城市預(yù)制綜合管廊防水問題探討

梁 濤

(廣元建工集團(tuán)有限公司，四川廣元 628000)

綜合管廊又稱共同溝，其主要功能為可有序收納電力、通信、燃?xì)?、給排水等各類管線，為管線運(yùn)營維護(hù)提供良好操作環(huán)境。綜合管廊的建設(shè)最早可追溯至1833年法國巴黎的地下水網(wǎng)系統(tǒng)[1]，其后英國、德國、瑞典、美國等西方國家相繼建設(shè)了綜合管廊。日本為最早興建綜合管廊的亞洲國家，經(jīng)過近幾十年的建設(shè)發(fā)展，現(xiàn)其建設(shè)里程已超過1 100 km[2]。我國自1958年于天安門廣場下建設(shè)第一條綜合管廊，其后經(jīng)過60余年的緩慢探索和發(fā)展過程，于2013年起開始大規(guī)模興建，到2016年底建設(shè)里程超過2 000 km，隨著我國綜合管廊建設(shè)技術(shù)的不斷成熟及綜合國力的不斷提升，近年來綜合管廊建設(shè)正呈爆發(fā)式增長態(tài)勢，預(yù)計(jì)2020年底建設(shè)里程將達(dá)約10 000 km[3]。

預(yù)制綜合管廊埋置于地下，受地下水壓力、地基不均勻沉降、接頭處置不善、地震等因素影響，致使預(yù)制綜合管廊滲水、漏水問題時有發(fā)生。如何有效處理管廊滲漏水問題，確保管廊服役期間的安全運(yùn)營，已成為當(dāng)前亟需解決的技術(shù)難題。

1 預(yù)制綜合管廊滲漏水原因分析

預(yù)制綜合管廊分為預(yù)制拼裝式和預(yù)制疊合式兩種，在拼裝和疊合部位均存在接頭，大量工程案例表明接頭處已成為預(yù)制綜合管廊滲漏水的薄弱部位。預(yù)制綜合管廊滲漏水問題的產(chǎn)生大致可歸結(jié)為以下幾種原因：設(shè)計(jì)及施工質(zhì)量、地下環(huán)境、外力作用等因素影響。

1.1 設(shè)計(jì)及施工因素

預(yù)制綜合管廊接頭型式及膠圈性能是影響接頭滲漏水的主要因素。目前，常用的接頭型式分為承插式和平口式。平口式接頭結(jié)構(gòu)形式簡單、周邊通透，防水性能較差，承插式接頭對施工精度要求較高，防水效果好，是規(guī)范推薦使用的接頭型式。張迎新[4]等人對不同形式的承插口接頭進(jìn)行了對比研究，認(rèn)為凹槽式接頭型式最優(yōu)。焦勇強(qiáng)[5]等人依據(jù)提供接頭界面應(yīng)力形式不同將接頭部位分為螺栓連接接頭、預(yù)應(yīng)力筋連接接頭、無筋連接接頭，研究認(rèn)為預(yù)應(yīng)力筋連接接頭施工方便、應(yīng)用效果好。膠圈分為彈性橡膠圈、遇水膨脹橡膠圈及遇水膨脹彈性復(fù)合膠圈，因復(fù)合膠圈兼具兩者優(yōu)勢，被GB50838-2015《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》提倡使用。

我國綜合管廊建設(shè)起步較晚，作業(yè)工人技能水平低，部分管理人員責(zé)任心不強(qiáng)，使得管廊建設(shè)中常常出現(xiàn)管廊基礎(chǔ)回填不實(shí)，混凝土振搗不密實(shí)、接縫不嚴(yán)密、防水卷材不密貼等施工質(zhì)量問題，給管廊滲漏水留下了隱患。

1.2 地下環(huán)境影響

綜合管廊長期埋置于地下，受地下水及酸堿介質(zhì)影響，廊體長期處于潮濕環(huán)境，受溫度更替、干濕循環(huán)及酸堿腐蝕影響，易造成橡膠密封條腐蝕、老化，降低橡膠密封條壓力，在接口處形成滲漏點(diǎn)。外防水層受地下復(fù)雜環(huán)境影響易脫落、老化，并產(chǎn)生空鼓現(xiàn)象，使原有防水層失效，進(jìn)而造成管廊滲漏水。

