【转载】大型水池后浇带设计及施工

大型水池后浇带设计及施工
1·现状
目前对于大型距形现浇钢筋混凝土水池类构筑物，当长度、宽度较大时，通常均设置适应温度变化作用的伸缩缝，《给水排水工程构筑物结构设计规范》规定，大型混凝土水池通常均应设置温度缝，其最大间隔为15~40 m，同时要求伸缩缝应做成贯通式，即在同一剖面上连同基础或底板一起断开。一般采用橡胶止水带进行温度伸缩缝连接处理。这种缝的构造相对复杂，施工质量要求高，否则容易造成缝的渗漏。这种缝一旦渗漏其完全修复较为困难，而若渗漏不能完全制止，除浪费水资源外，还可能造成致地基土的不断流失或软化，这将有可能给构筑物带来严重的后果。

以某污水处理工程的曝气池为例。曝气池平面尺寸为长100 m，宽100 m，深6.5 m，按规范的要求，对土基露天结构每25 m设一道伸缩缝，该曝气池将被分割成很多块，块与块之间用橡胶止水带连接，很明显这种分块结构存在下列问题：

（1）整体性差，特别是在地基复杂的情况下，由于沉降不均匀易造成接缝处的破坏。（2）抗震性能较差，在地震力作用下分缝处很容易因互相碰撞而损坏。（3）接缝处构造复杂，混凝土的密实性很难达到要求，橡胶止水带处容易漏水。（4）橡胶止水带有老化问题且易被酸性、碱性污水腐蚀，结构耐久性差。

2·大型水池类结构不设缝的处理方法
为了克服以上分缝设计的弊端，解决上述问题，主要有以下3种。

（1）合理设置混凝土后浇带
后浇带的功能：后浇带是现浇钢筋混凝土结构在施工过程中的一种临时施工缝，是为克服温度收缩、混凝土收缩、结构不均匀沉降可能导致不利因素而设置的。它与通常设置的永久性的伸缩缝、沉降缝相比有其独到的优点———结构完整、立面完整、能更好地发挥构筑物的使用功能。后浇带只能解决施工期间的混凝土的收缩问题，它并不能解决季节温差（湿差）所产生的温度应力问题。尤其对于水池类结构，随着时间的延续，后浇带很难保证池体混凝土不发生开裂、渗水。


后浇带平面布置应尽可能设于结构内力较小的部位，一般在梁、板跨度内的1/3处，结构弯矩和剪力均较小，且宜后浇带的钢筋一般不宜断开，而应让钢筋连续通过，即只将后浇带处的混凝土临时断开。后浇带宽度应考虑施工方便，便于操作。一般在800~1 000 mm。

某处理厂曝气池，根据钢筋混凝土设计规范的设缝要求，采取底板设置后浇带，壁板设置伸缩缝，对后浇带的施工提出必须在底板混凝土浇筑完成二个月之后再浇筑后浇带混凝土，此时先浇筑的底板混凝土已完成将近2/3的伸缩量，后浇带混凝土要求采用微膨胀水泥，使新旧混凝土接缝处通过膨胀剂密，防止渗漏。在底板后浇带的对应位置，壁板沿高度设置值伸缩缝。在作好接缝处理的前提下，壁板迎水面再铺两层玻璃布，刷三层环氧树脂的防水处理（二布三油防水作法）。最终底板、池壁建成后试水一次合格。没有发生裂缝和渗漏现象，顺利交付使用。

（2）使用混凝土膨胀剂
掺加膨胀剂的目的就是在混凝土中产生膨胀应力。其产生的膨胀应力的控制值是有限的，也就是说超过一定的界限就起不到应有的作用。为了更好地发挥投资效益，从工程耐久性考虑，水池结构不宜使用含有钙矾石类的膨胀剂。现在设计院一般慎用膨胀剂。因为膨胀剂中的延迟钙凡石生成现象，会给水池类结构带来灾难性的后果。

目前已报道的由钙矾石延迟生成现象而造成的结构物破坏的实例大部分是混凝土制品中无约束的边、角部分或是约束很弱的板制品。延迟钙凡石生成的原因主要是内部水化温升大以及水泥含碱量高。《混凝土结构设计规范》对碱含量已有明确的规定。就是为了避免发生碱骨料反应，防止混凝土结构从其结构内部发生破坏。

目前国内补偿收缩混凝土工程的失败，大部分是由于对收缩补偿不够而导致开裂。由于国内已建的大体积补偿收缩混凝土结构有近20年的历史，外包防水结构仍然完好，外部水分不能进入，此时延迟钙凡石生成是不会造成危害的。但经过长期使用后，外包防水结构如果有破损，外部水分直接与补偿收缩混凝土接触，此时的情况会怎样则难以预料。因此对于延迟钙矾石生成的潜在危险性应有充分的认识。


（3）预应力技术

预应力技术是采用有粘结或无粘结预应力钢铰线来解决温度应力问题。即当池体长度和宽度都较长时，不设温度伸缩缝，而在池壁、底板水平方向均施加预应力来解决温度应力问题，这是从根本上解决水池裂缝问题的方法。

