水池的设计与施工要求(论文作业).doc

水池的设计与施工要求（土木工程081 叶博文 108051012）摘要：本文从结构专业的角度谈谈对水池设计中所涉及的地下水位的确定、伸缩缝的设置、后浇带的作法及设计与施工配合等问题。并对施工过程中抗渗混凝土的施工着重做了介绍。关键词：水池 地下水位 伸缩缝 后浇带 抗渗 防裂 混凝土1设计要求1.1设计地下水位的合理确定水池的设计与地下水位的标高密切相关。由于地下水位未掌握好而引起结构选型错误及抗浮不够等工程事故时有发生。根据现行国家设计规范，地下水位应根据地方水文资料，考虑可能出现的最高地下水位。 一般设计均取用水文资料的最高地下水位。在50年设计基准期内，一般水工构筑物地下水可变作用的取用按“工程结构可靠度设计统一标准”原则确定，不考虑罕 遇洪水的偶然作用。但值得注意的是，有些工程地质勘察报告所提供的地下水位未能从地方水文资料分析得出，而仅反映勘测期间的地下水位情况。如果详勘在当地 枯水期进行，所提供的地下水位标高将无法被设计取用，或导致结构计算的失误。所以设计人员应详细了解当地的水文情况，对未满足设计要求的地质勘察报告要求予以补充。要求考虑当地有无暴雨、台风的影响，是否会出现由于地表水不 能及时排除而引起地下水位提高。土建设计人员应结合对地下水位和地质情况的了解，与水工艺设计人员一起决定水池的基底标高，综合工艺流程要求、土建造价、 运营成本、投产年限等诸多因素，制定出方案。例如当地下水位较高或地质剖面有流沙层时，设计人员应考虑是否可适当抬高基底标高，减少浮力对结构影响及避开 流沙层。1.2伸缩缝和后浇带的设置1.2.1伸缩缝的设置根据设计规范，矩形构筑物最大伸缩缝间距一般为2030m。近年来，一方面工艺所要求的水池长度已远远超过了规范间距；另一方面随着建筑材 料、施工方法的改进，又为超长水池不设缝、少设缝提供了可能。设计人员在具体设计时应根据地基、气温等工程情况，考虑是否设缝及相应的施工方法，认真进行 计算并采取适当设计措施。一般水池设计中，对结构强度、裂缝开展宽度、抗浮等计算，一般均能按规范要求考虑得较好，但是由于温度、变形以及不均匀沉降所引起的开裂，在工程中却常常遇到。大多数出现裂缝的工程实例表明，设计对温度、混凝土收缩变形等影响因素的考虑欠缺是问题的主要原因。以下两点需重视： 水池类构筑物并非必须保证不开裂，对设计人员来讲重要的是做好裂缝的控制。一方面设计人员要事先对可能的不利因素及其影响予以预防，另一方面在施工过 程中万一发生较大裂缝要有相应的处理方法及技术措施，确保工程交付验收及投产后的安全生产及运行需要。一般说来，影响裂缝的主要因素是温差及混凝土的收 缩，温度越高越易开裂，裂缝的数量及宽度也越大；混凝土收缩越大，裂缝的数量及宽度也越大。因此，设计人员要从设计与施工两个方面来加强控制。设计方面， 增加配筋率或减小钢筋直径能增加混凝土的极限拉伸，因此在结构设计时，在节点应力集中处或大体积混凝土中沿截面均匀配置细、密的构造钢筋或钢筋网片，可提 高构件的抗裂能力。施工方面，不要过分强调加快工程进度，不要过分追求水泥的早高强，尤其不要不分场合地使用早强型（R型）水泥。在混凝土中考虑掺加缓凝 剂和减水剂，降低水灰比，适当增加粉煤灰的用量，减少水泥用量。混凝土振实成型后，要尽早表面覆盖，加强养护，延长浇水养护时间，特别是夏季和大风天气。 加强对允许伸缩缝间距的计算。从设计方案来讲，设计尽可能采用无缝设计以满足施工的连续性及减少施工难度。在设计过程中，设计人员要详细收集相关资 料，针对地基软硬及温差大小，选择伸缩缝的间距。一般水池设计时主要考虑施工阶段的最不利温差和混凝土收缩产生的当量温差，保证由于综合温差对混凝土产生 的拉应力与混凝上相应龄期的极限抗拉强度之比值符合安全要求，并按此条件复核设计假定的伸缩缝间距是否满足。最不利温差一般可采用混凝土浇筑时气温与混凝 土达稳定时温度之差。当构筑物及时回填土时，由于地下温度一般常年变化不大，混凝土达稳定时温度可近似取当地年平均温度；但如果工程施工周期较长，可能要 越冬后回填情况，混凝土达稳定时温度应取当地月平均最低温度。对设计考虑设置伸缩缝情况，建议伸缩缝从基础垫层就断开，这样计算底板伸缩缝间距时，基底土对混凝土底板的约束系数Cx值才切合实际。1.2.2后浇带的设置当设计较长矩形水池时，设计可采用后浇带或UEA加强带等施工方法来减少混凝土收缩产生的当量温差及不利温差。后 浇带的设置可避免部分不利的施工前阶段温差及混凝土前期收缩产生的当量温差，从而增大了构筑物伸缩缝的允许间距。后浇带的间距首先应考虑要能有效地削减温 度收缩应力，其次考虑与施工缝结合。在正常的施工条件下，后浇带的间距宜为2030m。