某污水厂水池裂缝成因分析及设计建议

某污水厂水池裂缝成因分析及设计建议

Summary：本文以某污水厂水池为例，分析了其池壁裂缝成因，总结了类似工程的设计经验，提出了避免池体开裂的设计建议。关键词：水池；裂缝；加强带；膨胀剂一、基本情况：预处理综合池尺寸为59.2×60.8米，其中3~9轴范围内为双层水池，两边为单层水池。采用D400预应力管桩。混凝土强度等级为C30，抗渗等级P6。单层水池高度为5.8米，双层水池总高为12.45米，底板顶面埋深4.3米，外侧池壁厚500mm。水池在F~G和L~M轴之间设2米宽膨胀加强带，水池混凝土掺微膨胀剂。水池基础为桩基，A和R轴线上，1~3轴和9~10轴的桩距为2.4米，3~9轴的桩距为5米。具体布置见下图。图1池体结构布置图二、裂缝情况：水池A、R轴线上外壁在3和9轴处出现裂缝。从裂缝照片看，除西南角，裂缝基本在单层水池和双层水池交汇处、单层水池池顶以下约1米处往下发展，东北角和西北角的裂缝在双层水池下部，东南角的的裂缝在单层水池下部。此时，二层水池区域的上层水池尚未蓄水。东北角东南角西北角西南角三、产生缝的原因分析从缝的分布和形式看，似乎是结构出现变形和受力不够产生的裂缝。根据沉降观测点的布置，沉降产生的位置距观测点2、3、14、15较近，根据这4个点的沉降观测结果，最大沉降量为9mm，与最大沉降差为7mm（同池壁的邻近观测点）。按《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）第5.5.4条，最小的允许沉降量为120mm，最小的允许沉降差为0.002×20000=40mm，实测结果均小于规范的允许值，满足规范的要求，且沉降量和沉降差都不大。因此可排除因桩基沉降而产生裂缝的原因。而如果是结构受力不够产生裂缝，则裂缝应该在相同的位置出现，或都在双层水池下部，或都在单层水池下部，裂缝应贯通整个池壁，裂缝从池壁顶开始发展，从裂缝照片看（除裂缝是否贯通外），没有出现以上情况；从裂缝发展的走向分析，如果是沉降或结构受力产生的裂缝，应是单层水池一侧沉降或荷载较大，但单层水池一侧的桩距为2.4米，双层水池一侧的桩距为5米，单层水池处桩的荷载应小于双层水池下的桩，至少不会比双层水池下桩的荷载大很多，受力小不可能变形还更大。因此，可排除结构承载力不够的情况。排除沉降和结构承载力不够产生裂缝的原因，则应该是温度变化和混凝土收缩产生的裂缝。产生裂缝的池壁长度约60米，仅在混凝土中掺入微膨胀剂，未采用其它方式，不足以抵抗温度变化和混凝土收缩。目前微膨胀剂的质量参差不齐，不易控制。虽然检测都能满足设计要求，实际使用的情况无法有效进行管理；单层水池池顶以下1.5米有一层顶板，考虑施工因素，此处应有一道施工缝，下部施工完，再分别施工顶板和上部池壁，此处也是池壁刚度变化处，从照片看，裂缝的端头也在此附近，因此此处产生温度收缩裂缝的可能性是比较大的。由温度变化和混凝土收缩产生的裂缝的因素也比较多，混凝土的材料及质量、混凝土外加剂用量及质量、环境温度和湿度、养护条件，池壁长度等，也比较困难确定到底是哪一种或几种因素。四、设计建议1、超长壁板尽可能按规范要求设缝，如设缝困难，可设后浇带或膨胀加强带。建议以设后浇带为主，至于后浇带的工期问题，可通过做好施工组织、编排好施工计划解决。2、掺膨胀剂只能作为控制裂缝的辅助手段，不可因掺入膨胀剂就放大设缝间距。3、超长池壁的水平钢筋间距建议不超过150mm，且掺入微膨胀剂的池壁还应按《补偿收缩混凝土应用技术规程》（JGJ/T178-2009）第4.05.条的规定，墙体高度的水平中线部位上下500mm范围内，水平筋的间距不宜大于100mm的规定执行。4、提出混凝土的养护要求，特别是池壁中部的养护，设计交底时应特别强调。Reference：[1]GB50