目前该技术已在污水处理厂中的初沉池、二沉池中广泛使用。对于矩形水池，国内应用预应力技术的则很少。其原因之一是认为预应力水池造价较高。实际上预应力水池的造价是受多种因素控制的，如建造地点、地基情况等，但主要原因是国内很多预应力工程采用双保险的设计方法进行结构设计。另一原因是设计方法落后，也就是设计概念落后，其直接后果是加到池壁上的预应力相当有限。也就是此时的预应力不起什么作用，只能增加非预应力筋来平衡外荷载。

由于混凝土被施加预应力以后，混凝土本身受压，因此其抗渗性能将大大提高。预应力水池的允许渗漏量要远远低于传统水池，不仅可以节约水资源，而且水池的耐久性大大提高了。

3·水池结构设计

（1）氧化沟结构设计实例
根据《岩土工程勘察报告》描述，设计采用抗浮地下水位标高为3.00 m，地下水对混凝土具强腐蚀性，在干湿交替情况下对钢筋混凝土中的钢筋具强腐蚀性，场地标准冻深为0.5 m，地层从上至下分别为：素填土层、粉质粘土层、粗砾砂层、强风化岩层。氧化沟底板位于现状素填土层，采用换填法处理地基，基础开挖至设计标高后，应将素填土及其他不良土质其全部清除至粉质粘土（其地基承载力特征值为130 kPa），然后回填土石屑并分层压实至设计标高，其压实系数应达到0.96。经检验满足设计要求后方可施工基础垫层。垫层采用沥青混凝土，厂区地面设计标高为4.8 m，氧化沟平面尺寸为101.9 m×34.75 m（见图1），池深为5.1 m，池壁厚度为300~500 mm，底板厚度为300mm，本构筑物为超长结构，为解决温度应力问题，横向设置3道变形缝（宽度30 mm）（见图2），纵向设置1道后浇带（宽度800 mm）（见图3）悬挑走道板除应按图示设置变形缝，每隔10 m还应另设变形缝，缝宽10 mm，变形缝内填充浸沥青木丝板。混凝土强度为C40，抗渗标号为S8，水泥用量不得少于340 kg/m3，氯离子含量小于0.08%，总碱含量小于3 kg/m3，水胶比小于0.40；超长钢筋混凝土水池应添加复合型高效抗裂防水剂，所有外加剂均应符合《混凝土外加剂应用技术规范》相关规定，并根据试验确定各种外加剂的适用性及相应的掺合量。


（2）施工技术要求
施工过程中应做好排水，槽内地下水位应至少降到槽底标高以下0.5 m。基坑回填均采用粘性土，在池壁四周同时回填并分层夯实，其压实系数应达到0.9。底板内视现场情况设置竖向构造支撑钢筋，池壁内应设置φ8@500水平构造拉结钢筋。底板、池壁钢筋均采用焊接连接，焊接长度为10 d。现在该水池已顺利完成了施工，并通过水池试水验收一次性通过。其渗漏指标达到标准。

（3）后浇带在施工时应符合以下规定：
a.施工中必须保证后浇带两侧混凝土浇筑质量，防止漏浆或混凝土疏松。
b.后浇带两侧应采用钢筋支架钢丝网隔断，并由结构设计人员确定两侧断面形式。
c.施工单位应指派专人负责保持后浇带内的清洁，防止后浇带内的钢筋锈蚀或钢筋被压弯、踩弯。
d.对后浇带除按一般施工缝要求处理，如清除浮浆，清除垃圾、杂物并隔夜提前浇水湿润，浇筑前对接缝处刷一道高标号砂浆，还特别强调在后浇带接缝处加强防护，最好设置围栏，并作表面覆盖，防止后续施工对后浇带接缝处产生污染。
e.在封闭施工后浇带之前，应将接缝处表面浮浆和杂物清除干净，再涂刷混凝土界面处理剂或水泥基渗透结晶型防水涂料（水平接缝应再铺30厚1：1水泥砂浆）完成上述处理后应及时浇筑混凝土，作好钢筋的除锈工作，并将两侧混凝土凿毛，涂刷界面剂。后浇带混凝土应比两侧混凝土强度等级增大一级，并且采用掺加了微膨胀剂的补偿收缩混凝土浇筑。
f.后浇带混凝土浇筑时，宜控制其环境温度低于两侧混凝土浇筑时环境温度。
g.后浇带混凝土浇筑完毕后，应注意做好养护工作。
h.后浇带应做成平直缝，结构主筋不得在缝中断开。后浇带应在其两侧混凝土龄期达到42 d后再施工，后浇带混凝土的养护时间不得少于28 d。
i.在封闭后浇带之前，应在图纸上明确提出后浇带附近一定范围内不应允许施工堆放材料，限制施工荷载，并做好后浇带两侧的临时支护。
j.施工采用快拆体系的模板，更要注意后浇带附近的支护质量，防止在拆模板过程中，由于支撑松动、移位等造成结构开裂。
4·结语
施工后浇带的设计和施工直接影响到结构的安全性与经济性，设计和施工时都应采取有效措施，加强监督与检查，以确保后浇带的施工质量。