某濱海地區(qū)地下綜合管廊變形縫滲漏治理研究

劉鈺杰，郭 瑞，劉蓮馥，李治政

（1.青島市市政工程設(shè)計研究院，山東 青島 266000；2.山東交通職業(yè)學(xué)院，山東 濰坊 261206）

某濱海地區(qū)地下綜合管廊變形縫滲漏治理研究

劉鈺杰1，郭 瑞1，劉蓮馥2，李治政1

（1.青島市市政工程設(shè)計研究院，山東 青島 266000；2.山東交通職業(yè)學(xué)院，山東 濰坊 261206）

變形縫是地下綜合管廊防水體系的薄弱環(huán)節(jié)，當管廊變形縫存在局部破損時可能會造成漏水，對管廊的正常使用造成影響。通過對某濱海區(qū)域地下綜合管廊漏水情況進行評估分級并制定出了一系列分級治理方案，有效緩解了地下綜合管廊漏水治理難題，并提出了一系列主動防水措施，用于地下綜合管廊的建造施工。

地下綜合管廊；變形縫；漏水；分級治理

0 引言

變形縫是地下綜合管廊防水體系的薄弱環(huán)節(jié)，當管廊變形縫存在局部破損時，外部水源可通過破損的變形縫滲入結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)，造成變形縫漏水。綜合管廊變形縫滲漏現(xiàn)象影響管廊內(nèi)部環(huán)境，不利于管廊內(nèi)供水、供電、供熱管線等的安全運行。

某濱海地區(qū)地下綜合管廊規(guī)劃里程約100余千米，截至2017年，建成里程約為50余千米，綜合管廊區(qū)域網(wǎng)絡(luò)體系基本構(gòu)建完成。經(jīng)調(diào)查，該地區(qū)綜合管廊存在滲水問題的沉降縫數(shù)量約1 320條，滲漏成因復(fù)雜，擬選取具有代表性的64條沉降縫（占總數(shù)的5%）進行整修試驗研究。

該地下綜合管廊具有如下特點：

（1）該地區(qū)原地貌為濱海淺灘，后經(jīng)人工改造為鹽田及養(yǎng)殖池，軟土層厚度較大，地質(zhì)條件較差。

（2）該地區(qū)水系密布，地下水位高，腐蝕性強。

（3）管廊始建于2008年，建成年代較早，初期沉降已基本完成。

（4）區(qū)域內(nèi)綜合管廊建設(shè)總里程較長，達50余千米，沉降縫滲漏情況普遍，具有較高研究價值。

本研究內(nèi)容結(jié)合區(qū)域內(nèi)地下綜合管廊所遇到的變形縫漏水問題進行試驗研究，提出了一套分級治理方案，有效解決了綜合管廊變形縫滲漏水問題。

1 變形縫滲漏原因

該區(qū)域綜合管廊變形縫防水采用中埋式止水帶與外貼防水層復(fù)合防水措施。綜合管廊變形縫防水構(gòu)造由外向內(nèi)依次為卷材防水層、泡沫塑料棒、卷材附加層、隔離膜、聚乙烯發(fā)泡填縫板、中埋式橡膠止水帶、遇水膨脹橡膠條、雙組分聚硫密封膏，共計四道防水構(gòu)造，可滿足變形縫兩側(cè)3 cm的不均勻變形差。經(jīng)調(diào)查分析，造成變形縫滲漏的原因主要有以下幾點。

1.1 施工因素

變形縫附近混凝土澆筑過程中振搗不足將造成沉降縫區(qū)域混凝土不密實，混凝土凝固成型后產(chǎn)生空隙裂縫處多為滲水易發(fā)部位；沉降縫位置混凝土澆筑振搗過程中操作不當還可能造成橡膠止水帶移位，達不到設(shè)計防水效果，從而造成滲漏。更有甚者，在雨天或水中安裝遇水膨脹橡膠條，橡膠條提前膨脹，混凝土澆筑后無法達到防水效果。

1.2 地基不均勻沉降因素

地下綜合管廊變形縫兩側(cè)沉降差過大時，就會使止水帶長期處于受力、變形狀態(tài)下（尤其是側(cè)壁上的止水帶），這必然會加速止水帶橡膠老化，從而使其過早地出現(xiàn)破壞，進而引起漏水[1]。

