淺析U型槽防排水設(shè)計(jì)

沈恩學(xué)

（遼陽(yáng)市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院 遼陽(yáng)市 111000）

淺析U型槽防排水設(shè)計(jì)

沈恩學(xué)

（遼陽(yáng)市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院 遼陽(yáng)市 111000）

U型槽以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單穩(wěn)定、施工方便，并可有效擋土及抑止地下水保持路塹干燥等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用和認(rèn)可。結(jié)合遼陽(yáng)市實(shí)際工程項(xiàng)目，對(duì)U型槽的防水和排水設(shè)計(jì)進(jìn)行了全面細(xì)致的介紹和分析，提出了“多重防水”及“管線防水”等一些關(guān)于U型槽防排水設(shè)計(jì)方案，以期為同行提供參考。

U型槽；防水設(shè)計(jì)；主體防水；細(xì)部防水；排水設(shè)計(jì)；雨水泵站

隨著我國(guó)城市交通及高鐵技術(shù)的飛速發(fā)展，各等級(jí)城市道路下穿鐵路的情況越來(lái)越多，U形槽的應(yīng)用將變得十分普遍。為保持路塹的長(zhǎng)期干燥，以及雨季交通的安全順暢，必須保證U型槽及鐵路框構(gòu)橋完整封閉，不能有漏水點(diǎn)，路面雨水也應(yīng)快速排除不得有積水。可見(jiàn)U型槽的防排水設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一樣是其能否正常使用的前提，應(yīng)引起大家的重視。

1　工程概況

本項(xiàng)目為遼陽(yáng)市中心城區(qū)中的一條次干道—小莊街，為單塊板式斷面，新建工程。本次設(shè)計(jì)的起點(diǎn)為勝利路，終點(diǎn)為鐵西路，道路全長(zhǎng)766.308m，其中291.097m為U型槽段，118.903m為既有框構(gòu)橋段，其它為道路段，規(guī)劃道路紅線寬32m。該路段與長(zhǎng)大鐵路和哈大快客線路垂直相交，鐵路部門已為小莊街的下穿預(yù)留了三孔式框構(gòu)橋，其邊墻和中墻寬度均為1.0m，邊墻間凈寬為28.90m，機(jī)動(dòng)車道限高4.9m，非機(jī)動(dòng)車道限高3.5m。

框構(gòu)橋西側(cè)U型槽長(zhǎng)123.127m，東側(cè)U型槽長(zhǎng)167.970m，每隔20.0m設(shè)一道沉降縫，道路最低點(diǎn)設(shè)于框構(gòu)橋東側(cè)的出口處，也是U型槽的集中排水點(diǎn)。

本文僅針對(duì)小莊街項(xiàng)目中U型槽的防水和排水設(shè)計(jì)進(jìn)行介紹和分析，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分，在此不予贅述。

2　地質(zhì)條件

2.1巖土特征

場(chǎng)地范圍內(nèi)，基巖埋藏較深，第四系覆蓋層較厚，鉆探所揭示的地層厚度、巖性特征等由上而下予以描述：

雜填土：雜色，厚0.5～1.5m，由粘性土夾角礫碎石及建筑垃圾等組成，稍濕，松散。

粉質(zhì)粘土：分布廣，褐色，厚0.8～1.6m，軟塑～硬塑，稍有光澤，無(wú)搖振反應(yīng)，強(qiáng)度中等，韌性中等?；境休d力δ=150kPa。

中砂：黃褐色，純凈，飽和，中密，厚2.5～3.5m?；境休d力δ=350 kPa。

粗圓礫土：分布廣，黃褐色，潮濕至飽和，中密，厚度超過(guò)5.0m，一般粒徑20～60mm，最大粒徑＞100mm，主要成份多為巖漿巖和變質(zhì)巖，孔隙由粗砂填充?；境休d力δ=500kPa。

