帶縱向拼接縫的預制混凝土箱涵裝配式人行地下通道防水做法

常松 魏新 蘆宇亭

(哈爾濱市市政工程設計院 150070)

引言

預制混凝土箱涵裝配式結(jié)構(gòu)作為一種興起于20 世紀50 年代的結(jié)構(gòu)形式,是一種以鋼筋和混凝土為材料,通過標準設計在工廠制造箱涵構(gòu)件,在現(xiàn)場采用拼裝工藝施工成為整體的結(jié)構(gòu)形式。這種結(jié)構(gòu)形式廣泛應用于地下綜合管廊、城市雨污水管道、地下通道等各類市政管涵工程中[1,2]。地下結(jié)構(gòu)的防水性能是影響其安全性和耐久性的重要因素,一旦出現(xiàn)滲、漏水現(xiàn)象,很難采取有效的解決措施,并且在耗費巨大的人力物力的同時也不能徹底解決問題,因此在設計施工階段解決好地下結(jié)構(gòu)的防水構(gòu)造尤為重要[3]。預制混凝土箱涵裝配式結(jié)構(gòu)自身的拼接縫構(gòu)造是其防水措施的關(guān)鍵位置,因此非常有必要針對預制混凝土箱涵裝配式結(jié)構(gòu)自身防水及拼接縫處的防水進行深入討論,并制定合理的解決措施。

1 工程概況

哈爾濱市某地下過街通道位于哈爾濱市道里區(qū)群力新區(qū)友誼西路,地下通道主體建設面積為814.75m2,包括地道主體、4 個出入口及其他附屬設施,平面布局成“工”字型。由于工程建設地點友誼西路為城市主干道,日常車流量較大,明挖現(xiàn)澆式施工方式占地面積大,施工周期長,對道路交通影響很大,建設單位決定主體通道部分采用預制混凝土箱涵裝配式結(jié)構(gòu),兩側(cè)出入口部分采用現(xiàn)澆結(jié)構(gòu),工程平面、斷面布置見圖1。主體通道斷面輪廓尺寸7.2m(寬)×6m(高),壁厚600mm,單節(jié)預制箱涵1.5m 長,共13 節(jié)(其中2 節(jié)為1.2m,位于兩端與現(xiàn)澆出入口連接處),預制段全長18.9m。由于單節(jié)預制箱涵構(gòu)件重量較大,運輸和吊裝難度大,因此采用帶縱向拼接縫的預制混凝土箱涵,單個構(gòu)件吊裝重量27.4t。縱、橫向拼接縫處均采用平口連接,上下分體間、縱向管節(jié)間的連接均采用預應力鋼絞線張拉拉緊。

圖1 人行地下通道平、斷面布置示意Fig.1 Planar graphs and section view of the underpass

2 防水設計要點分析及做法

根據(jù)國家規(guī)范,地道防水按一級防水標準設計[4],即不應有滲水,結(jié)構(gòu)無濕漬[5]。

2.1 結(jié)構(gòu)主體自防水

《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》 (GB 50108 -2008)[5]規(guī)定: 當工程埋置深度小于10m 時,混凝土抗?jié)B等級采用P6,當工程埋置深度在10m ～20m 之間時,混凝土抗?jié)B等級采用P8。雖然本次工程基底埋深約為8m,但考慮到工程建設地點位于松花江畔,地下水位較高,預制混凝土箱涵裝配式結(jié)構(gòu)對防水要求比較高,并借鑒《預制混凝土箱涵》(JC/T 2456)的相關(guān)規(guī)定,因此主體預制段通道采用抗?jié)B混凝土,抗?jié)B等級為P8。

2.2 結(jié)構(gòu)外包防水

根據(jù)規(guī)范要求,地下通道主體結(jié)構(gòu)外包防水應選一至二種防水材料,包括: 防水卷材、防水涂料、塑料防水板、膨潤土防水材料、防水砂漿、金屬防水板。本工程外表面防水采用一剛一柔兩道防水,剛性防水采用水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料,柔性防水采用多組分高強度聚氨酯防水涂料。

水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料具有滲透功能,能通過化學反應滲透到混凝土內(nèi)部產(chǎn)生結(jié)晶體堵住混凝土的毛細孔,與結(jié)構(gòu)主體有效結(jié)合形成一道剛性防水,達到永久防水的效果,同時還具有無毒、耐酸堿、防腐蝕及自修復的性能,能有效地保護混凝土和鋼筋,適用溫度-30℃～120℃,適合哈爾濱地區(qū)嚴寒氣候特點[6]。

