修玉凯 胥书阳 杜加平 刘卓越 雷雨佳
中建八局第一建设有限公司，山东 济南 25000
摘要：钢筋混凝土矩形水池结构设计作为给排水工程中的重要组成设备，设计质量直接关系到整个工程的正常使用。因此在实际设计的过程中，必须做好准备工作，严格选用原材料，依据规定要求来施工，并加强对水池截面、水池伸缩缝、后浇带的设置以及混凝土的浇筑等环节的质量控制，这样才能提高钢筋混凝土矩形水池结构设计的质量。
关键词：钢筋混凝土；矩形水池；结构设计；施工要点
引言：
在进行钢筋混凝土矩形水池设计的过程中，应当综合考虑生产工艺流程、水文地质条件、气候温度、施工技术以及使用条件等情况，以这些情况为依据合理选择水池的形状与结构形式，应当选择合理的结构方案，做到假定的边界条件最大程度上的与实际情况相符合，满足规范规定的各项构造要求，进而设计出安全、适用、耐久及经济的要求。
1 荷载取值
1.1温、湿度作用
因为混凝土在硬化的过程之中出现的水化热、以及工艺特殊要求和季节变化，使得池壁出现膨胀或者是收缩。一旦出现变形，池体之中出现相应的温度和湿度变形应力，较为容易出现有害裂缝。在设计之时，应该考虑到夏季湿差的作用，以及冬季的温差。前者是因为低温收缩以及湿涨抵消，后者则是因为外界气温低，池壁中水分向外移动，导致外侧湿度逐渐增加。因为内外侧湿度相差不大，一般则可以不考虑到湿差应力。但是内外温差还在，冬季则需要考虑到壁面温差应力。在工程设计之中应该依照规程提供的方法进行计算。
1.2池内水压力
池内水压力是水池类构筑物的重要荷载。在设计之中，应该依照满水高度来计算水压。这是因为：一方面在使用的过程之中因为值班人员疏忽或者存在液位计等部件功能的缺位而导致满池，另一个方面，工艺之上则有可能因为技术改造而高出之前设计水位。池内水压荷载的取值大小对挡水墙式浅池的下端弯矩的影响比较大。
1.3池外水浮力
当有地下水之时，池壁外侧除考虑到地下水的压力之外，还需要考虑到地下水位以下水的浮力对土的有效重度。并且，地下水对于池体的浮托力也应该重点考虑。因为地下水位没有掌握好而导致结构选型错误以及抗浮不够的工程事故也经常发生。地质勘察报告而提供的地下水位通常只是反映勘测期间的地下水位情况。如果详勘是在当地枯水期进行的，其提供的地下水位标高则是没有办法被设计取用，或者结构计算出现失误。依据具体的情况，并且结合地方水文资料，制定一个较为适合的地下水位标高进行设计地下水位，如此则可以确保使用阶段结构安全以，并且也可以降低工程造价的目的。
2 水池截面设计
2.1强度设计的安全系数
在钢筋混凝土矩形水池截面的设计中，对于强度设计的安全系数设置，主要包括3 方面：①底板强度设计的附加系数。由于水池底部与地基接触，因此在计算水压与荷载力时，需要保证附加安全系数大于限定值，这样才能确保结构设计满足规定要求。②水池壁强度设计的附加安全系数。水池的池壁由于受水压与土压的压力影响，因此必须依据满池来计算水深，对于土压的强度，应依据主动土压力来计算，然后将池壁附加安全系数控制在0.9σ内，即可满足强度设计的要求。③水池顶盖强度设计的附加安全系数。考虑到水池顶盖的自重、覆土重以及活载等荷载力，并且这些荷载力较大，一旦密度与含水量过大，便会导致土的容重发生明显改变，因此对于水池顶盖强度设计的附加安全系数，应控制在1.0σ 内。
2.2配筋率
对于钢筋混凝土矩形水池结构设计而言，如果水池的池壁设计为上端自由、下端固定的竖向形式时，配筋率应控制在0.8%内，其余设计形式，截面的配筋率应控制在1.0% 内，然后依据水池池壁的圆形与矩形区分池壁的构造来配筋。
