张 恺
（延安大学西安创新学院，陕西 西安 710100）
摘 要：本文分析了钢筋混凝土水池荷载情况，以矩形钢筋混凝土水池为例探讨了结构形式和荷载计算情况，并对施工中需要注意的技术要点与施工实例进行了分析介绍，希望能为市政建设中钢筋混凝土水池的设计施工提供参考。
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关键词 ：钢筋混凝土水池；荷载；结构设计；施工
中图分类号：TU375文献标识码：A文章编号：1673-260X（2015）03-0150-03
混凝土水池是排污工程、环保工程中的常用构筑物，随着近几年来国家积极治理污染、提倡环保节能力度加大，水池设计与施工的要求也越来越高。钢筋混凝土水池作为经济性和耐久性都较佳的设计，广泛应用到各类市政工程建设中，无论是水池设计的体积还是难度都逐渐增大，也给施工与设计带来了难度[1]。下面我们针对市政建设中钢筋混凝土水池的结构设计与施工做简要分析。
1 钢筋混凝土水池荷载分析
钢筋混凝土水池根据用途、结构、建造位置、形状、施工方法、配筋方式等有多种分类。水池的池壁也有多种结构形式，根据荷载分布情况可分为变厚池壁和等厚池壁，等厚池壁还可分为圆形与矩形，二者区别在于体积大小，前者容量200m3左右，后者200-1000m3，变厚池壁则主要适用于容量＞1000m3的水池。根据用途和施工工艺，水池的池底也有诸如倒球壳、倒锥壳等多个复杂形式。比如倒锥壳和倒球壳具体示意图见图1。
水池承受荷载竖向有池顶与池底荷载两种，水平则为池壁荷载，具体示意图见图2.像池顶荷载计算时需要注意活荷载与雪荷载取最大值的筛选准则。池底何在相对整体式地板而言，荷载计算为地下水浮力与地板承受地基反力，效果为底板中产生弯矩与剪力。
池壁荷载为水压力与土压力共同作用，压力标准值计算公式为：
池壁土压力按照主动土压力计算，外侧压力呈梯形分布，顶端外侧压力标准值的计算公式为：
池壁地段外侧压力标准值的计算公式根据有无地下水分别如下，无地下水时计算公式为：
有地下水时计算公式为：
除去上述荷载之外，对水池结构产生影响的作用力还有诸如温度、湿度与地震作用等。温度与湿度的变化会导致混凝土膨胀或收缩变形，产生附加应力，也称为温度或湿度应力，导致这种应力产生的原因为水池内外温度与湿度的差异[2]。地震作用会破坏水池结构，所以设计时需盐酸水平地震作用，从而达到良好的抗震效果，低于一定烈度下的地震作用。设计时目前多以7度、8度以下地震烈度为考量，多选择地面式或者地下式水池，对于有顶盖的矩形水池着重采取抗震构造措施。在地震烈度＞8度时除去考虑水平地震效应外，还必须考虑竖向地震作用影响，通过平方与开平方的方法计算组合获得结果。目前水池的荷载计算主要方式主要依据池内有无满水、池外有无土进行组合计算。
2 混凝土水池设计
在分析完混凝土水池荷载情况之后，在水池结构设计时需要考虑这些荷载作用。下面我们以矩形钢筋混凝土水池为例做结构设计分析。
首先，完成长高比池壁的计算假定。侧向荷载作用下，水池不同长高比受力情况有所差异，根据池壁单向与双向受力情况做划分，具体见表1。
水池结构的布置要符合设计原则，像矩形水池均为长方形，布置时要考虑地形。基础形式为挡土墙水池基础多采用池壁下设置带形基础，地板采用铺砌式结构，地板做成整体式，水池基础为水平框架式和双向板式。
伸缩缝的设置上要考虑建造位置，比如土基中矩形水池，伸缩缝间隔情况如下：普通≤20m，温度区间段≤20m，岩基中间隔≤15m；比如建造在土基中的钢筋混凝土矩形地下式水池，伸缩缝间隔情况如下：普通≤30m，岩基中间隔≤20m。
水池池壁结构形式的选择情况如下：开敞式水池宜选择变厚池壁，池底厚度为池壁的1.5倍；挡土墙式选择等厚池壁；水平框架式池壁选择变厚池壁。遵照以上设计原则，水池的结构设计将会保持合理性与稳定性，利于施工。
水池结构设计完成后，关于水池的地基承载力和抗浮稳定性验算至关重要。假设水池基础选择整体式地板，地基反力均匀分布的情况下承载力验算公式为：
fa代表修正后地基承载力特征值。当池面标高低于地下水位或者地表滞水层无排水措施，水池会受到来自二者的浮力，空池时则有被托浮起来的或顶裂池底板的危险，因此需要进行抗浮稳定性验算，具体情况可根据水池整体和局部做出计算。
水池整体抗浮稳定性验算公式：
水池局部抗浮稳定性验算公式（主要针对池中间有支柱的封闭性水池）：