2.2水文信息

場(chǎng)地范圍內(nèi)，地下水的基本類型為潛水型地下水，存于中砂和粗圓礫土中，由大氣降水和地下徑流補(bǔ)給，一般初見(jiàn)水位深度3.7～5.80m，穩(wěn)定水位在地面下3.3～4.5m，絕對(duì)高程為16.82～15.62m，高于路面設(shè)計(jì)標(biāo)高。

根據(jù)調(diào)查資料顯示，2010年鐵路框構(gòu)橋施工時(shí)測(cè)量地下水位深度為3.0～3.8m，水位年變化幅度1.0～2.0m。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)按最高水位進(jìn)行計(jì)算。另外，雜填土層含季節(jié)性上層滯水。水量、水位變化不均，季節(jié)性影響較大。取水樣化驗(yàn)表明，該地下水無(wú)腐蝕性。

3　防水設(shè)計(jì)

3.1防水系統(tǒng)

U型槽主體結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期處于地下水位以下，其防水設(shè)計(jì)直接影響結(jié)構(gòu)本身的堅(jiān)固性和耐久性。防水應(yīng)以“經(jīng)濟(jì)合理，多重設(shè)防”的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。

U型槽防水設(shè)計(jì)主要包括主體結(jié)構(gòu)防水和細(xì)部構(gòu)造防水兩項(xiàng)，其中主體結(jié)構(gòu)防水主要是通過(guò)采用防滲混凝土解決，細(xì)部構(gòu)造防水主要包括縫隙防水和管線防水?？p隙防水主要是指沉降縫和施工縫的防水處理，管線防水主要是指路面最低處橫穿U型槽邊墻的排水管線和縱向穿過(guò)端隔板的其它管線的防水處理。

本工程主體結(jié)構(gòu)采用C30防水混凝土就地支模澆筑，根據(jù)《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》GB 50108-2008中相關(guān)規(guī)定，確定本U型槽的防水等級(jí)為二級(jí)，不允許漏水，混凝土抗?jié)B等級(jí)P6。底板下部素混凝土墊層標(biāo)號(hào)為C20，厚度應(yīng)為15cm。

施工縫通常采用企口式，并應(yīng)保證距離U型槽底板上邊面1.0m以上。本設(shè)計(jì)僅對(duì)邊墻施工縫進(jìn)行防水處理，中心涂抹遇水膨脹密封膠，迎水面粘貼預(yù)鋪式冷自粘防水卷材。中墻不涉及任何防水處理。

本工程主要針對(duì)橫穿U型槽邊墻的排水鋼管進(jìn)行防水處理，設(shè)計(jì)采用B型柔性防水套管作為主要的防水裝置，迎水面輔以遇水膨脹密封膠（聚硫密封膠、聚胺酯密封膠）進(jìn)行嵌縫阻防。其它管線的防水可參考此方案進(jìn)行處理。

做好防水處理是相當(dāng)困難的一件事，需要多方的努力和配合，每個(gè)環(huán)節(jié)都不能出現(xiàn)任何閃失?？p隙防水和管線防水是整個(gè)防水體系中最為薄弱的兩個(gè)環(huán)節(jié)，且管線防水又很容易被忽視。關(guān)于沉降縫防水，詳見(jiàn)“傳統(tǒng)防水”和“多重防水”。

3.2傳統(tǒng)防水

傳統(tǒng)防水設(shè)計(jì)多采用單層或雙層防水，單層防水主要采用PE1-127型中埋式橡膠止水帶進(jìn)行防水，雙層防水是在單層的基礎(chǔ)上在迎水面增加一道預(yù)鋪式防水卷材（SBS胎基）進(jìn)行封堵，詳見(jiàn)圖2。

理論上單層防水是完全可以滿足沉降縫的防水要求的，但理論和實(shí)踐是存在一定差距的，受施工能力和使用環(huán)境等條件的制約，要想達(dá)到設(shè)計(jì)的理想化狀態(tài)幾乎是不可能的，也就是說(shuō)我們無(wú)法保證所有橡膠止水帶在施工及使用過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)任何的破損，一旦橡膠止水帶在某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)任何微小的漏點(diǎn)將導(dǎo)致整個(gè)防水系統(tǒng)崩潰，且不可逆。