若水池为无顶盖设计，考虑到池壁顶部外露，需要在顶部每侧水平放置2 根型号为Φ16的钢筋。但需要注意的是，在绑扎钢筋的过程中，为了避免钢筋在浇筑混凝土时发生变形，必须严格检查钢筋绑扎的数量、直径、间距、位置、上下层钢筋的间距、搭接长度、预埋件和保护层的位置，然后使用铁撑来固定上下层钢筋。
3 钢筋混凝土矩形水池结构设计及施工要点分析
3.1材料要求
在钢筋混凝土矩形水池结构设计的过程中，必须保证混凝土的强度等级大于C25，如果混凝土水池结构属于外露设计，应充分结合混凝土的抗冻等级来验算，但禁止使用氯盐作为早强、防冻的掺合料，且池壁与底板的受力钢筋应选择小直径钢筋与较密的间距，受力钢筋每米宽度应控制在4~10 根内，钢筋等级为HRB335 与RRB400 级。此外，对于混凝土骨料的选择，应选择良好的级配来搅拌，水灰比控制在0.50W/C 内。
3.2水池伸缩缝与后浇带的设置
3.2.1 水池伸缩缝的设置
为了避免温差与混凝土收缩，必须做好伸缩缝的设置工作，依据地基软硬与温差大小，选择合适的伸缩缝间距，并加强对伸缩缝的处理，这样才能保证水池伸缩缝施工满足规定要求。为了提高设计质量，应依据《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》的有关规定，结合地质勘察报告与持力层承载力（150KPa），在水池壁每侧上设置4 道伸缩缝，并将水池长划分为5 段，每段长为31m；且为了确保结构设计对称，均匀沉降，需要在宽度方向设置两道对称的伸缩缝，然后依据工艺管线布置来调整，确保缝宽为30mm，沉降缝、抗震缝以及伸缩缝等三缝合一，且水池底板断开。
3.2.2 后浇带的设置
对于后浇带的设置，可有效避免施工阶段的温差与混凝土前期收缩而形成的温差，以增加构筑物伸缩缝的允许间距。但在实际设置后浇带的过程中，为了确保设置满足规定条件，削弱温度收缩应力，需要将后浇带的间距控制在20~30m 内，将浇筑混凝土的强度控制在0.12N/mm2 内，然后使用清水冲刷表面，清除表面杂物、油污，并将残留的水泥浮浆与细骨料冲洗干净，露出粗骨料，待到养护42d 后，才浇筑后浇带混凝土。
3.3混凝土的浇筑
在浇筑混凝土前，工作人员需要检查脚手架搭设情况，确保脚手架搭设牢固，无断裂翘头的问题，并且混凝土泵管脚手架的搭设，需要以池内满堂脚手架为主，在搅拌车运输混凝土拌合料到来前，洒水湿润混凝土施工缝，然后使用比例相同的水泥浆来接浆，依据混凝土浇筑流程来浇筑。但需要注意的是，在浇筑的过程中，为了避免水池渗漏，混凝土一次性下料的坍落度不超过1.5m，下料的过程中，泵管不能直接对着模板，避免模板发生变形情况，下料后，工作人员应做到随浇随捣，不能在下料结束后进行突击振捣。且振捣的过程中，应保证振动棒到达模板下口的施工位置，无气泡出现后，才能停止振捣工作。此外，完成混凝土浇筑的工作后，应加强对混凝土的养护，连续养护时间不少于2W，直到满足拆模时间后，才能在池外回填土。例如在混凝土浇筑的后期养护方面，为了避免水池混凝土表面出现贯穿性裂缝，从混凝土终凝后12h 内开始养护，然后通过保湿保温养护方法，在混凝土表面覆盖一层草袋与塑料薄膜，养护时间为半个月，每天间隔2h 时浇水一次，避免混凝土表面热快速扩散，以控制混凝土内外温差，延长表面散热的时间，让混凝土水化过程有序进行。
结语：
综上所述，矩形水池实际是空间结构体系，其自身约束和外界的约束都十分复杂，只有选取合理结构方案，结合钢筋混凝土特种结构的构造特点，才能把水池结构设计的更加经济可靠。
参考文献：
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[2]探讨市政建设中钢筋混凝土水池的结构设计与施工 [J]. 谷尚玲. 商业故事. 2018(18)
[3]矩形钢筋混凝土地下水池的结构设计 [J]. 夏利生,朱华东. 智能城市. 2017(07)