超长储水构筑物温度裂缝控制方法研究

曹 玥，甄 曦

（天津市市政工程设计研究院，天津市 300051）

1 概述

近年来，随着城市的发展，污水处理厂的规模日渐扩大，水厂内的钢筋混凝土矩形储水构筑物的尺寸也相应加大。结构尺寸的增加极易使混凝土表面由于温度的变化产生温度裂缝，造成水池渗漏。为了避免这种情况，在设计过程中必须采取温度裂缝控制措施。

目前常规的控制温度裂缝措施有以下3种：伸缩缝、后浇带、加强带。

（1）伸缩缝

伸缩缝是指为防止建/构筑物构件由于气候温度变化（热涨、冷缩），使结构产生裂缝或破坏而沿单体长度方向适当部位竖向设置的一条构造缝。伸缩缝是将基础以上的建筑构件等分成两个独立部分，使建筑物沿长方向可做水平伸缩。

《给水排水工程构筑物结构设计规范》（GB 50069-2002）中6.2.1条规定，当大型矩形构筑物的长度、宽度较大时，设计时应设置适应温度变化作用的伸缩缝。伸缩缝的间距要求详见表1。

表1 矩形构筑物的伸缩缝最大间距（单位：m）

（2）后浇带

后浇带是在建筑施工中为防止现浇钢筋混凝土结构由于温度、收缩不均可能产生的有害裂缝。按照设计或施工规范要求，在基础底板、墙、梁相应位置留设临时施工缝，将结构暂时划分为若干部分，经过构件内部收缩，在若干时间后再浇捣该施工缝混凝土，将结构连成整体。

《给水排水工程构筑物结构设计规范》（GB 50069-2002）6.2.1条注2中规定：对于地下式或有保温措施的构筑物，应考虑施工条件及温度、湿度环境等因素，外露时间较长时，应按露天条件设置伸缩缝；当有经验时，例如在混凝土中施加可靠的外加剂或浇筑混凝土时设置后浇带，减少其收缩变形。

因此，在混凝土中添加适当的外加剂后，可以采用后浇带替代伸缩缝来达到同样的效果。

（3）加强带

加强带是一种近些年开始逐渐被广泛应用的温度裂缝控制方法，它采用比浇筑混凝土高一等级的混凝土,设置在建筑物混凝土收缩应力发生的最大部位,来增加混凝土的密实度,提高连续浇筑混凝土的强度及抗裂、防渗性能，是一种用于替代后浇带的连续浇筑无缝施工技术。

《地下工程防水技术规范》（GB 50108-2008）中5.2.4条的条文说明中有明确指出，采用补偿收缩混凝土时，底板后浇带的最大间距可延长至60m；超过60 m时，可用膨胀加强带代替后浇带。《补偿收缩混凝土应用技术规程》（JGJ/T 178-2009）中4.0.3条规定，大体积、大面积及超长混凝土结构的后浇带可采用膨胀加强带的措施。根据加强带部位混凝土的浇筑方式，分为连续式、间歇式和后浇式。

以上介绍的伸缩缝、后浇带和加强带这3种控制裂缝措施都在实际工程中得到了广泛的应用，在给水排水工程设计过程中，应根据构筑物的特点，从工艺要求、结构形式以及是否便于施工等方面进行综合比较，根据现场情况，选择最合适的温度裂缝控制方法。

2 工程实例

山东省即墨市城区北部污水厂内主要储水构筑物MSBR生物反应池长56.65 m，宽35.5 m，高6.7 m，其中地上部分高3.5 m，地下部分高3.2 m，属半地下式露天现浇钢筋混凝土矩形水池。根据厂区岩土工程勘察报告，该水池坐落于粉质粘土层，持力层地基承载力特征值为180 kPa，抗震设防烈度为7度（0.1 g），设计抗浮水位为地面下1.6m，抗浮形式采用自重抗浮。