后浇带的保留时间当然越长越好，但必须在施工期间不要影响后续工 序，一般不应少于40天，最宜60天（考虑施工可能）。在此期间，混凝土水化热引起的早期温差影响基本消失，以及混凝土有不少于30%的收缩已完成4。当设计采用UEA混凝土加强带时，依靠加强带UEA混凝土较大的膨胀应变，补偿两侧混凝土的温差应变。UEA加入到普通混凝土中，拌水后和水泥组份共同作用，生成大量膨胀结晶水化物-水化硫铝酸钙（C3A.3CaSO4.32H2O）， 使混凝土产生适度膨胀。在约束条件下，它通过水泥石与钢筋的粘结，使钢筋张拉，被张拉的钢筋对混凝土本身产生压缩应力（称为化学预应力或自应力），在混凝 土中产生0.20.7Mpa的自应力值，可大致抵消由于混凝土硬化过程中产生的收缩拉应力。即掺加UEA的混凝土的拉应力接近于零，或小于 0.10.2mm/m。从而防止或减少混凝土的收缩开裂，并使混凝土致密化，提高了混凝土结构的抗裂防渗能力。设计人员可通过对UEA掺量的调配，补偿 混凝土的收缩，使混凝土收缩当量温差0，同样达到增大伸缩缝的允许间距目的。2.施工要求 由于篇幅关系，这里主要对水池施工中抗渗防裂混凝土的施工进行简要的介绍。针对抗渗防裂混凝土施工过程中容易忽视的问题，阐述施工过程中对各环节重视的重要性。对于水池、地下室墙体的混凝土而言，商品砼的质量、混凝土的浇注和养护、配筋率、外加剂的选择是值得重视的因素。 混凝土在硬化期间，由于水泥水化过程释放的水化热所产生的温度应力和混凝土干缩应力的共同作用，导致钢筋混凝土结构的开裂。污水池、清水池的底板、墙体 均为“薄板”型结构（长厚比L/d10），对底板而言，受到的约束较小，对墙体而言所受约束较大而且不均匀。板块在温度收缩变形作用下，离开端部区域， 在地基约束下，极易形成较大的收缩应力而产生开裂。采用混凝土膨胀剂是解决抗渗防裂的重要措施之一。 对抗渗防裂混凝土结构而言，在采用膨胀剂、预设应力等措施的前提下，商品混凝土的制造、运输及现场施工、养护仍然必须有系统而严格的要求，工程各方应对此有充分而正确的认识。以下为我们在从事混凝土抗渗防裂技术工作方面得出的一点体会，大多已在有关工程的抗渗防裂施工方案中加以表述，摘其要点，希望进一步得到大家的重视。2.1关于混凝土的生产、运输 2.1.1混凝土配合比与坍落度控制 配合比须经试配后确定，在工期紧张的情况下，也必须做7天或3天的强度测定。对抗渗防裂混凝土而言，不强调早期强度，7天强度能够达到28天标准强度的70%以上即可符合要求。2.1.2关于膨胀剂掺入量 对于抗渗防裂混凝土而言，强度和抗渗等级是重要的技术指标，但抗裂是关键的要素，抗裂是解决渗漏的根本。内掺混凝土膨胀剂是解决抗裂的必要措施之一，因 此在通过混凝土配合比设计后，其中膨胀剂的掺入量应加以确保，不得少掺或漏掺（因经济利益和/或管理原因）。在施工方向砼拌站出具混凝土需求联系单时，应 同时注明膨胀剂的掺量（举例：C25S6，ZY25Kg/m3），避免管理责任的灰色现象出现。2.2关于布筋 实践表明，水平构造筋对于墙体抗裂的影响很大，建议水平筋绑扎在竖筋外面（设计并未说明时，希按此法。设计从结构强度出发，可能会明确水平筋绑扎在竖筋内面，这时须征得设计认可方可将水平筋绑扎在竖筋外面）。 2.3关于混凝土的浇注和养护 2.3.1混凝土的浇注 应根据现场混凝土的方量、结构物的长、宽及供料情况和泵送工艺等情况预先计算好混凝土的供应量，确保及时供应，避免冷缝的出现。2.3.2混凝土的养护 对抗渗防裂混凝土而言，养护既是一个重要环节，又是容易被施工方忽视的薄弱环节，应引起施工方的高度重视。底板的保温保湿：底板成型完后，采用塑料薄膜覆盖或蓄水养护，蓄水高度23cm（常砌砖模阻止两侧失水）。但为放线方便，也可采用先淋水养护（由专人 负责，混凝土表面不得见干），3648小时后转蓄水养护。如果做不到蓄水养护，则必须铺设麻袋进行保湿养护。 墙体的保温保 湿：外墙混凝土的暴露面大，养护困难，受阳光直射、气候变化以及风吹等因素影响，易因聚冷聚热或急剧干燥而产生开裂现象，因此，外墙混凝土必须采取有效的 保温保湿养护措施。建议侧墙在拆模后立即挂麻袋进行保湿养护。事实上很多情况下看不到挂麻袋养护的情况，但至少要做到喷水保湿养护，实际上安排一到二个民 工就可做到，关键是意识到位。 最好采用木模板，以利于墙体的保温。 侧墙混凝土浇筑完毕，1天后 可松动模板支撑螺栓，并从上部不断浇水。由于混凝土最高温升在3天前后，为减少混凝土内外温差应力，减缓混凝土因水分蒸发产生的干缩应力，墙体应在5天后 拆模板，以利于墙体的保温、保湿。拆模后派人连续不断地浇水3天，后再间歇淋水养护浇至14天。 混凝土未达到足够强度以前，严禁敲打或振动钢筋，以防产生渗水通道。3结