1.3 溫度變形因素

管廊施工環(huán)境復(fù)雜，水泥在早期水化過程中容易出現(xiàn)溫度收縮裂縫，這些裂縫成為管廊漏水的易發(fā)部位[2]。另外，綜合管廊內(nèi)運營的管線包含熱力等釋放大量熱量的管線，導(dǎo)致內(nèi)外溫差較大，特別是在冬季，管廊局部內(nèi)外溫差可達30～40℃。管廊在內(nèi)外溫差作用下變形量進一步增大，也是變形縫處發(fā)生滲漏的一個重要因素。

1.4 構(gòu)造因素

由于變形縫為地下工程防水的薄弱點，在變形縫的構(gòu)造設(shè)計上往往采取多重防水措施，從而對安裝精度、混凝土振搗等提出了更高的要求，增加了施工難度。

1.5 其他因素

地下綜合管廊一般緊靠公路、市政道路等，因為車輛通行對結(jié)構(gòu)有一定的震動擾動，而造成變形縫變形量大并且頻繁和止水帶疲勞而造成功能失效。需要進行優(yōu)化現(xiàn)有的防水堵漏設(shè)計。

2 漏水級別分類

通過對區(qū)域內(nèi)地下綜合管廊變形縫滲水情況進行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)各綜合管廊變形縫普遍存在不同程度滲漏水情況。根據(jù)調(diào)查情況，綜合選取了64處具有代表性的漏水變形縫為樣本，根據(jù)其滲漏情況進行了歸納分類，并根據(jù)地下綜合管廊沉降縫漏水情況輕重程度的不同，制定出了一套滲漏分級標準，用于指導(dǎo)分級堵漏治理方案的實施。所選取漏水變形縫樣本及分級情況見表1。

表1 變形縫滲漏級別分類

在現(xiàn)場進行調(diào)查時，應(yīng)該根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行綜合分析，一些沉降縫的漏水裂縫在旱季滲水情況較輕，在雨季滲水情況加重，調(diào)查應(yīng)盡量選在雨季。對滲漏點的調(diào)查定級和治理方式的選取不能拘泥于表面滲漏情況，還應(yīng)結(jié)合表面是否有裂縫，以及漏水點發(fā)展情況等進行綜合考慮，如圖1所示。

3 分級治理方案

3.1 分級治理原則

圖1 地下綜合管廊變形縫滲水現(xiàn)場

針對地下綜合管廊沉降縫漏水情況輕重程度的不同，制定出了一套分級方案，用于指導(dǎo)分級堵漏治理方案的實施。在實際的堵漏治理過程中應(yīng)遵循分級治理原則，根據(jù)現(xiàn)場實際情況做出合理判斷，遵循標本兼治的原則，對漏水點進行適當處置，具體治理方案見表2。

表2 分級治理方案列表

當管廊沉降縫滲漏情況為輕度滲水級別時優(yōu)先采取壓力注漿修補法進行治理；當為中度滲水級別時先采用壓力注漿修補法治理，然后采取表面封閉修補法進行治理；當為重度滲水級別時先采取迎水面再造防水層法，再采用壓力注漿修補法，最后再利用表面封閉修補法進行綜合治理。

3.2 治理方法介紹

3.2.1 壓力注漿修補法

壓力注漿修補法通過對于變形縫滲漏水部位，通過高壓灌注修補黏合漿料將裂縫填充滿，待漿料固結(jié)后達到加固混凝土結(jié)構(gòu)封堵裂縫的目的[4]，具體施工工藝如下：

（1）確定漏水點。需要仔細觀察滲漏情況，找出滲水點并做好標記。對不明顯的滲水點，可選擇在暴雨過后或豐水期進行觀察標記。

（2）處理滲漏基面。通過分析滲漏情況，確定灌漿孔位置及間距，鑿除混凝土表面析出物。

（3）鉆孔并清理。用電錘等鉆孔工具沿滲漏點兩側(cè)進行鉆孔，鉆孔須穿過點，但不得將結(jié)構(gòu)打穿。

（4）安裝灌漿嘴。在鉆好的孔內(nèi)安裝灌漿嘴，灌漿嘴后帶膨脹橡膠，并用專用內(nèi)六角扳手擰緊，確保灌漿嘴周圍與鉆孔之間無空隙不漏水。

（5）高壓灌漿。使用高壓灌漿機向灌漿孔內(nèi)注射聚氨酯預(yù)聚物單組分高壓堵漏材料，當相鄰孔開始出漿后保持壓力3～5 min即可停止本孔注漿，改注相鄰灌漿孔。