该水池工艺流程设计复杂，相应部分的结构构件布置也较为复杂。水池平面图详见图1，其中斜线阴影部分为水池上部附属变配电间。

图1 MSBR生物反应池平面布置图（单位：mm）

设计时，根据水池的特点，在长宽两个方向分别选择合适的温度裂缝控制措施。

由于水池沿长度方向布置较为简单，在水池的中间位置根据规范要求设置一道伸缩缝后，水池两部分长度分别为28.25 m和28.40 m，满足规范的要求。同时，设置伸缩缝后，对水池的主受力构件影响不大，且被伸缩缝分割成两部分后，经计算，池体的局部抗浮计算也能满足设计要求。

在水池的宽度方向，水池的平面布置较为复杂，水池上部还建有附属变配电间。为了满足水池设置变形缝后局部抗浮的要求，应在宽度方向的中间位置设置伸缩缝，但是宽度中间位置设置的隔墙较多，剖面图见图2。

图2 水池剖面图（单位：mm）

设计时对几种不同的处理措施进行比较：

（1）如采用设置伸缩缝，应尽可能将池体分为对称两部分，以确保设置伸缩缝后的两部分池体的沉降均匀。但是，这种情况下，一部分受力构件被沉降缝由一个整体构件分割成两个独立的构件，构件的计算长度、受力形式、支撑条件均发生变化。根据该水池的具体情况对相关构件进行复核，结果显示其配筋将会加大。由于伸缩缝的设置应从上至下贯穿结构，因此水池上部附属的变配电间也必须同步设置伸缩缝，给施工增加难度。

（2）如采用后浇带，施工完成后，水池在该方向仍为一个整体，但是后浇带的养护期长，水池施工时正处于雨季，将会给施工带来很大困难。

（3）如采用加强带的形式，不会破坏结构的整体性，不会改变原有结构的受力特性，对工艺也没有任何影响。加强带部位的混凝土与池体混凝土同时浇筑，可以节省时间，但是施工时必须对加强带部位混凝土中添加剂配比的质量和施工过程进行控制。

因此，结合水池结构的墙体布置特点、工艺要求和工期等因素，最终选择在水池宽度方向设置加强带。

（1）伸缩缝技术要求

根据《给水排水工程混凝土构筑变形缝设计规程》（CECS 117：2000）中的要求，变形缝内设置 8mm厚300 mm宽橡胶止水带，采用聚苯乙烯发泡板作为填缝板。由于水池的池壁和底板均设置变形缝，根据位置不同，采用双组份聚硫密封胶或遇水膨胀胶条作为嵌缝密封料。底板及池壁变形缝具体做法见图3～图6：

图3 水池底板伸缩缝配筋图（单位：mm）

图4 水池底板伸缩缝构造详图（单位：mm）

图5 水池池壁伸缩缝配筋图（单位：mm）

图6 水池池壁伸缩缝构造详图（单位；mm）

（2）膨胀加强带技术要求

根据《补偿收缩混凝土应用技术规程》（JGJ/T 178-2009）中的有关规定，在采用膨胀加强带时，要符合相应的要求。根据该规范中4.0.3条中规定，该工程采用连续式膨胀加强带，其位置设置在MSBR生物反应池的宽度方向的中心位置。膨胀加强带宽度取2 000 mm，并应在其两侧用密孔钢（板）丝网将带内混凝土与带外混凝土分开。根据《地下工程防水技术规范》（GB 50108-2008）中规定：膨胀加强带外用限制膨胀率大于0.015%的补偿收缩混凝土浇筑，带内用限制膨胀率大于0.03%、强度等级提高5 MPa的膨胀混凝土浇筑。混凝土内掺加的添加剂应满足《混凝土外加剂应用技术规范》（GB50119-2003）要求。膨胀加强带具体做法详见图7，其中加强带内膨胀剂产量由膨胀剂厂家现场通过实验确定。

图7 加强带详图（单位：mm）

3 结论

该工程土建施工完成后，通过试水试验观察，水池在伸缩缝及膨胀加强带处均无漏水现象发生。

通过以上分析及工程实例，在污水处理厂超长储水构筑物设计时，应从技术要求、施工难易程度及工期等角度出发，选择合理的混凝土裂缝控制方法，以保证工程质量，提高结构的耐久性。

[1]徐有邻，顾祥林.混凝土结构工程裂缝的判断与处理 [M].北京：中国建筑工业出版社，2010.

[2]姚燕.高性能混凝土的体积变化及裂缝控制[M].北京：中国建筑工业出版社，2011.