钢筋混凝土水池设计与施工要点浅析.pdf

安徽建筑 2 0 1 1年第 1 期 ( 总 1 7 6期 ) 钢筋混凝土水池设计与施工要 浅析 De sign f or Rei n f or c ed Con cr e t e Po ol and i -b s Oons t r uc t l o n Poi n t s 杨劲峰 ， 林丽虹 ( 中 国 空 分 设 备 有 限 公 司， 浙 江 杭 州 3 1 0 0 0 0 ) 摘 要 ： 根据国家现行规范规程， 针对性地对钢筋混凝土矩形水池各构件在设计和施工过程中应重视的要点进行论述。 关键词 ： 钢筋混凝土水池； 荷载； 构造措施； 施工方案 中图分类"~： TU 8 2 3 ． 5 文献标识码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 7 — 7 3 5 9 ( 2 0 1 1 ) 0 1 — 0 0 4 9 — 0 2 0 前言 水池是给排水工程、 环保工程中常用的构筑物， 随着近几 年国家对环境污染治理的力度加大， 污水处理设施建设项 目蓬 勃发展， 钢筋混凝土水池具有其经济性和耐久性的优点被广泛 应用到工程实际中， 水池体积也 日趋大型化 ， 这给水池设计和 施工带来了很大的机遇和挑战。 水池根据平面形状可以分为矩 形水池和圆形水池。 矩形水池施工较为方便， 占地面积较少， 平 面布局紧凑 ， 在各种曝气池、 生化池中应用广泛； 圆形水池则在 沉淀池中应用相当广泛， 本文针对矩形水池设计与施工要点进 行阐述 。 1 结构效应及各构件设计与施工 水池结构上的作用主要分为永久作用和可变作用两大类： 永久作用应包含结构 自重、 土的竖向压力和侧向压力、 水池内 的盛水压力、 结构的预应力、 地基的不均匀沉降等； 可变作用包 括池 顶 的活荷 载 、 雪 荷载 、 地表 或地 下水 压力 ( 侧压 力 、 浮托 力) 、 结构构件的温( 湿) 度变化作用、 地面堆积荷载等。在钢筋 混凝土水池设计中特别应注意水池内的盛水压力是按永久荷 载考虑的， 对于污水处理水池， 水的重度按 l O k N ／ m3 1 0 ． 8 k N ／ m 3 取值 ， 这在结构设计中应特别考虑。 对于地下水位较高的地区， 应重点看地质勘察资料中抗浮设防水位高度， 抗浮设防水位的 高度直接影响作用在钢筋混凝土水池的浮力大小， 对地下水池 的安全性和经济性有较大影响。 1 ． 1池顶板 的设计与施工 对具有顶板的钢筋混凝土水池， 首先根据顶板埋人深度确 定覆土厚度 ， 一般按回填土重度计算覆土自重， 其次根据结构 需要进行分割抗力单元以确定结构体系及进行截面设计 ， 验算 各抗力单元的承载力； 对于池顶活荷载一般上人水池活荷载可 取 1 ． 5 K N ／ m ， 准永久系数取值按 0 ． 4 ； 当池顶盖上有较大设备基 础或者临时堆载时可将这部分荷载均布折算成活荷载作用在 池顶盖上。池顶板与池壁相交节点一般都采用腋角进行加强， 腋角边宽不宜小于 1 5 0 m m， 腋角内配置斜筋的直径与池壁受力 钢筋相同， 间距宜为池壁受力筋的 2 倍。 在施工过程中， 池顶盖应是最后施工的部分。池顶板往往 跨度较大，支模板时应按规范要求对跨度大于 4 ．0 m的梁板进 行预先起拱，设计明确坡度的按设计要求，设计未明示的按 0 ． 1 ％一 0 ． 3 ％起拱 。对于池顶板 上预 留人孔处及通 风孔处 ， 开孔 较大应按设计要求对孔洞进行加强， 并在施工中做好安全防护 收稿 日期 ： 2 0 1 0 —1 2 — 2 4 池壁在侧 向荷载作用下单 、 双 向受力的区分条件 表 1 工作， 确保施工人员安全。对于梁柱节点处 ， 钢筋往往比较密 集， 这个部分混凝土的浇捣应该尤为注意， 应尽量采用细石混 凝土捣实， 以防止柱混凝土出现空鼓和蜂窝麻面现象。梁与池 壁连接节点 ， 宜按梁锚入池壁考虑， 主筋的锚固长度应满足设 计要求。 1 ． 2池壁的设计与施工 水池的池壁按壁板单元构件的高宽比分为： 单 向受力壁 板、 双向受力壁板、 混合受力壁板 ， 区分条件见表 1 。 