組合。?

　?、谒畨?自重+冬季溫差。綜合溫差、濕差和水壓的共同作用，當(dāng)壁面冬季溫差的絕對(duì)值大于夏季壁面濕差（化為等效溫差）的絕對(duì)值時(shí)，這種情況是最不利的組合。?

　?、鬯畨?自重+濕差。綜合溫差、濕差和水壓的共同作用，當(dāng)夏季壁面濕差（化為等效溫差）的絕對(duì)值大于冬季壁面溫差的絕對(duì)值時(shí)，這種情況是最不利的組合。?

　?、芡翂?自重。這是指池外有覆土的水池，當(dāng)有地下水時(shí)還應(yīng)包括地下水壓，這種組合是水池荷載的基本組合之一，當(dāng)水池建成后運(yùn)營(yíng)前以及水池放空期間均屬此種荷載組合情況。根據(jù)上述幾種情況，可歸納為如下兩類：a.無覆土的水池，池壁的荷載應(yīng)取上述四種組合的最不利情況求得內(nèi)力。b.有覆土的水池，可不考慮2）和3）兩種組合。?

　　1.3截面設(shè)計(jì)的關(guān)鍵性問題?

　　（1）強(qiáng)度設(shè)計(jì)的安全系數(shù)。?

　?、偎仨斏w強(qiáng)度設(shè)計(jì)的附加安全系數(shù)。頂蓋所承受的荷載是自重、覆土重、活載等，其中自重和覆土重所占比例最大。由于土的容重隨密度和含水量而變，其變異性較大，因此，附加安全系數(shù)取1.0是合適的。?

　?、诔乇趶?qiáng)度設(shè)計(jì)的附加安全系數(shù)。池壁主要承受土壓和水壓，水深一般取滿池計(jì)算，水的容重差別極小。土壓強(qiáng)度一般用朗肯主動(dòng)土壓力理論，是略偏大的。從而說明池壁荷載的取值一般是高限，且變異性很小，因此，附加安全系數(shù)取0.9，即能滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求。?

　?、鄣装鍙?qiáng)度設(shè)計(jì)的附加系數(shù)。池底實(shí)際上是與地基共同工作的，一般情況下計(jì)算水壓及均布荷載均偏大。底板強(qiáng)度設(shè)計(jì)的附加安全系數(shù)取0.9，即能滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求。?

　?。?）關(guān)于裂縫問題的探討。根據(jù)對(duì)已建成水池所作的調(diào)查。?

　　水池裂縫一般為豎向裂縫。這些裂縫有兩種：一是貫穿性裂縫，由混凝土收縮引起的；二是出現(xiàn)于池壁外側(cè)的表面裂縫，其逐步擴(kuò)伸至全截面。另外在工程實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，所有的外挑現(xiàn)澆走道板都產(chǎn)生嚴(yán)重裂縫，并隨之?dāng)U展到池壁，因此，有必要考慮到預(yù)制裝配式走道板，或作現(xiàn)澆走道板，每隔3m～4m設(shè)伸縮縫一道。

　?。?）構(gòu)造配筋。水池池壁的構(gòu)造配筋，宜按矩形和圓形水池加以區(qū)分。對(duì)于地面式矩形水池池壁，因?qū)癫詈蜏夭畹挠绊懮鯙槊舾?，為避免產(chǎn)生貫穿裂縫，池壁水平向的最小構(gòu)造配筋率每側(cè)不小于0.15%為宜。對(duì)于無頂蓋的水池往往在池壁頂部先開裂，宜在頂部每側(cè)放置不小于2根Φ16的水平向鋼筋。對(duì)于圓形水池池壁的環(huán)向最小構(gòu)造配筋率，其外側(cè)的最小構(gòu)造配筋率不宜小于0.35%，內(nèi)側(cè)不宜小于0.15%，對(duì)于外池有覆土的水池池壁，其內(nèi)、外側(cè)宜對(duì)稱配置，但全截面總配筋率不宜小于0.3%.水池底板最小構(gòu)造配筋率，對(duì)于無頂蓋的敞口水池，其底板上層鋼筋的最小構(gòu)造配筋率不宜小于0.15%，其下層配筋率及有頂蓋的水池底板配筋率不小于0.1%.?

　?。?）經(jīng)濟(jì)配筋率。對(duì)于矩形水池，當(dāng)上端自由，下端固定的豎向截面池壁時(shí)，其最大配筋率在0.8%左右尚屬經(jīng)濟(jì)。其他矩形水池的池壁，某一界面的最大配筋率可達(dá)到1.0%左右亦屬經(jīng)濟(jì)范圍。?

　　2、水池結(jié)構(gòu)的施工

　　2.1水池底板施工要點(diǎn)?

　?。?）混凝土墊層（基礎(chǔ)）澆筑前，應(yīng)檢查地基土質(zhì)是否與設(shè)計(jì)資料相符合，如有不同，則應(yīng)該針對(duì)不同情況加以處理，然后再澆筑混凝土墊層。

　?。?）混凝土墊層在澆筑完畢后的1d～2d（視施工時(shí)的溫度而定），在墊層面測(cè)定底板中心，然后根據(jù)設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行放線，定出柱基及底板的邊線，畫出鋼筋分布線，依線鋪放綁扎鋼筋，接著安裝柱基和底板外模板。

　?。?）鋼筋綁扎時(shí)，應(yīng)詳細(xì)檢查鋼筋直徑、間距、位置、搭接長(zhǎng)度、上下層鋼筋的間距、保護(hù)層及預(yù)埋件的位置和數(shù)量，均應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。上下層的鋼筋要用鐵撐（馬凳）加以固定，防止在澆筑混凝土?xí)r發(fā)生變位。

　　（4）柱基模板是懸空架設(shè)，下面用臨時(shí)小方木撐在墊層上，邊澆混凝土邊取出小方木。

　?。?）底板應(yīng)一次連續(xù)澆筑完，不留施工縫。施工間歇時(shí)間不得超過混凝土的初凝時(shí)間。平板厚度在20cm以內(nèi)可用平板振動(dòng)器，厚度較厚時(shí)，則采用插入式振動(dòng)器。

　?。?）池壁為現(xiàn)澆混凝土?xí)r，底板與池壁連接處的施工縫可留在基礎(chǔ)上口20cm處，如設(shè)計(jì)要求有止水鋼板，在澆搗混凝土前，應(yīng)將止水鋼板安放固定。

　?。?）混凝土澆筑完畢后，其強(qiáng)度尚未達(dá)到1.2MPa時(shí)，禁止振動(dòng)，不得在底板上搭設(shè)腳手架，安放模板或搬運(yùn)工具，并注意對(duì)混凝土的養(yǎng)護(hù)。

　?。?）遇特殊情況需留施工縫時(shí)，應(yīng)做成垂直的結(jié)合面，并注意結(jié)合面附近混凝土的密實(shí)。?

　　2.2混凝土澆筑?

　　水池混凝土一般可采用分節(jié)澆筑和連續(xù)澆筑。池壁分節(jié)澆筑的順序：基礎(chǔ)底板→池壁→環(huán)梁→頂蓋。池壁連續(xù)澆筑的順序：基礎(chǔ)底板→池壁→環(huán)梁及頂蓋。