什么是水池?

[拼音]：shuichi

[外文]：reservoir

供直接使用或供处理用的贮水容器，前者称贮水池，后者称水处理池（如冷却池、沉淀池、澄清池和过滤池等）。

水池可用土、钢、钢筋混凝土和砖石等材料建造。水池的平面形状有圆形、方形、矩形和多边形等;可以是单格的，也可以是多格的。水池按位置的高低可分为架空式、地面式、半地下式及地下式等 4种。水池一般由底板和壁板组成，有些水池设有顶板。当平面尺寸较大时，为了减少顶板的跨度，可在水池中设中间支柱。

在水压及其他荷载的作用下，池体的各部分应有足够的强度、刚度和耐久性；贮存水的渗透量应在允许的范围内；水池的材料应能防腐和抗冻，对水质无影响。

用天然或人工填筑的土体作为水池。当土体为密实的粘性土时，由于本身具有较好的抗渗能力，可不设防渗透层。对其他土体，可在表面铺设30～40厘米厚的夯实粘性土。此外，还可以喷涂沥青材料、敷设橡胶或塑料薄膜等以构成防渗透层。有时还用浆砌块石、浆砌混凝土砌块作为保护层。

用钢板焊接而成。为了增加钢板的刚度，可在板上设加劲肋。钢水池具有重量轻、密封性好等优点，但容易锈蚀，应采取防锈措施。由于使用年限短而平时维修工作量大，一般只用于小型水池。

钢筋混凝土具有水密性好、使用年限长和维修费用低等优点，应用十分广泛。钢筋混凝土圆水池一般由圆板、圆柱壳、圆锥壳和球壳等旋转壳体组成(见图)。在壳体相接处常设置环梁，以加强壳体间的连接。钢筋混凝土矩形水池由方形板和矩形板组成。为了减少板的厚度，可在板上加肋。

钢筋混凝土水池的底板多为整体灌筑，壁板和顶板可整体灌筑或预制装配。当地基土质较好，底板位于地下水位之上且水池的平面尺寸较大时，为了消除池壁下端弯矩对底板的影响，可将底板与池壁下端的基础分开，两者之间设置构造缝，此时底板可按构造设计。此外，应在灌筑暂停处设施工缝。为了使水池适应温湿度变化而引起的尺寸伸缩或地基的不均匀沉降，应在水池的适当部位，根据需要单设或合并设置贯通底板、壁板和顶板的伸缩缝或沉降缝。除壁板上的水平施工缝外，在其他缝中宜设置止水带或采取其他有效措施，以防渗漏。止水带可用金属、橡胶或塑料制造。

在水压力和其他荷载作用下，水池的底板、壁板或顶板一般均处于拉弯状态。当应力较大时，混凝土易开裂而引起渗漏。采用预应力混凝土可防止裂缝出现，或使裂缝宽度减小。预加应力的方法有张拉高强度钢筋、钢丝束或缠绕高强度钢丝等，可以提高装配式水池的抗渗能力和水池的装配化程度，节约模板，并加速施工进度。

砖石具有价廉、就地取材和施工方便等优点，广泛用于建造各种类型的水池。但砖石一般仅用于水池的壁板，而顶板和底板仍多用钢筋混凝土建造。由于砖石抗拉和拉弯强度较低，抗渗性和整体性差，一般只用于非地震区的中小型水池中。为了提高水池的抗渗性，可在砌体表面抹防水水泥砂浆或钢丝网防水水泥砂浆。为了减小砌体的厚度和增强其整体性，可在砌体的水平灰缝中配置直径4～6毫米的钢筋，或在砌体中设置钢筋混凝土梁或柱。

水池所受的荷载除自重外，还有水压力、土压力和下述各种荷载。在地震区，地震时可能引起自重惯性力、动水压力及动土压力；在寒冷地区，如无防寒措施，有可能产生冰压力。此外，水池内外的温湿度差及季节温湿度差，也在水池中产生温湿度应力。

对土质水池，应验算各部分土体在自重及其他荷载（包括土体内的孔隙水压力）作用下的稳定性。在计算钢、钢筋混凝土和砖石圆水池时，可将整个水池结构分为圆板、圆柱壳、圆锥壳、球壳和环梁等构件并考虑构件间的相互连接进行计算（见水塔）。

由正方形板和矩形板组成的钢和钢筋混凝土矩形水池可用有限元法进行较为精确的分析，或采用近似方法计算。矩形水池高宽比大于2的称为深池；小于0.5的称为浅池；介于0.5～2.0之间的称为一般池。深池壁板在高度的中间部分受顶板和底板的影响很小，可按水平框架进行计算；在靠近顶板和底板的某一高度范围内（通常取等于宽度的一半），壁板受顶、底板的影响较大，应按三边支承一边自由的双向板计算；在平面尺寸较小时，深池的底板和顶板可按四边嵌固的板计算。浅池的壁板高度小、宽度大，中间部分受相邻壁板的影响很小，可作为竖直的单向板计算；壁板两侧边部分因受相邻壁板的影响，应按双向板计算。一般池的底板、壁板和顶板都是双向板，当每块板的四边都有支承时，整个水池可看作连续的双向板，各板的边缘弯矩可用双向板的弯矩分配法求得；然后用叠加法求各板的跨中弯矩。在目前所采用的双向板弯矩分配法中，假定矩形板的边缘弯矩是按正弦曲线分布的，这一假定对均布荷载情况比较合理；但对非均布荷载（如作用于壁板上的水压力是三角形的荷载），则有一定的误差。此外，弯矩传递系数还没有反映与板接触的地基的影响。

无论是圆形水池或是矩形水池，作用在底板上的地基反力应按d性地基理论计算。但当水池的平面尺寸较小时，地基反力可以假定按直线规律变化。

对钢、钢筋混凝土和砖石水池，都应进行强度计算。对池壁较薄的钢水池和钢筋混凝土水池还应验算刚度。当钢筋混凝土水池的构件为轴心受拉或小偏心受拉时，应进行抗裂度的验算；当构件为受弯、大偏心受拉或大偏心受压时，应进行裂缝开展验算，裂缝的宽度应不大于容许值。除了各种外荷载可能导致裂缝外，由于水泥的水化热以及温湿度的变化，水池的各部分将发生收缩，当收缩受到基底的约束时，就在构件中引起拉应力而可能出现裂缝。为了防止裂缝的出现或减小裂缝的宽度，可采取下列措施：

（1）每隔一定距离设置伸缩缝；

（2）在底板与垫层间设置滑动层，以减少垫层对底板的摩擦力；

（3）采用小直径的变形钢筋；

（4）在施工中采取措施，以减少混凝土中的温湿度变化。

对半地下式及地下式的水池，当底板处于地下水位之下时，应验算水池的抗浮稳定性。

参考书目

铁道部第一勘测设计院：《水池》，中国铁道出版社，北京，1980。湖北给水排水设计院：《钢筋混凝土圆形水池设计》，中国建筑工业出版社，北京，1977。

参考文章

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