于鑫

【摘要】主要阐述了水池的抗浮稳定设计、水池的防水防渗产生的原因及应对措施。

【关键字】水池结构设计 抗浮 防水 防渗 施工

池类结构广泛用于民用和工业建筑领域，据以往工程经验，出现水池上浮、水池裂缝超限、水池渗水等案例，由于池类结构的特殊性，一旦发生事故，补救措施很难，带来极大的经济损失和安全隐患，下面从水池的结构设计及施工方面浅谈一下个人的一点体会。

1.水池的抗浮稳定设计

地下式或半地下式水池因抗浮稳定不满足，引起结构上浮、倾斜或构件变形过大引起结构开裂等工程事故屡见不鲜，因此抗浮稳定性设计必须引起设计、施工和监理部门的高度重视。所以在未进行结构内力分析和结构设计之前，宜首先进行水池的抗浮稳定设计。

抗浮稳定性计算包括整体抗浮，局部抗浮和施工阶段抗浮计算。抵抗浮托力应计入不包括池内贮水、容器设备、机泵和机械设计池内填料的永久作用标准值。进行局部抗浮时，池内各部分尺寸不同，池内结构布置不同，不能笼统的把抗浮永久作用沿底板下（或平衡层下）对地基的压力按直线均匀分布简化计算，要根据具体的工程设计区别对待。整体和局部抗浮稳定性计算时，不考虑施工时水池分阶段施工的不利情况。施工时，应由施工单位根据地下水位实际情况，验算施工阶段的抗浮稳定性，当不能满足抗浮要求时，必须采取抗浮措施。

对于全埋式或地下式顶板或柱顶上的抗浮永久荷重占总抗浮荷重比例较大的水池。当池顶板、顶板覆土或柱上部结构还未施工前，地下水位达到最高水位，或者雨季施工地表水大量涌入基坑，且地表水下渗时遇到透水性较小的粘土层时，将池内积水抽出继续施工，往往发生因施工阶段整体抗浮不满足出现上浮和倾斜，或施工阶段局部抗浮不满足出现局部结构破坏。特别是池外壁已回填土，未做水位观察或设置排水措施时，更容易发生事故。施工阶段抗浮，主要由施工单位加强施工管理，采取临时降排地下水解决。

水池结构按正常结构尺寸，抗浮验算不满足要求时，可采用一些抗浮措施，以满足抗浮稳定要求。当地下水位较高时，宜将室外设计地面提高，或者在工艺流程允许的情况下，尽量使水池类结构浅埋，以减小地下水的浮托力的作用；采取强夯等加固地基的方法，降低地下水位，并将池底下有一定厚度的地基土，加固成超密难渗透或不渗透的隔水层，用来消除地下水的浮托力的作用。

利用池自重抗浮是最直接最有效的办法。当利用池自重抗浮不满足要求时，可增加配重的方法来抗浮：对于全埋式的地下池，可增加池顶的覆土厚度；对于尺寸不大的水池，可增加底板的外挑尺寸，利用伸出的趾板上的覆土重来抗浮；也可以在水池底板放上砂石，毛石或素混凝土等来增加抗浮能力；还可以在水池底板下设置平衡层，可采用C15素混凝土或毛石混凝土，平衡层与底板间需要有可靠连接，可设置锚筋，也可以在水池底板和平衡层间设置抗剪槽，为了防止平衡层底面混凝土开裂，可设置0.05%～0.1%的构造钢筋。其他一些抗浮措施，就不再一一陈述。

2.水池的防水及防渗

在水池的防水设计前应收集一些资料：池内的贮液的性质、工程地质情况、最高地下水位的标高、设计水位标高、气象资料及混凝土的主要来源，水泥外加剂的含碱量、集料的活性等。

水池的防水设计主要是以“防”为主，主要是防水混凝土自身防水，或采用防水层或防腐层等防水或防腐措施。

防水内容：防止池内贮液对池外的渗漏、防地下水对池内的渗漏、全埋式地下池、地下式或半地下式池，防地下水浮力作用下使池类结构物发生整体上浮，以及因在地下水压力作用下由于构件强度不满足或变形过大使结构产生裂缝的漏水。