（6）拆除灌漿嘴。灌漿完畢，即可去掉灌漿嘴，并清理干凈已經(jīng)固化的外溢灌漿料。

（7）封口。用快干水泥對灌漿口的凹陷部位進行修補、抹平，使混凝土面層恢復(fù)至設(shè)計高度。

3.2.2 表面封閉修補法

表面封閉修補法是利用碳素纖維布和專用結(jié)構(gòu)膠對管廊進行粘貼加固處理的方法，碳素纖維布強度具有高強度、重量輕、耐腐蝕和耐久性強等優(yōu)點，具體施工工藝如下：

（1）定位放線。按設(shè)計要求在需粘貼部位放線。

（2）基層面處理。用角磨機把需要粘貼碳纖維布的混凝土所有界面打磨表面浮漿層，直至露出粗糙的混凝土堅實層，用棉絲蘸丙酮或酒精擦拭表面除去浮塵。

（3）涂刷底層樹脂。用滾筒將底層樹脂膠均勻涂抹于混凝土表面。

（4）找平處理?；炷帘砻嫒粲芯植堪纪共黄酵斐商祭w維黏結(jié)不良，用修復(fù)材料修補至平緩。

（5）粘貼碳纖維布。按設(shè)計要求的尺寸裁剪片材，配制浸漬樹脂并均勻涂抹于所要粘貼的部位，擠出氣泡并使浸漬樹脂充分浸透碳纖維布，在粘貼完碳纖維后應(yīng)加強成品的養(yǎng)護措施。

3.2.3 迎水面再造防水層法

據(jù)現(xiàn)場情況分析，針對管廊變形縫滲漏水嚴重部位，通過鉆孔灌注化學(xué)漿液的施工工藝和方法在管廊混凝土結(jié)構(gòu)迎水面局部進行再造防水層，達到迎水面防水的目的，施工工藝流程如下：

（1）鉆注漿孔。在沉降縫滲漏點處及周圍用電錘打孔至管廊外側(cè)土體中，所鉆孔洞用于后期灌漿嘴鋼管的插入。

（2）預(yù)埋預(yù)制鋼管及閘閥。在打好的孔內(nèi)將20 mm鋼管安裝固定好，將閘閥連接至鋼管上準備灌漿，安裝時應(yīng)注意密封良好足夠堅固，謹防因安裝不牢造成的漏漿問題。

（3）回填灌漿。選擇采用注漿機向管廊圍巖土體中進行注漿作業(yè)，對土體進行加固?；靥钭{所用的水泥為普通硅酸鹽水泥，水泥標號為42.5R。輸送漿液流速宜為1.4～2.0 m/s。各注漿地點應(yīng)測定來漿密度，調(diào)制使用。

（4）灌注丙烯酸鹽漿液再造防水層。迎水面再造防水層材料選擇丙烯酸鹽樹脂灌漿液。丙烯酸鹽樹脂極低的黏度能夠確保漿液滲透到寬度為0.1 mm的縫隙中遇水后膨脹率大（約150%），延伸率可達300%，對混凝土有極佳的黏結(jié)性能，且對絕大部分酸、堿和微生物具有良好的耐化學(xué)性。灌漿孔及嵌縫、埋嘴等檢查完畢后，在變形縫滲漏處騎縫埋設(shè)灌漿嘴開始向管廊外壁注漿，灌漿嘴的間距宜為1 m。垂直變形縫的灌漿次序應(yīng)是自下而上，先深后淺；水平變形縫的灌漿次序應(yīng)是自一端到另一端。一條縫最后一個孔、嘴的灌漿，應(yīng)持續(xù)到孔、嘴內(nèi)漿液凝膠為止。

（5）灌漿后清理。灌注結(jié)束后應(yīng)及時清理外溢漿料，并對凝固外凸?jié){料進行磨平處理。

3.3 治理結(jié)果分析

對64處具有代表性的變形縫滲漏點進行分級治理180 d后，對滲漏治理結(jié)果進行了統(tǒng)計調(diào)查調(diào)查。結(jié)果如下，輕度漏水點治理后發(fā)生復(fù)漏部位3處（輕微漏水），中度漏水點發(fā)生復(fù)漏1處（輕微漏水），重度漏水點未發(fā)現(xiàn)復(fù)漏現(xiàn)象。調(diào)查結(jié)果表明分級治理法效果較好，復(fù)漏情況較少，值得在類似工程中推廣應(yīng)用，如圖2所示。