工程實(shí)踐證明傳統(tǒng)防水設(shè)計(jì)出現(xiàn)漏點(diǎn)的現(xiàn)象還是有一定比例的，沒(méi)有人可以確保沉降縫處一定不會(huì)出現(xiàn)漏點(diǎn)，但我們可以通過(guò)其它方式來(lái)提高其防水能力和防水概率。

3.3多重防水

多重防水是利用多種高性能防水材料，發(fā)揮其各自優(yōu)點(diǎn)增加防水概率的一種綜合性防水設(shè)計(jì)。與傳統(tǒng)防水設(shè)計(jì)相比多重防水的性能更強(qiáng)效果更好。本工程采用的就是多重防水設(shè)計(jì)，詳見(jiàn)圖3。

由圖3我們可以看到主防水結(jié)構(gòu)仍然是橡膠止水帶，但同時(shí)增加了4道輔助防水層，為提高其防水概率有時(shí)可能會(huì)更多。圖中預(yù)埋注漿管用于混凝土養(yǎng)護(hù)結(jié)束之后的注漿防水，本工程選用的是聚胺酯注漿液。

由于本工程既有框構(gòu)橋采用的是預(yù)制箱涵，頂推就位的施工工藝，因此不能采用雙肢止水帶，只能采用單肢型止水帶，單肢埋于U型槽底板及邊墻內(nèi)，靠橡膠孔的擠壓變形來(lái)達(dá)到止水的目的。其它輔助防水層均可按圖3順利施工。

4　排水設(shè)計(jì)

4.1排水系統(tǒng)

U型槽的排水設(shè)計(jì)直接關(guān)乎路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和耐久性，從而影響交通的安全性和順暢性。整個(gè)排水系統(tǒng)由泄水管、蓋板明溝、橫向排水管、集水池和雨水泵站組成。也就是說(shuō)我們要將所有流入U(xiǎn)型槽內(nèi)的雨水最終全部排入集水池，由雨水泵站將其快速提升排走，且邊入邊排。本項(xiàng)目泄水管設(shè)在U型槽中墻壓頂內(nèi)，蓋板明溝設(shè)在U型槽中墻和機(jī)動(dòng)車道相交處，橫向排水管設(shè)在框構(gòu)橋東側(cè)道路最低點(diǎn)處的路基內(nèi)，集水池及雨水泵站設(shè)在U型槽北側(cè)距離邊墻20.0m處。

4.2排水過(guò)程

按照“減入增出，明暗結(jié)合”的原則，U型槽兩側(cè)端隔板外側(cè)路面應(yīng)設(shè)置成反坡，盡可能地減少雨水流入U(xiǎn)型槽內(nèi)的體量，有利于減輕雨水泵站的排水壓力，加快排水速度，必要時(shí)還可適當(dāng)減小泵站規(guī)模，經(jīng)濟(jì)合理。

流入U(xiǎn)型槽內(nèi)的雨水包括人行道雨水、非機(jī)動(dòng)車道雨水及機(jī)動(dòng)車道雨水，人行道和非機(jī)動(dòng)車道雨水順橫坡流向中墻，通過(guò)設(shè)置在壓頂內(nèi)的泄水管排入機(jī)動(dòng)車道，機(jī)動(dòng)車道雨水及匯入的人行道和非機(jī)動(dòng)車道雨水一同流向鑄鐵蓋板明溝，雨水流入明溝后通過(guò)兩根D400橫向排水鋼管排入集水池，最后由泵站內(nèi)的潛水泵抽排至既有市政排水系統(tǒng)內(nèi)。