1.3 外力作用

1.3.1 永久荷載及活荷載影響

綜合管廊服役期間受地下水荷載、周邊土壓力、活荷載、及地質(zhì)變化引起的附加荷載影響，易造成接頭部位產(chǎn)生位移錯動?？紫槌糩6]通過建立1∶2雙膠圈承插接口管廊縮尺模型，對不同位移量下接頭的防水性能進(jìn)行了研究，實(shí)驗(yàn)表明當(dāng)位移量為5 mm時接頭處產(chǎn)生輕微滲漏，當(dāng)位移量達(dá)到10 mm時接頭防水失效。

1.3.2 偶然荷載影響

地震荷載為影響管廊防水及結(jié)構(gòu)安全的主要偶然荷載。地震荷載引起的地下結(jié)構(gòu)物破壞主要由地震慣性力及圍巖失穩(wěn)造成。地下綜合管廊為淺埋結(jié)構(gòu)，受周邊土體影響較大，對地震慣性力不敏感。當(dāng)周邊土體發(fā)生液化或變形較大時，極易引起管廊接頭處發(fā)生錯位、斷裂，內(nèi)壁混凝土開裂、壓碎等震害，引起管廊防水失效。廊內(nèi)管道受地震慣性力影響較大，易造成管道錯位、斷裂。

2 滲漏水預(yù)防措施

綜合管廊防水的基本原則為：“以防為主，剛?cè)峤Y(jié)合，多道設(shè)防，因地制宜，綜合治理”，采用排、堵結(jié)合的方法進(jìn)行工程防水設(shè)計(jì)與施工。預(yù)制綜合管廊因存在大量接頭，且長期在地下環(huán)境服役，受地下水影響較大。因此，預(yù)制綜合管廊防水應(yīng)做到以結(jié)構(gòu)自防水為主、強(qiáng)化接頭防水、注重管廊外包防水及施工工藝，建立多道防線，確保防水效果。

2.1 結(jié)構(gòu)自防水

結(jié)構(gòu)自防水為預(yù)防管廊滲漏水的主要因素，依據(jù)不同防水性能要求，將地下工程防水等級劃分為四級(表1)。

表1 地下工程防水標(biāo)準(zhǔn)[7]

地下綜合管廊作為承載城市生產(chǎn)、生活管線的主要載體，其結(jié)構(gòu)安全重要、防水性能要求高，GB50838-2015《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》規(guī)定[8]，綜合管廊防水等級應(yīng)為二級，依據(jù)埋置厚度不同，混凝土的抗?jié)B等級做相應(yīng)調(diào)整，當(dāng)埋置深度小于10 m時，其抗?jié)B等級為P6級，當(dāng)埋置深度為10(含)～20 m時，其抗?jié)B等級為P8級，當(dāng)埋置深度為20(含)～30 m時，其抗?jié)B等級為P10級，當(dāng)埋置深度大于等于30 m時，其抗?jié)B等級為P12級。

混凝土裂縫是影響混凝土結(jié)構(gòu)滲漏水的主要因素，為確保綜合管廊結(jié)構(gòu)自防水有效發(fā)揮，應(yīng)嚴(yán)格控制混凝土裂縫寬度不得大于0.2 mm，并不得貫通。因綜合管廊長期受地下水、地表水影響，為避免堿骨料反應(yīng)的發(fā)生，需對水泥及外加劑含堿量嚴(yán)格控制。構(gòu)造厚度對混凝土防水起關(guān)鍵作用，綜合管廊結(jié)構(gòu)主要承重側(cè)壁厚不宜小于250 mm，非承重側(cè)壁厚不宜小于200 mm，結(jié)構(gòu)迎水面混凝土保護(hù)層厚度不小于50 mm。

合理確定綜合管廊防水等級及混凝土抗?jié)B等級，嚴(yán)格控制原材料質(zhì)量，加強(qiáng)施工過程監(jiān)管，充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)自防水優(yōu)勢，對管廊結(jié)構(gòu)防水起決定作用。