通常我们说的自身防水是采用防水混凝土达到防水的目的，常用的防水混凝土有：普通防水混凝土、补偿收缩防水混凝土和后浇用防水混凝土。普通防水混凝土是依靠混凝土的密实性来达到防水的目的，它分为两类，一类是集料连续级配防水混凝土，这种技术对集料级配要求十分严格，要选取或破碎成不同粒径的石子，再经筛选，这不仅增加成本，浪费部分石子，而且施工困难，一般不建议采用。二是富砂浆防水混凝土，这种混凝土是在普通混凝土集料级配的基础上，适当的增加水泥砂浆质量和控制砂率，水灰比的技术，为了减少混凝土水泥用量或降低水灰比或改善混凝土的和易性，可掺入一定比例的减水剂，以达到防水混凝土的效果。补偿收缩混凝土掺入膨胀剂，在水化过程中混凝土体积有一定的膨胀量，增加混凝土的密实性，达到防水目的。后浇用防水混凝土主要用于后浇缝和堵漏等。

有些水池表面完好，但是在充水试验或投入使用后出现较大面积渗漏；有些在未承受水压和土压之前就渗漏；有些池开始使用时未出现裂缝（不包括允许裂缝宽度范围内的裂缝）和渗漏，但经过一段时间后陆续出现裂缝和渗漏；这些现象在排除地基变形、结构抗浮稳定和构件强度、裂缝宽度、变形等不符合规范要求的情况以外，主要是混凝土内存的开口型通道，形成原因主要是溫（湿）差作用的影响、施工措施、外加剂使用等有关。

水池渗漏的控制措施：提高混凝土本身的密实性和混凝土结构的密闭性。要从材料选取、设计方案、构造措施和施工措施等方面综合控制。尽量减少边界条件的约束或在结构中建立预拉应力，来释放或平衡因温（湿）度差引起的变形或拉应力，从而达到消除温度裂缝确保结构的防水密闭性；从材料、设计、细部构造、施工各方面确保防水混凝土质量达到自防水的目的。可以采用一些防护措施来减少结构的温（湿）度差作用的影响，常用的措施有：提出混凝土的抗渗等级；加强施工管理，尽量选择温度较低的季节施工，合理安排施工工序，加强混凝土的振捣和早期养护等；池外壁要做保温措施；冬季施工要加热时，严格控制升温或降温梯度，特别是降温梯度等。通过增加配筋的方法来提高钢筋混凝土的极限抗拉强度，并能承担一部分温度应力和或控制构件变形或裂缝宽度。

设置水池的变形缝、后浇带或膨胀加强带是水池防裂抗渗的有效措施。温度变形缝必须是连续的，从池的顶板到池的壁板，底板基础及垫层等同一剖面上要全部断开。伸缩缝的设置可根据规范规定距离设置，当水池设有后浇带或者采用补偿收缩混凝土设有膨胀混凝土加强带时，伸缩缝的间距还可适当加长。

在水池设计中，一方面设计人员应结合具体情况，以较少的工程造价建设优质工程，另一方面设计人员对施工未按规范进行施工等施工失误所产生的渗漏裂缝处理，也应有所了解、准备，对当前常用处理裂缝及堵漏方法、所用材料应有所了解。施工中的保湿养护至关重要：抗渗混凝土养护为大体积混凝土养护方法，规范规定：对混凝土养护应加以覆盖并保湿养护；塑料布覆盖养护的混凝土，敞露的全部表面应覆盖严密，并保持塑料布内有凝结水；浇水次数应保持混凝土表面处于湿润状态。施工质量通病：仅采用浇水湿润养护的方法，养护期内未进行覆盖保湿养护，对于一般混凝土基础问题不大，但是对于水池类结构，极易出现裂缝。建议措施：混凝土初凝后即开始浇水和盖麻袋养护，养护期不少于14天，要始终保持表面湿润状态。

【结束语】水池的抗浮、裂缝的控制、水池的防水等不仅要从设计上全面考虑，正确的施工工艺也是关键。

参考文献：

[1] 石油化工钢筋混凝土水池结构设计规范（SH/T3132-2013）

[2] 给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程（CECS138-2002）

[3] 混凝土结构耐久性设计规范（GB/T50476-2008）

[4] 混凝土外加剂应用技术规范（GB50119-2013）