装配式素混凝土薄壁环形齿槽水池体系结构及建造方法与流程

本发明属于市政给排水预制装配构筑物领域，具体为一种装配式素混凝土薄壁环形齿槽水池体系结构及建造方法。

背景技术：

1、市政工程中大型圆形储水构筑物主流施工形式分为现浇钢筋混凝土水池、预应力预制拼装水池两类，现有技术存在以下突出缺陷：

2、1、现浇钢筋混凝土水池：施工全过程大面积现场湿作业，需搭设满堂模板、绑扎池壁环向/竖向钢筋，施工周期长；大直径薄壁池壁受水化热、温缩、干缩影响极易产生贯穿性收缩裂缝；池内水体长期浸泡钢筋，保护层剥落、钢筋锈蚀后会持续扩大渗漏通道，后期维修防渗成本极高；后浇带、施工缝防水构造复杂，渗漏隐患点多。

3、2.预应力弧形预制板拼装水池：采用带钢筋的弧形预制板分片拼装，依靠环向预应力钢绞线抵消水体产生的环向拉应力；构件内置双向受力钢筋，预制模具复杂、构件自重巨大，吊装设备投入高；预应力张拉、锚具锚固工序专业度高，张拉控制误差易造成池壁局部开裂；拼接缝仅依靠外侧密封胶止水，长期水压下胶层老化脱开后直接漏水；钢绞线长期处于潮湿环境存在锈蚀断丝风险，结构耐久性不足。

4、3.小型素混凝土水池技术局限：现有素混凝土水池仅应用于直径 5m 以内小型浅池，无可靠环向受力传递构造，无法实现大直径薄壁无筋水池的受力自平衡，行业缺少可规模化应用、免钢筋、免预应力、自咬合防水的装配式素混凝土薄壁水池成套体系。

5、综上，现有技术无法同时兼顾无钢筋耐久防水、薄壁轻量化、快速装配、免预应力施工四项核心需求，亟须研发全新结构体系解决上述痛点。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

2、一种装配式素混凝土薄壁环形齿槽水池体系结构，包括：

3、环形素混凝土池底基础单元，包括多个环形分布的底板构件，底板构件的顶部设置有配合口形成环形配合槽；

4、扇形素混凝土薄壁池壁单元，包括多个环形分布的池壁构件，池壁构件为弧形结构，池壁构件的底部设置有插接件形成环形配合体，环形配合体和环形配合槽相互适配，池壁构件的截面为连续的三角齿槽齿且三角齿槽齿的顶角为30°，池壁厚度为120-180mm；

5、池顶压顶环封单元，包括素混凝土压顶环，素混凝土压顶环压紧配合安装在环形分布的池壁构件的顶面，素混凝土压顶环和池壁构件的顶面之间设置有径向约束结构。

6、在所述的一种装配式素混凝土薄壁环形齿槽水池体系结构，所述径向约束结构包括设置在池壁构件顶面的齿形面一和设置在素混凝土压顶环底面的齿形面二，齿形面一和齿形面二压紧配合。

7、在所述的一种装配式素混凝土薄壁环形齿槽水池体系结构，所述相邻的两个底板构件之间设置有密封限位结构，密封限位结构包括密封体一和密封体二，密封体一和密封体二之间夹紧有遇水膨胀橡胶止水条。

8、在所述的一种装配式素混凝土薄壁环形齿槽水池体系结构，所述密封体一和密封体二配合面为三角齿槽结构。

9、在所述的一种装配式素混凝土薄壁环形齿槽水池体系结构，所述环形素混凝土池底基础单元还包括分布在多个底板构件中心位置的中心盘座，中心盘座的顶部设置有外缘体，多个底板构件的底部设置有内缘体，内缘体和外缘体呈上下分布，外缘体和内缘体接触的一侧夹紧设置有遇水膨胀橡胶止水条。

10、在所述的一种装配式素混凝土薄壁环形齿槽水池体系结构，所述池壁构件的一侧端设置有凸齿和凹齿，凸齿和凹齿适配，且凸齿和凹齿的拼接面设置有内凹的止水沟槽，止水沟槽内安装有遇水膨胀橡胶止水条。