設計初期,柔性防水層采用SBS 改性瀝青防水卷材,與主體結(jié)構(gòu)粘結(jié)采用非固化瀝青防水涂料,在廠內(nèi)閉水試驗過程中,管節(jié)張拉后底板防水卷材層與結(jié)構(gòu)主體粘結(jié)失效,發(fā)生剝離,嚴重影響結(jié)構(gòu)防水效果,故調(diào)整為聚氨酯防水涂料。該材料是一種反應固化型高分子防水涂料,具有較高的抗拉強度,彈性好,粘結(jié)力強,防水層連續(xù)無接縫,防水效果良好,同時還具有耐磨、耐腐蝕性以及耐低溫柔順性好的優(yōu)點[7]。

由于地下通道為兩側(cè)開敞式結(jié)構(gòu),為防止通道內(nèi)冷凝水及偶然灌入地表水對結(jié)構(gòu)的影響,在通道的內(nèi)表面涂刷了一層水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料。

預制段通道結(jié)構(gòu)的外包防水做法見圖2。

2.3 拼接縫處的防水

作為預制混凝土箱涵裝配式結(jié)構(gòu)的防水薄弱位置,拼接縫處防水措施的可靠性關(guān)系到整個預制結(jié)構(gòu)的防水能否起到良好效果。

拼接縫分為縱向拼接縫和橫向拼接縫,其中橫向拼接縫為管節(jié)間的連接構(gòu)造,縱向拼接縫為單節(jié)上下分體構(gòu)件的連接構(gòu)造。在拼接縫處,沿壁(板)厚方向布置了四道止水膠條,該膠條變形能力強,具有一定的彈性,與混凝土粘結(jié)力強。在管節(jié)張拉完畢后,膠條被擠壓變形并密實填充拼接縫,從而起到有效的防水效果。除此以外,由于拼接縫是預制混凝土箱涵裝配式結(jié)構(gòu)防水的薄弱位置,在拼接縫位置處的內(nèi)外表面均做了防水加強處理。在外表面,除正常的外包防水層外,附加了兩道高強度聚氨酯防水涂料。雖然高強度聚氨酯防水涂料具有一定的抗拉強度,但為避免由于不均勻沉降等因素導致拼接縫處變形,造成防水層被剪斷或拉斷,在兩道附加防水涂料之間內(nèi)襯一層聚氨酯無紡布,以提高該位置處的防水層抗拉強度。在內(nèi)表面,除正常的外包防水層外,附加一道水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料。這樣的防水加強構(gòu)造措施有效提高了拼接縫處的防水能力。

圖2 預制段外包防水做法Fig.2 Waterproof on the lateral side of the precast culvert box

在混凝土墊層和主體結(jié)構(gòu)底板防水層之間(兩道拼接縫防水加強層之間)鋪設10mm 厚水泥干拌砂,其主要起到三個方面的作用: 一方面是避免主體結(jié)構(gòu)與墊層直接接觸導致摩擦力過大,張拉困難,便于預制管節(jié)的張拉; 另一方面是起到保護防水層的作用,避免防水層與混凝土墊層直接摩擦造成防水層被破壞,影響防水效果; 第三方面可以保證墊層具有良好的平整度,滿足預制箱涵安裝的要求及拼接縫處防水加強層厚度要求。

在壁板斷面張拉孔周圍鋪設環(huán)形止水膠條,在完成張拉后,環(huán)形止水膠條受壓變形從而密實填充張拉孔周圍縫隙空間,有效避免了水進入張拉孔。

拼接縫處的防水做法及現(xiàn)場情況見圖3。

2.4 施工縫處的防水

本工程車行道下方的通道主體結(jié)構(gòu)采用預制混凝土箱涵裝配式結(jié)構(gòu),通道兩端位于人行道下方的人員出入口采用了現(xiàn)澆結(jié)構(gòu),因此存在預制段與現(xiàn)澆段連接處的施工縫。根據(jù)《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》規(guī)定,防水等級為一級時,施工縫應選二種,包括: 遇水膨脹止水條、外貼式止水帶、中埋式止水帶、外抹防水砂漿、外涂防水涂料、預埋注漿管等形式。