圖2 治理結(jié)果分析

4 優(yōu)化建議

軟土地基、地下水位高、地下水腐蝕性強等問題在濱海區(qū)域地下綜合管廊建設(shè)中普遍存在，此環(huán)境下的管廊變形縫滲漏危害性極大。管廊變形縫滲漏治理難度大、代價高，若治理方式不當復(fù)漏率很高，特別是在管廊內(nèi)各種管線安裝運營后，施工難度極大，甚至具有一定的危險性。針對以上問題，建議在管廊建設(shè)時采取以下措施，提高變形縫防水性能。

4.1 加強變形縫處混凝土墊層

不均勻沉降變形差過大造成的橡膠止水帶損壞是地下綜合管廊變形縫漏水的主要原因之一，為有效防范漏水現(xiàn)象的發(fā)生，可在保證結(jié)構(gòu)變形需要的基礎(chǔ)上采取措施，防止沉降差過大。在濱海區(qū)域地下管廊常規(guī)墊層厚度一般在100～150 mm，軟土地基條件一般都比較差，相鄰結(jié)構(gòu)單元產(chǎn)生的沉降差較大，墊層極易被剪斷，此后沉降差發(fā)展受限明顯降低，容易出現(xiàn)過度沉降造成止水帶損壞，從而造成漏水。

針對這種情況，可在滿足結(jié)構(gòu)變形需要的前提下，加大變形縫兩側(cè)的墊層厚度，使它們避免在沉降過程中被剪斷，從而達到減小變形縫沉降差的目的。墊層局部加厚后的厚度不宜大于300 mm，長度宜取厚度的3～5倍，以免影響結(jié)構(gòu)變形需要，具體做法如圖3所示。

圖3 變形縫處混凝土墊層

變形縫處混凝土墊層加厚后，在產(chǎn)生沉降差時變形縫兩側(cè)底板后產(chǎn)生一定的附加彎矩和附加剪力，為適應(yīng)此變化應(yīng)加強變形縫兩側(cè)底板的配筋。

4.2 設(shè)置可拆卸式止水帶

地下綜合管廊的結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限為100年，地下管廊橡膠止水帶往往在投入使用20～30年便已經(jīng)老化損壞，進而出現(xiàn)滲漏水情況，特別是在復(fù)雜應(yīng)力和外部腐蝕作用下，橡膠止水帶的老化速度急劇加快。針對這種情況，在濱海區(qū)域地下綜合管廊可采用可拆卸式橡膠止水帶，當止水帶發(fā)生滲漏時更換快捷方便，無須對基面再行處理，如圖4所示。

圖4 可卸式橡膠止水帶構(gòu)造（單位：mm）

4.3 預(yù)埋注漿管

針對變形縫可能出現(xiàn)的漏水風(fēng)險，注漿管采用搭接法連接，搭接寬度宜為20～30 mm，搭接部位固定在基面上，在管廊結(jié)構(gòu)進行施工時預(yù)先埋設(shè)注漿管，待施工完畢出現(xiàn)漏漿時灌注堵水漿料，作為防滲堵漏的儲備方案。該方案不僅效率高，而且不必對結(jié)構(gòu)進行處理，因此施工方便、經(jīng)濟低廉。具體做法如圖5所示。

圖5 預(yù)埋注漿管做法（單位：mm）

5 結(jié)語

綜合管廊變形縫漏水現(xiàn)象普遍存在，滲漏點治理量往往很大，維護費用高。本文針對這種情況，對綜合管廊的滲漏水狀況進行了調(diào)查統(tǒng)計，并根據(jù)統(tǒng)計情況對漏水情況的輕重程度進行了分級（輕、中、重三級），然后針對不同級別的漏水點制定了不同的治理方案，從治理后的調(diào)查結(jié)果可知，治理效果良好，達到了預(yù)期目的。本文還根據(jù)管廊變形縫的漏水情況介紹了三種有效的結(jié)構(gòu)預(yù)防漏水措施。結(jié)構(gòu)漏水預(yù)防技術(shù)與漏水分級治理方案的實施標本兼治、效果良好，值得在類似工程中推廣應(yīng)用。

[1]王水華,尹克明,劉忠宏.減小構(gòu)筑物變形縫邊沉降差的措施[J].特種結(jié)構(gòu),2012,29(1):15-18.

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TU99

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1009-7716（2017）12-0204-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.12.056

2017-08-23

劉鈺杰（1983-），男，山東青島人，工程師，從事道路橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計工作。