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水池设计的几点看法和工程经验总结
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内容提示：本文从结构专业的角度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作了简单介绍,并对水池设计中应注意的一些问题进行了总结。
1 前言
随着我国综合国力的增强，城市的不断发展扩大，人们生活、工业生产和环境保护的需要，水池类构筑物工程的建设逐年增多。给水排水工程中水池类构筑物属于特种结构范畴，其承受的荷载主要是水压力、土压力和温度应力，下面从结构专业的角度对水池设计所涉及的一些问题，谈谈本人的看法，同时对水池设计中应注意的一些问题作了简要的总结。（参考《建筑中文网》）
2 设计地下水位的合理确定
水池的结构设计与地下水位标高密切相关。由于地下水位未掌握好而引起抗浮不够及结构选型错误等工程事故时有发生。根据现行国家设计规范，地下水位应根据勘察部门和水文部门提供的数据采用，考虑可能出现的最高地下水位。在 50a 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。
3 伸缩缝和后浇带的设置
由于温度、变形以及不均匀沉降所引起的开裂，在工程中常常遇到。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。
《给水排水工程构筑物结构设计规范》第6.2.1 条规定的伸缩缝最大间距，其中补充说明了当有经验时在混凝土掺入适量可靠的外加剂或设置后浇带后，其最大伸缩缝间距可不受条文规定的限制，应该明确，规范首先强调的是当构筑物长度宽度超出伸缩缝最大间距时应首先考虑设置伸缩缝，只是在结构上处理比较困难时，才能考虑用掺入外加剂或设置后浇带的方法扩大伸缩缝的间距。但必须明确，对于超大型构筑物设置伸缩缝是减少水池开裂的主要措施之一。设置伸缩缝主要是减少中面季节平均温（湿）差的影响。矩形水池通常采用这种办法来避免由于池壁长度过大而可能出现的温度和收缩裂缝。对于地面式或半地下式矩形水池，一般应沿池壁长度不超过 15~20m 设置一条伸缩缝；而对于地下式水池则应不超过 25~30m 设置一条伸缩缝。当设计较长水池并在结构上处理比较困难时，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 20～30m。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 40d，最宜 60d（考虑施工可能）。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。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 0.2～0.7Mpa 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，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。
4 各专业之间、设计与施工间的配合
在水池设计过程中，土建设计人员要了解水工工艺设计要求，例如较大水池因结构需要加梁柱，或者壁与壁之间、壁板与底板之间的构造加腋（八字角）要求是否会对工艺造成影响，如果工艺要求不允许加梁柱或加腋，则土建设计人员要首先满足工艺的要求，另外再采取其他措施来满足结构的要求。设计人员应以设计规范为依据，各专业之间互相配合，对一些构造措施应区别情况灵活掌握使用。
设计与施工息息相关。设计在计算中已考虑施工诸多因素，比如水灰比、用水量、混凝土养护天数、后浇带间隔天数等等，这些设计条件必须向施工单位详细说明，做好相关的技术交底，并要求施工单位逐一落实。而要做好这些又要求设计人员要了解施工，了解施工中新材料、新技术、新方法，了解施工顺序，施工对设计的要求，使设计切合施工、方便施工。例如水池施工为便于支模及浇筑混凝土，一般在离池底及加腋以上300～500mm 处留置施工缝，设计人员应考虑施工要求，在此范围避免设计有预留洞口、预埋管道、悬挑梁板等。
5 水池设计中应注意的几个问题和工程经验总结
5.1 水池截面的配筋设计，尽量采取直径较细而间距较密的原则；
5.2 水池施工时尽量不留竖向施工缝，水平施工缝建议留在离底板顶面以上 500mm 处，同时注意做好缝间防水，并且要求二次浇筑时表面要凿毛，以保证混凝土间的粘接性；
5.3 要根据水池所处环境及其具体使用要求选择适当的池体结构材料：包括混凝土强度等级、抗渗等级等，是否需掺其它如抗腐蚀或抗裂材料，钢筋的混凝土保护层厚度也不容忽视；
5.4 当为地上式水池时，千万不要忽视温湿度的作用；
5.5 注意水池池壁转角处、池壁与顶板、池壁与底板处的构造措施，应加强配筋；
5.6 根据池壁竖向裂缝往往由壁顶开始逐渐向下延伸的现象，最好在壁顶集中配置的水平钢筋予以加强，且直径不应小于池壁的受力钢筋；
5.7 最好在水池池壁转角处另加四根直径不小于池壁竖向受力钢筋直径的竖向钢筋，可以起到构造柱作用，用于加强水池的整体刚度，增加抗震性能；
5.8 建议将水池底板往池壁外侧挑出适当长度，不小于池壁厚度。最好再在池壁受压一侧设置腋角；
5.9 为方便施工，勿忘在底板设置施工用马扎钢筋，侧壁设置施工用拉接钢筋。
6 结语
参加工作以后，由于分工区别和工作安排，本人接触的水池设计比较多。久而久之，在水池设计中，发现了一些问题，同时也积累了一些不成熟的经验。本文根据以往工程设计中出现的一些问题，结合给水排水结构设计规范和已建工程的较成熟经验，提出了一些意见和建议，供同行讨论，希望能给水池设计提供一定的借鉴和参考。
参考文献：
[1] 国家标准 混凝土结构设计规范.GB50010-2002.
[2] 国家标准 给水排水工程构筑物结构设计规范.GB50069-2002.
[3] 国家标准 混凝土外加剂应用技术规范.GB50119-2003.
[4] 王铁梦.建筑物的裂缝控制[M].北京：中国建筑工业出版社，1997.
[5] 沈世杰.给水排水工程结构设计规范中若干问题诠释[J].特种结构，2004，（4）：1-3. 来源: 《建筑中文网》.