对敞口曝气池等一些较大池的池壁一般为单向受力壁板， 其 计算应按单向考虑， 并应在相邻池壁交界处设置腋角， 腋角一般不 小于2 5 0 X 2 5 0 。腋角配置腋角筋和分布筋， 腋角筋直径宜与池壁 主筋相同， 间距为主筋间距的 2 倍， 分布筋宜与水平筋相同。 池壁高度小于等于 5 m的一般均做成等厚池壁， 池壁高度 大于 5 m小于 7 m的应设置垂直扶壁柱 ，扶壁 的间距取 L = ( 1 ／ 3 — 1 ， 2 ) HB ， 扶壁厚度宜大于 3 0 0 mm； 当池壁大于等于 7 m时， 在设置扶壁的同时还应设置水平勒梁。 池壁在施工中， 宜将底板以上大于等于 5 0 0高池壁与底板 同时浇筑， 在水平施工缝处应设置止水带。因水池池壁钢筋网 较密 ， 在钢筋绑扎时应绑扎牢固， 安装模板时严格按照设计要 求的主筋保护层厚度支模板 ， 在振捣混凝土时应注意观察防止 将主筋振捣偏位。水平施工缝处应清理干净， 将施工缝上方被 混凝土污染的钢筋用钢丝刷刷干净 ， 在浇混凝土前应先打一层 纯水泥浆 ， 然后打混凝土。浇捣混凝土时应严格控制施工的速 度 ， 池壁不得留置竖向施工缝。 池壁模板在混凝土养护 7 d后方 可拧动对拉螺杆的螺栓， 以防止螺杆松动漏水。 1 ． 3底板的设计与施工 对于水池的底板一般采用整板， 底板厚度一般应比池壁厚 5 0 m m~ l O O mm。对于地基反力的假定主要有直线分布假定( 跨 —■—●● l _ __— 一 == ■■■■_ 施 工 技 术 研 究 与 应 用 点 差筑 _ 2 0 1 1 年第 1期( 总 1 7 6期 ) 安徽建筑 施 工 技 术 研 究 与 应 用 度小于4 ． 0 m) 和弹性地基反力假定。底板承受的荷载主要有地 基反力、 地下水浮力等， 当按弹性地基考虑时， 为上部结构传来 的力和底板自重及盛水压力( 文克尔假定除外) 。 当池壁顶端为 自由时， 通常假设底板简支于池壁上 ， 池壁在侧向荷载作用下 的底端弯矩作为力矩荷载传递给底板。当池壁顶端为铰支时， 可按框架计算。底板根据每格水池平面尺寸的长宽比， 分为单 向受力底板和双向受力底板， 分别顺单向或双向取截条， 按单 跨或者多跨连续板计算。 底板在施工中， 对于平面范围比较大、 底板厚度较厚的水 池， 合理的施工顺序和浇捣方案显得尤为重要 ， 一般宜按工作 面大小从一点出发 ， 分层平铺 ， 各层之 间的时间间隔不能超过 混凝土的初凝时间，应先捣实底板与池壁腋角处后捣实池壁， 这样可以有效防止腋角处出现蜂窝麻面现象。 对于底板内有集 水坑的部位应注意防止浇捣混凝土时集水坑内模浮起。 对有后 浇带的底板， 应严格按图纸要求设置止水带和防水层， 在施工 时应注意保护好防水层。 2 构造措施 钢筋混凝土水池的受力壁板和底板厚度不宜小于 2 0 0 m m。 钢筋混凝土保护层厚度为板壳不应小于 3 0 m m， 梁柱不应小于 3 5 mm， 底板在有垫层的情况下不应小于 4 0 mm， 无垫层应不小 于 7 0 m m， 同时保护层厚度不宜过厚以防止无保护层开裂。 钢筋混凝土水池长度、 宽度较大时应设置适应温度变化的 伸缩缝，根据 《 给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》 ( C E C S 1 3 8： 2 0 0 2 ) 规定， 对现浇矩形钢筋混凝土水池伸缩缝最 大间距在岩基露天情况下为 1 5 m， 地下式或者有保温措施的为 2 0 m， 土基露天的情况下为 2 0 m， 地下式或者有保温措施的为 3 0 m。水池的变形缝应做成贯通式， 在同一剖面上连同顶板、 底 板一起断开。 钢筋混凝 土水池 的池壁 配筋一般按裂缝宽度控 制 ，根据 《 给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》 ( C E C S 1 3 8： 2 0 0 2 ) 规定与污水接触的裂缝控制为 0 ． 2 mm， 给水处理构筑物 一 般裂缝控制为 0 ． 