2.2 接縫防水

GB50838-2015《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》中提到，綜合管廊變形縫、施工縫及預(yù)制接縫處為管廊結(jié)構(gòu)的薄弱部位，其防水措施應(yīng)加強(qiáng)。綜合管廊接頭分為現(xiàn)澆接頭和預(yù)制接頭，現(xiàn)澆接頭處常采用埋設(shè)帶鋼邊橡膠止水帶構(gòu)建防水體系，并已得到成熟運(yùn)用。預(yù)制接頭處防水研究多集中于地下隧道工程，主要包括預(yù)制襯砌接頭處防水性能分析及試驗(yàn)研究、不同性能防水材料物理力學(xué)試驗(yàn)研究，并提出了針對襯砌結(jié)構(gòu)接頭防水的設(shè)計(jì)建議及防水材料物理力學(xué)性能指標(biāo)。

目前，針對地下管廊工程預(yù)制接頭處防水研究較少。胡翔等[9]建立了上海世博會園區(qū)預(yù)制拼裝綜合管廊足尺模型，對預(yù)制接頭處進(jìn)行了短期和長期防水性能研究，提出了遇水膨脹橡膠條壓力計(jì)算公式和壓力-變形關(guān)系。孔祥臣[10]開展了廈門湖邊水庫預(yù)制拼裝綜合管廊雙膠圈承插式接頭防水性能試驗(yàn)，為防水構(gòu)造設(shè)計(jì)提供了參考。嚴(yán)林[11]對預(yù)制綜合管廊接頭防水密封性能進(jìn)行了探討，并提出了采用雙橡膠密封圈+雙組份密封膏形式的柔性連接接頭形式，可有效提高防水效果。焦勇強(qiáng)[5]等分析了不同預(yù)制管廊接頭形式、防水構(gòu)造及采用密封橡膠圈形式，并提出了優(yōu)化建議。這些研究為預(yù)制管廊接頭防水提供了很好的建議和參考，其中，雙膠圈橡膠條密封防水性能好，通過設(shè)置注水孔，便于密封性能檢測及后期維修，工程應(yīng)用較廣泛。

2.3 外包防水

為確保綜合管廊防水效果，提高防水冗余度，除加強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)自防水及管廊接頭處防水外，還需強(qiáng)化管廊外防水。目前，常用于管廊外包防水的材料主要有防水涂料和防水卷材，按其材料不同可分為：瀝青類、高聚物改性瀝青類、合成高分子類、水泥類及聚合物水泥類等。通過對管廊外部噴涂或鋪貼防水材料，使廊體形成閉合空間，以達(dá)到阻斷和防止地下水滲入，同時，防水材料還可起到防止蟲咬鼠啃、耐根穿刺及保護(hù)管廊接縫目的。

外包防水效果受施工質(zhì)量影響較大，基層處理質(zhì)量、涂料噴涂厚度及均勻性、卷材搭接寬度及粘貼是否空鼓等均會直接影響防水質(zhì)量。因此，外包防水施工前必須做好、做細(xì)施工技術(shù)交底，明確工藝流程及關(guān)鍵環(huán)節(jié)，施工中加強(qiáng)現(xiàn)場管理和技術(shù)指導(dǎo)，做好施工質(zhì)量檢查、驗(yàn)收，確保施工質(zhì)量合格，達(dá)到外包防水目的。

3 結(jié)束語

隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程不斷推進(jìn)及人們對美好城市生活環(huán)境要求的不斷提高，越來越多的綜合管廊工程啟動建設(shè)。管廊防水性能對管廊安全有效運(yùn)行起關(guān)鍵作用，預(yù)制綜合管廊防水問題已成為制約管廊建設(shè)和發(fā)展的重要因素。文章主要分析了影響預(yù)制綜合管廊防水性能的設(shè)計(jì)、施工及外部環(huán)境因素，并針對性的提出了預(yù)防和減少預(yù)制綜合管廊滲漏水的措施，以期為預(yù)制綜合管廊防水施工提供參考。