道路管養(yǎng)部門要定期特別是汛期來(lái)臨前務(wù)必做好安全檢查工作，及時(shí)清理U型槽內(nèi)蓋板明溝、橫向排水管以及集水池內(nèi)垃圾以免堵塞積水，導(dǎo)致雨水泵站無(wú)法正常工作，造成不必要的損失。

5　注意事項(xiàng)

（1）施工U型槽底板墊層前應(yīng)采取一定的排水措施（本工程在基坑外緣布置管井降水）進(jìn)行降水，使地下水位始終保持在墊層以下0.5m，直到邊墻墻背填料及上部道路基層施工結(jié)束后方可停止降水作業(yè)。

（2）橡膠止水帶必須符合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)《高分子防水材料第二部分止水帶》GB18173.2-2000中的相關(guān)規(guī)定。

（3）橡膠止水帶在搬運(yùn)、安裝過(guò)程中，不得損壞，如有破損，禁止使用。止水帶位置應(yīng)端正，其中心線應(yīng)與沉降縫中軸線重合，防止扭曲、偏斜、被鋼筋等割破。底板止水帶下的混凝土及邊墻止水帶外側(cè)的混凝土均應(yīng)特別注意搗固密實(shí)，保證無(wú)空隙，以免漏水。

（4）橡膠止水帶的安裝應(yīng)嚴(yán)格按照?qǐng)D紙施工，沉降縫寬度不得超過(guò)3.0cm，以防止止水帶起不到止水的作用。

（5）邊墻橡膠止水帶的最高點(diǎn)應(yīng)高于豐水期最高地下水位線，以保證地下水不能從止水帶上方溢出。

（6）要保證U型槽基礎(chǔ)的壓實(shí)度，避免發(fā)生不均勻沉降而拉裂止水帶，使其失去止水作用。

6　結(jié)語(yǔ)

本次設(shè)計(jì)的小莊街U型槽部分已全部施工完畢，但道路部分尚未竣工通車，所以其防排水能力和使用效果還有待進(jìn)一步的觀察和研究。

以往我們都把注意力集中在了U型槽的主體結(jié)構(gòu)上，而忽視了其防排水設(shè)計(jì)。大量工程實(shí)例表明，幾乎所有出現(xiàn)問(wèn)題的U形槽項(xiàng)目均為防水處理不當(dāng)或排水不暢所致，與結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)，望同行們引以為戒。隨著U型槽結(jié)構(gòu)的逐步推廣和應(yīng)用以及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的不斷積累，其防排水設(shè)計(jì)將得到進(jìn)一步的提高和完善，從而形成一整套統(tǒng)一的設(shè)計(jì)規(guī)范，更好地為城市交通服務(wù)。

［1］ 張建軍，才西月.槽式擋土墻在城市地道橋引道上的應(yīng)用［J］.遼寧省交通高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2003，5（2）：6-7.

［2］費(fèi)文燕.下穿立交引道中U型槽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析［J］.路基工程，2015（5）：151-152.

［3］周永豐.淺析封閉式路塹U型槽優(yōu)化設(shè)計(jì)［J］.北方交通，2015（6）：61-62.

Brief Discussion on Waterproofing and Drainage Design for U-Shape Groove

SHEN En-xue
（Liaoyang City Planning Design and Research Institute，Liaoyang 111000，China）

The U-shape groove is widely applied and accepted due to some merits like simple and stable structure，convenient construction，effectiveness for earth retaining and underground water control to keep dry of road cutting and so on.In combination with practical engineering project in Liaoyang，the waterproofing and drainage design for U-shape groove is introduced and analyzed comprehensively，some design schemes for U-shape groove waterproofing and drainage like“multi-proof”and“pipeline-proof”，thus providing reference for colleague of the same trade.

U-shape groove；Waterproofing design；Waterproofing for main body；Waterproofing for detail；Drainage design；Rainwater pumping station

U416.1

B

1673-6052（2016）03-0085-03

10.15996/j.cnki.bfjt.2016.03.025