随着我国综合国力的增强，城市的不断发展扩大，人们生活、工业生产和环境保护的需要，水池类构筑物工程的建设逐年增多。给水排水工程中水池类构筑物属于特种结构范畴，其承受的荷载主要是水压力、土压力和温度应力，下面从结构专业的角度对水池设计所涉及的一些问题，谈谈本人的看法，同时对水池设计中应注意的一些问题作了简要的总结。（参考《建筑中文网》）
2 设计地下水位的合理确定
水池的结构设计与地下水位标高密切相关。由于地下水位未掌握好而引起抗浮不够及结构选型错误等工程事故时有发生。根据现行国家设计规范，地下水位应根据勘察部门和水文部门提供的数据采用，考虑可能出现的最高地下水位。在 50a 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。
3 伸缩缝和后浇带的设置
由于温度、变形以及不均匀沉降所引起的开裂，在工程中常常遇到。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。
《给水排水工程构筑物结构设计规范》第6.2.1 条规定的伸缩缝最大间距，其中补充说明了当有经验时在混凝土掺入适量可靠的外加剂或设置后浇带后，其最大伸缩缝间距可不受条文规定的限制，应该明确，规范首先强调的是当构筑物长度宽度超出伸缩缝最大间距时应首先考虑设置伸缩缝，只是在结构上处理比较困难时，才能考虑用掺入外加剂或设置后浇带的方法扩大伸缩缝的间距。但必须明确，对于超大型构筑物设置伸缩缝是减少水池开裂的主要措施之一。设置伸缩缝主要是减少中面季节平均温（湿）差的影响。矩形水池通常采用这种办法来避免由于池壁长度过大而可能出现的温度和收缩裂缝。对于地面式或半地下式矩形水池，一般应沿池壁长度不超过 15~20m 设置一条伸缩缝；而对于地下式水池则应不超过 25~30m 设置一条伸缩缝。当设计较长水池并在结构上处理比较困难时，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 20～30m。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 40d，最宜 60d（考虑施工可能）。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。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 0.2～0.7Mpa 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，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。
4 各专业之间、设计与施工间的配合
在水池设计过程中，土建设计人员要了解水工工艺设计要求，例如较大水池因结构需要加梁柱，或者壁与壁之间、壁板与底板之间的构造加腋（八字角）要求是否会对工艺造成影响，如果工艺要求不允许加梁柱或加腋，则土建设计人员要首先满足工艺的要求，另外再采取其他措施来满足结构的要求。设计人员应以设计规范为依据，各专业之间互相配合，对一些构造措施应区别情况灵活掌握使用。
设计与施工息息相关。设计在计算中已考虑施工诸多因素，比如水灰比、用水量、混凝土养护天数、后浇带间隔天数等等，这些设计条件必须向施工单位详细说明，做好相关的技术交底，并要求施工单位逐一落实。而要做好这些又要求设计人员要了解施工，了解施工中新材料、新技术、新方法，了解施工顺序，施工对设计的要求，使设计切合施工、方便施工。例如水池施工为便于支模及浇筑混凝土，一般在离池底及加腋以上300～500mm 处留置施工缝，设计人员应考虑施工要求，在此范围避免设计有预留洞口、预埋管道、悬挑梁板等。
5 水池设计中应注意的几个问题和工程经验总结
5.1 水池截面的配筋设计，尽量采取直径较细而间距较密的原则；
5.2 水池施工时尽量不留竖向施工缝，水平施工缝建议留在离底板顶面以上 500mm 处，同时注意做好缝间防水，并且要求二次浇筑时表面要凿毛，以保证混凝土间的粘接性；
5.3 要根据水池所处环境及其具体使用要求选择适当的池体结构材料：包括混凝土强度等级、抗渗等级等，是否需掺其它如抗腐蚀或抗裂材料，钢筋的混凝土保护层厚度也不容忽视；
5.4 当为地上式水池时，千万不要忽视温湿度的作用；
5.5 注意水池池壁转角处、池壁与顶板、池壁与底板处的构造措施，应加强配筋；
5.6 根据池壁竖向裂缝往往由壁顶开始逐渐向下延伸的现象，最好在壁顶集中配置的水平钢筋予以加强，且直径不应小于池壁的受力钢筋；
5.7 最好在水池池壁转角处另加四根直径不小于池壁竖向受力钢筋直径的竖向钢筋，可以起到构造柱作用，用于加强水池的整体刚度，增加抗震性能；
5.8 建议将水池底板往池壁外侧挑出适当长度，不小于池壁厚度。最好再在池壁受压一侧设置腋角；
5.9 为方便施工，勿忘在底板设置施工用马扎钢筋，侧壁设置施工用拉接钢筋。
6 结语
参加工作以后，由于分工区别和工作安排，本人接触的水池设计比较多。久而久之，在水池设计中，发现了一些问题，同时也积累了一些不成熟的经验。本文根据以往工程设计中出现的一些问题，结合给水排水结构设计规范和已建工程的较成熟经验，提出了一些意见和建议，供同行讨论，希望能给水池设计提供一定的借鉴和参考。
参考文献：
[1] 国家标准 混凝土结构设计规范.GB50010-2002.
[2] 国家标准 给水排水工程构筑物结构设计规范.GB50069-2002.
[3] 国家标准 混凝土外加剂应用技术规范.GB50119-2003.
[4] 王铁梦.建筑物的裂缝控制[M].北京：中国建筑工业出版社，1997.
[5] 沈世杰.给水排水工程结构设计规范中若干问题诠释[J].特种结构，2004，（4）：1-3. 来源: 《建筑中文网》.
原文网址：http://www.pipcn.com/research/201002/14281.htm
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