2 5 m m，所以一般污水处理构筑物和地下水 位埋深较浅的钢筋混凝土水池裂缝控制值一般按 0 ． 2 ra m设计。 现浇钢筋混凝土水池最易在角隅处出现裂缝， 因此必须在池壁 水平转角及池 壁与底板和顶板转 角角隅处设置构造 暗柱和暗 梁并设置腋角以减少应力集中。 敞开式矩形水池池壁顶端容易 开裂， 因此宜在顶端配置水平向加强钢筋( 直径不小于 1 6 且不 宜小于池壁主受力筋直径) ，一般在池壁顶端 2 5 0范围内两侧 各设置不少于3根 l 6 。 钢筋混凝土水池的受力钢筋宜选用直径较小钢筋， 间距宜 在 1 0 0 mm ～ 2 0 0 m m之间 ； 在截面厚度 不大于 5 0 0 ra m时 ， 其内外 侧构造钢筋的配筋不应小于 0 ． 1 5 ％； 截面厚度大于 5 0 0 ra m时， 按截面厚度5 0 0配置 O ． 1 5 ％构造钢筋。受力钢筋的锚固长度必 须按《 钢筋混凝土结构设计规范》 要求采用。 3 控制温度和湿度 为了消除或控制温度和湿差造成的不利影响，在进行水池 结构设计时， 除了在建筑构造上采取隔热、 保温、 防渗等措施外， 还采用“ 放松” 或“ 抵抗” 的措施： “ 放松” 就是使结构( 或构件) 不受 或少受边界条件的约束， 如设置伸缩缝， 配置适量的构造钢筋； “ 抵抗” 就是当结构( 或构件) 不允许设置伸缩缝， 或结构本身的自 约束造成较大的附加应力时，则需要通过计算来确定温差和湿 差造成的压力。一般来说， 构造措施宜做在准冻层下2 ／ 3处。 随着新型建筑材料的研制成功， 也可以采取掺加添加剂的 方法， 如高效抗裂膨胀剂等等， 这对混凝土的早期收缩有一定 的抵抗作用。 4 结束 语 钢筋混凝土水池作为一种特种结构， 设计和施工有其特殊 性 ， 但也可以简化为我们熟悉的工程模型进行计算， 在施工中 也可以借鉴地下室外墙等施工方法。总之， 只有全面认知水池 各个构件的受力性能和施工方法 ， 才能在实际工程中正确指导 施工， 确保工程质量。 参考文献 [ 1 ] C E C S ： 2 0 0 2 ， 给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程[ s 】 ． 北 京 ： 中国建筑工业出版社， 2 0 0 2 ． [ 2 ] G B 5 0 0 6 9 — 2 0 0 2 ， 给水排水工程构筑物结构设计规范【 s 】 ． 北京 中国 建筑工业出版社 ，2 0 0 2 ． [ 3 ] 华南理工大学建筑结构教研组． 钢筋混凝土与砖石特种结构[ M I ． 广州 ： 华南理工大学 出版社 ， 1 9 9 2 ． [ 4 ] 冯志芳．浅析水池结构设计的科学性[ J 】 ． 中国勘察设计， 2 0 0 3 ( 9 ) ． ( 上接第 7页) 体量、 节奏、 序列、 平面、 平衡、 比例、 尺度等抽象的因素的关系， 否定建筑中封闭构件的作用，消除其内部和外部的两重性， 打 破室内的封闭感与静止感而强调向外扩散， 使建筑成为不分内 外的空间和时间结合体。 这也有助于我们更好的认识当代建筑 室内空间交互式设计 内部的分间墙也不再起静力学上的承重 作用， 现在可以用薄的、 曲面的、 可随意移动的隔墙， 从传统住 宅那种静态的平面布局过渡到灵活、 开放和可变的现在建筑平 面布局上， 不论在结构骨架较为固定的建筑上或是在结构本身 也追求灵活变化的建筑中都是如此。 参考文献 [ 1 ] [ 意] 布鲁诺 塞维． 张似赞， 译． 建筑空间论——如何评价建筑【 M ] ． 北京 ： 中国建筑工业 出版社， 2 0 0 6 ． [ 2 ] [ 挪] 克里斯蒂安 诺伯格 一 舒尔茨． 李路珂， 欧阳恬之， 译． 西方建筑 的意义【 M] ．北京 ： 中国建筑工业 出版社 ， 2 0 0 5 ． [ 3 ] 【 意】 马克 布萨利． 张晓春， 李翔宁， 译． 认识建筑[ M 】 ．j E 京： 清华大学 出版社， 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