水池的裂缝防治

【摘要】：下文主要通过一实际案例，综述了水池防裂的基本处理方法，提出了一些处理方案。

【关键词】：水池裂缝；案例分析；防治方案

案例：

有一个水池平面轴线尺寸为26m×46m；水池底板厚度为1000mm，池底面标高-6.269m；水池壁板设置为一面斜，池壁底部宽度600mm，池壁上部宽度350mm，壁板顶面标高+0.500m。水池采用C30的混凝土，抗渗等级为S6，池身混凝土掺加8%“CMA三膨胀源抗裂剂”，其中后浇带部分采用C35混凝土掺加12%CMA，池壁和池底都做了防水和防腐涂层。在施工完回填土以后，半年内，池底和池壁均出现裂纹。经过现场的实际察看，去除起壳的防腐涂层后，发现消防水池的地板有微裂纹产生，且带有铁锈的水渍或者明水存在于地板和起壳防腐涂料的中间，但无细微晶体析出；微裂缝多由中心向周边呈放射状分布；检查周边环境，发现高水位出水管未封堵处缝隙持续有大量的明水流出。池壁后浇带与现浇混凝土间也存在裂缝。

原因分析：

根据“高位出水管为封堵处缝隙持续有大量的明水流出”的现象，判定当时场地的地下水位在厂区地面以下0.6-0.8米处，同时根据项目开工前的地质报告中，说明此处的地下水位在厂区地面以下6.0米处左右，以及现场施工开挖时，基层未曾出现地下水，都是无地下水。说明当时的地下水位已经升高。升高的原因可能是土体的毛细孔作用产生。由于水池较早施工，周围土体都是做过强夯，造成这一地区德地下水无法排除，由于其他施工，造成这一区域的土壤形成了最佳孔隙率，造成水位上升。水位的上升导致水池底板的水压力大于了设计所设计的值的底板裂缝和池壁裂缝，地下水在超设计值的压力下通过底板裂缝渗出底板的表面，致使防腐涂层发生起壳现象。但是根据地质勘察报告中的结论和建议中提及“场地地下水主要为孔隙潜水，地下水及地下水位以上的土对混凝土结构无腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋无腐蚀性。地下水对钢结构具弱腐蚀性，地下水位以上的土对钢结构具强腐蚀性。”和“基坑开挖时，应采取基底地基土不受扰动的措施并及时满封闭，并及时进行基础工程施工，尽量避开雨量集中的季节。建议抗浮水位为场地整平标高以下1.0m。”所以原设计把抗浮的水位定为2.5m，导致底板和池壁都出现裂缝的现象。根据石油化工水池的设计规范中有一条“当全埋式、地下式及半地下式的水池承受地下水浮力时，应进行水池整体抗浮验算”根据公式，水池的整体抗浮要求应该满足下式要求：

式1中：

――水池的整体的抗浮力标准值，KN

――作用于水池底板地面上的浮力标准值，KN

――整体抗浮稳定系数，根据规范取值为1.05

公式中的由可以从下列公式中得出

式2中：

――水池的整体的抗浮力标准值，KN

――水池的全部重量，KN

――覆土的厚度，mm

――水池底板覆土的面积，m2

――覆土的的重度，一般池顶的覆土重度取16KN/m3，池底板外挑部分上部的填土的重度取18 KN/m3，KN/m3

式1中的可以从下面公式得出：

式3中：

――水的重度，KN/m3

――作用于水池底板地面上的浮力标准值，KN

――最高地下水位距水池底板底面得距离，m设计原地下水位计算为2.5m得以下内容：

根据式2：

=（1996.78*2.5+390.4）*9.8+（6.269-1）*18*228.9=74456KN

根据式3：

=(6.269-2.5)*10*49.05*29.05=53704KN

根据式1：

/=1.28>1.05

满足抗浮验算。但是根据场地地下水位在厂区地面以下0.8米处来计算，根据式3：

=(6.269-0.8)*10*49.05*29.05=77927KN

根据式1：

/=0.96

根据结果发现设计值不能满足抗浮要求，大于整体抗浮稳定系数。同时发现底板的钢筋应力未达到屈服极限破坏值，即未产生通缝，水池也未浮起，仅裂缝超设计值，抗渗不满足要求。这个计算的结果同“消防水池底板有微裂缝产生，且带有铁锈的水渍或者明水存在于地板起壳的防腐层之间，但无细微晶体析出”现象相符；同时“微裂缝多由中心向周边呈现放射状分布”现象也说明底板正承受超设计值的大面积压力（即水压力）。

根据上述的原因有四种解决办法：

1、第一种方法使土体的水压力下降，降至设计值。这个方法需要在周围的土体进行开挖，破坏土壤的最佳孔隙率，使其周围埋管排除地下水，并在原水池周围的回填土去除，换填沙石和毛石，使水池的周围行不成孔压力，从而使地下水下降，让后恢复水池地底板的防腐层，同时处理池壁裂缝。

2、第二种方法是在水池的底板进行打桩，然后重新做地板，底板防腐重做和处理池壁裂缝。

3、第三种方法是在水池的底板上再加上一层混凝土底板，平衡水压力，然后做防腐和处理池壁裂缝。

4、第四种方法考虑这是消防废水池，使用的几率很小，并且这个水池长期有蓄水，只是处理底板防腐涂层和池壁裂缝。

第一种和第二种方法由于水池周围的建筑都已经完成，使得这种方法工程量大，不易施工。第四种方法只能治标不治本，到时候底板的防腐涂层还会出现裂缝和空鼓。第三种方法及能解决问题的原因，并且易于施工。所以采用第三种方法，首先将水池中的水抽除，清除底板的垃圾，把底板防腐的起壳部分去除，然后在地板面堆筑400厚现浇混凝土板，底板中配置Φ22@150双层双向钢筋，并在浇注混凝土底板前四周粘贴橡胶止水带详见附图1。以底板自重平衡大部分超设计的水压力，减小原有底板裂缝，同时以400厚现浇钢筋混凝土板的自身强度和刚度可以平衡其余部分超设计水压力并增加抗渗厚度，提高抗渗性能。通过这样的方法通过公式1的计算，式中主要增加式中水池的整体抗浮值，就是增加水池的全部重量。水池池壁的裂缝处理是将池壁裂缝周围基层清理干净。用磨光机沿裂缝将裂缝外露宽度扩大。用密封胶封堵缝隙，在注浆面每隔300～500mm埋设注射针头。注浆采用由下向上的顺序进行。首先从底部开始注浆，直至注射机不能注入为止。最后重新在现浇钢筋混凝土底板上作防腐涂层。

附图1

处理结果：

水池采用了100吨钢筋和350平方米的混凝土，同时减少了水池的容量的7%。通过这种方案的处理根据公式得出：

=（1996.78*2.5+390.4+110+470*2.5）*9.8+（6.269-1）*18*228.9=87049KN

根据式1：

/=1.12>1.05

满足了池子整体抗浮要求，同时池壁总计6条裂缝进行了环氧注浆施工，从根本上解决了水池的裂缝问题。

预防措施：

以后为了避免水池再次出现水池由于地下水位上升从而使水池出现裂缝及上浮的问题，就是从设计上进行解决，要计算抗浮验算的时候要对周围地基情况有了解，并且考虑到土壤扰动所产生的地下水位上升，提高浮水位计算的高度，从而可以使池子从根本上解决这样的问题，使得施工简便，也避免了不必要的经济损失。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。