圖3 預制段拼接縫處防水做法Fig.3 The waterproof in the juncture of the precast culvert box

由于這道施工縫兩側(cè)分別為不同的結(jié)構(gòu)形式,此位置極易產(chǎn)生縫隙和沉降差,因此是結(jié)構(gòu)防水的關(guān)鍵位置。除正常的結(jié)構(gòu)外包防水層外,本工程在該施工縫處進行了特殊的防水處理: 沿壁(板)厚方向布置兩道原生料遇水膨脹止水條,并沿通道斷面環(huán)形通長布置; 在施工縫靠近通道內(nèi)側(cè)一端,預留10mm×20mm 的預留槽并填充MDT 密封膠; 在施工縫臨土側(cè)一端,附加外貼式橡膠止水帶; 在施工縫外表面附加防水層做法同拼接縫,采用兩道內(nèi)襯無紡布的聚氨酯防水涂料夾心式防水加強構(gòu)造,聚氨酯防水涂料與外貼式橡膠止水帶無化學反應,且連接可靠; 最后,在兩道原生料遇水膨脹止水條中間,壁(板)厚中心位置處,埋設注漿管,以方便未來該處一旦發(fā)生滲漏水后注漿堵漏。施工過程中應采取可靠措施保證外貼式止水帶順直,該處混凝土澆筑應做好質(zhì)量控制,澆筑密實。

施工縫處的防水做法見圖4。

圖4 預制段與現(xiàn)澆段連接施工縫處的防水做法Fig.4 The waterproof in the construction joint between the precast culvert box and the cast-in-place parts

2.5 連接箱處的防水

本工程預制混凝土箱涵管節(jié)及單節(jié)上下分體式構(gòu)件間的連接均采用預應力鋼絞線,需在頂、底板及側(cè)壁預留張拉孔,并布置連接箱。由于連接箱直接暴露于環(huán)境中,一旦連接箱處防水密封措施不到位,地下水將進入連接箱并通過張拉孔進入通道結(jié)構(gòu)內(nèi)部。因此,當管節(jié)張拉結(jié)束后,首先將連接箱外表面鑿毛處理并噴涂界面劑,利用C40 細石混凝土將連接箱密實填充。由于預制箱涵外包防水預先在工廠內(nèi)涂刷完畢,需將連接箱處現(xiàn)場補做防水,防水做法同主體結(jié)構(gòu)的外包防水,補做防水與主體結(jié)構(gòu)防水的搭接需滿足相關(guān)規(guī)范及標準要求。

連接箱處的防水做法見圖5。

圖5 連接箱處的防水做法Fig.5 The waterproof in the slot for connection

3 閉水試驗

管節(jié)張拉完畢后,需對已張拉完畢處的拼接縫進行閉水試驗,以檢驗其防水性能,具體檢驗步驟及要求如下: 通過預留的注水管向拼接縫內(nèi)加壓注水,待加壓至0.07MPa 后,通過布置在縫兩側(cè)的預留孔觀察拼接縫內(nèi)是否全部注滿水,保持恒壓狀態(tài)10min,觀察拼接縫表面是否有漏點或濕漬,一旦發(fā)現(xiàn)漏點或濕漬,說明該處拼接縫防水不滿足要求,需進行堵漏處理。同時,當使用過程中拼接縫處發(fā)生滲漏水現(xiàn)象時,該注水管也可作為注漿管使用,對拼接縫進行注漿堵漏處理。

4 結(jié)語

1.預制混凝土箱涵裝配式結(jié)構(gòu)具有現(xiàn)場施工周期短、占地面積小、節(jié)能環(huán)保的特點,非常適合于地下通道等一類位于機動車道下方的地下構(gòu)筑物的建設施工。

2.預制混凝土箱涵裝配式結(jié)構(gòu)應用于地下結(jié)構(gòu)時,拼接縫位置是結(jié)構(gòu)防水的關(guān)鍵位置,其防水效果關(guān)系到整個結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。本文基于實際工程的工程條件,針對帶縱向拼接縫的預制混凝土箱涵裝配式人行地下通道的外包防水及拼接縫等幾個關(guān)鍵位置處的防水方案是提出了解決措施,根據(jù)現(xiàn)場閉水試驗及完成情況來看,取得了很好的防水效果。本工程受生產(chǎn)工藝限制,部分連接箱布置在結(jié)構(gòu)迎水面,今后類似工程可以考慮將其布置在內(nèi)側(cè)以利于防水及張拉,其后期灌實混凝土可適量摻加微膨脹劑或采用特殊填充材料,以保證密實效果。

3.地下工程防水材料的選擇應根據(jù)現(xiàn)場工程地質(zhì)條件,如地下水埋深、地下水性質(zhì)、標準凍深等,合理選擇防水材料及防水形式,在滿足防水規(guī)范要求的基礎上,做到經(jīng)濟合理、安全可靠。