结构设计时事关水池计算，有几个需要注意的要点，比如地上式水池满水和壁面温差效应，地下式水池满水、池外有无土组合情况，池壁、地板受力情况和偏心受压、受拉情况等。
3 钢筋混凝土水池施工要点
钢筋混凝土水池施工中要注意施工缝、混凝土浇筑与养护等施工要点。像施工缝，在底板浇筑完成后，池壁与底板的施工缝要在八字以上1.5m与2m处，底板和柱的施工缝在表面。池壁竖向浇筑要一次浇到施工缝处，并对柱身、柱帽等做两次浇筑，以确保稳定性。对施工缝还要做凿毛处理，将不密实表面或者浮浆凿掉，还要避免损及混凝土棱角，避免剔出粗集料。钢筋绑扎时可使用板凳筋做法或者排架法。混凝土浇筑过程中要保持池壁模板的稳定，避免变形或硬化失败。至于施工缝要提前清理，保持合理湿润度，在浇筑前铺与混凝土配比相同的水泥砂浆，浇筑部分分层完成，每层厚度≤4m，间隔时间不宜过长，均匀摊铺。在浇筑顶部时，要暂停1h，在混凝土下沉后做二次震动，消除可能因沉降造成的裂缝，浇筑完成后及时洒水养护。养护根据季节不同有不同注意要点，比如夏季因高温干燥或者多雨等混凝土强度会受影响出现收缩裂缝后，必须在初凝后联系养护两周才能拆模，养护期间还要及时洒水，保证湿润到位[3]。完成养护拆模时表面还要添加超时的覆盖层，及时回填土，保证混凝土水池的施工质量。
4 钢筋混凝土水池施工实例分析
我们以某公司社区配套设施工程污水处理厂污水池土建工程为例分析下施工情况。污水池长22.5m、宽13.8m，设计绝对标高24.8m，基础底标高-3.17m，基础垫层砼强度等级C10，池体砼强度等级为C25.S6，抗震等级6度。施工前做好现场技术准备与现场准备，尤其是现场准备，标高点根据现场引测的±0.000测定标高，做好钢筋型号抽样检验，器具提前进场，尤其是雨天施工做好现场准备。下面我们以钢筋施工与模板施工两大要点为例进行分析。
钢筋施工是水池施工重点，钢筋要根据施工要求对型号进行选择，对加工尺寸进行核对，所选用钢筋必须保证提前做好清洁，表面无损伤与锈蚀，不使用带颗粒状的老锈钢筋。至于钢筋弯折与弯钩，要根据钢筋等级分类确定弯折标准，比如Ⅰ级钢筋末端180°弯钩，圆弧弯曲半径≥直径2.5倍，平直部分长度≥直径3倍，弯曲加工时φ10以下按配料单尺寸做弯曲点标志。粗钢筋及复杂形状钢筋弯曲时，要标明弯曲点位置，工作台上标明弯曲控制点，做好偏差控制。比如箍筋的内净尺寸允许偏差为±5㎜，弯起钢筋的弯曲位置允许偏差为±20㎜，根据弯曲情况确定允许偏差，确保其合用。柱钢筋安装中要按照给出位置线进行绑扎，控制好间距，根据污水池情况计算好间距与钢筋数量，钢筋箍筋接头绑扣以八字形为主，箍筋与主筋保持垂直，箍筋与柱角筋做双扣绑扎，板钢筋安装前要做好模板清理，按照画线—绑板受力钢筋—绑负弯距钢筋及角筋的顺序完成施工，确定好主筋分布筋间距后按照先受力钢筋后分布筋的顺序进行安装，绑扎时距梁边距为50㎜，绑扎负筋时要中间加Ф8间距1个/㎡的钢筋马凳，以确保上部钢筋的位置。安装完成后要做好质控验收，做成分检验与专项检验确保施工效果，保证钢筋绑扎符合施工要求。
模板制作要根据污水池施工现场进行加工配置，从尺寸、型号到数量做好标记，按照放线-搭设支模架-安装墙壁模板-安装板底模-安装柱节点模顺序完成施工。放线时要注意根据垫层、板面和基础情况做好测量标记，方便放线。根据污水池施工要求，支模架搭设间距为800×800，水平杆设置距地分别为300㎜、1500㎜，拧紧纵横杆与剪刀撑；墙壁模板安装中可采用50×100木方子、直径10㎜对拉螺栓做加固，螺栓中间加焊止水环和钢筋顶托，防漏水和混凝土浇筑时截面变小；板底模安装中要确保稳固不下沉，做抄平检查，模板板缝采用胶带粘贴，复核模板面标高和板面平整度、拼缝、预埋件和预留洞的准确性；最后安装柱节点模，做加固密封，防止漏浆。安装完成后要进行自检，再进行后续施工。
综上所述，市政建设中钢筋混凝土的结构要根据水池荷载和受力情况合理设计，计算荷载、受力并验算地基承载力和抗浮稳定性，确保水池结构稳定性，施工时要多注意多个施工要点，严格按照规定操作，避免产生问题。
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参考文献：
（1）魏伟。水厂建设中关于水池结构设计的探讨[J]。现代商贸工业，2008（3）。
（2）闫华林。水池结构的设计分析[J]。山西建筑，2011（13）。
（3）杨劲峰，林丽虹．钢筋混凝土水池设计与施工要点浅析[J]。安徽建筑，2011（1）。