11、在所述的一种装配式素混凝土薄壁环形齿槽水池体系结构，所述凸齿和凹齿沿高度方向等间距布置有多个注浆空腔。

12、一种装配式素混凝土薄壁环形齿槽水池体系结构的建造方法，步骤如下：

13、步骤1，基坑开挖与环形池底基础拼装施工

14、对场地清表、基坑开挖，基底碾压平整后浇筑素混凝土垫层；

15、在垫层上分块吊装底板构件，相邻的两个底板构件之间通过密封体一和密封体二之间设置遇水膨胀橡胶止水条，并完成相邻的两个底板构件形成环形咬合，最后在底板构件的中心安装中心盘座，在底板构件的咬合面内注浆灌注密封浆，完成池底拼接密封后养护至设计强度；

16、步骤 s2：圆心放射定位约束架搭设定位

17、以水池圆心为基准放线定位，组装钢制放射式中心定位约束架，调整 12 根径向支撑杆，使每根支撑杆周向等间距径向控制线布置，支撑杆外端头为弹性顶紧端头，弹性顶紧端头的高度、弧度与池壁构件内弧匹配；

18、步骤 s3：扇形素混凝土薄壁池壁单元分片吊装合围

19、将工厂预制养护达标的池壁构件由基坑外侧向圆心方向吊装就位；

20、池壁构件底部的插接件和底板构件顶部的配合口对准并落位卡紧；

21、相邻两个池壁构件的凸齿、凹齿精准对位嵌合，嵌合前在止水沟槽内完整铺设遇水膨胀止水条；

22、每吊装完成一块池壁构件，伸出对应径向支撑杆顶紧扇形内弧面实现临时固定，依次合围完成 12 块池壁构件的拼装，形成完整圆形齿圈池壁；

23、步骤 s4：三角齿缝高压注浆密封养护

24、全部池壁构件合围固定完成后，沿池壁高度间隔布置注浆嘴，向所有三角齿根预留注浆空腔高压灌注聚合物水泥密封浆，直至相邻出浆口均匀溢出浆液后封堵；自然养护7～14d，待密封浆完全固化形成复合防水齿缝；

25、步骤 s5：顶部环形压顶封环安装

26、整体吊装素混凝土压顶环，使素混凝土压顶环底部的齿形面二与池壁构件顶端的齿形面一完全咬合就位；

27、素混凝土压顶环与池壁构件缝隙填充防水密封砂浆，依靠压顶自重压紧池壁上端；

28、步骤 s6：拆除中心约束架与附属施工、闭水验收

29、素混凝土压顶环与池壁构件缝隙的密封砂浆养护达到设计强度后，收回支撑杆端部的弹性顶紧端头，整体拆解放射式中心定位约束架，转运至下一工地重复使用；

30、施工水池进出水管道、溢流堰、防渗保护层、走道栏杆附属构筑物；全部工序完成后开展满水闭水试验，无渗漏即为验收合格。

31、与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：

32、1.本技术为全素混凝土无筋体系，耐久性大幅提升，尤其时池壁、底板、压顶全部主体受力构件不设置受力钢筋，仅掺加少量合成纤维抑制干缩裂缝，从根源上消除钢筋水体锈蚀、保护层脱落渗漏的长期病害，水池使用寿命显著优于钢筋混凝土水池。

33、2.本技术为三角齿槽自锁受力，免预应力、免张拉设备，仅利用三角齿斜面挤压自锁传递水池环向水压拉力，完全替代环向钢筋与预应力钢绞线，省去钢绞线、锚具、张拉机具、专业张拉施工工序，大幅降低材料与机械投入，简化施工工艺。

34、3.本技术为薄壁轻量化预制，预制与吊装成本降低，其中池壁厚度仅120～180mm，构件自重远低于常规钢筋弧形预制板；统一 30° 扇形标准构件，单套模具即可生产全部池壁单元，工厂预制标准化程度高，小型吊车即可完成吊装作业。

35、4.本技术为多重复合齿缝防水，防渗性能可靠，尤其是集成遇水膨胀止水条挤压密封、注浆刚性防水、齿缝自锁防张开三重防水构造，水压越大齿面咬合越紧密，有效解决传统预制板拼接缝受水压张开漏水的通病。

36、5.本技术施工时采用周转式圆心定位架，现场零模板、施工速度快，尤其是无需搭设池壁外侧、内侧支撑模板，仅依靠可周转放射约束架临时定位；现场无钢筋绑扎、无大面积现浇湿作业，同等规模水池整体施工周期缩短 60% 以上，人工投入大幅减少。

37、6.本技术的体系通用性强，适配多规格水池，圆弧角为 30°的标准扇形单元可根据水池设计直径调整单块尺寸，12 块等分整圆构造适配直径 10～50m 各类调蓄池、沉淀池、消防水池，模块化拓展性强，便于标准化批量推广。