劉鈺杰，郭 瑞，劉蓮馥，李治政

（1.青島市市政工程設(shè)計(jì)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(jì)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(dāng)管廊變形縫存在局部破損時(shí)可能會(huì)造成漏水，對(duì)管廊的正常使用造成影響。通過(guò)對(duì)某濱海區(qū)域地下綜合管廊漏水情況進(jìn)行評(píng)估分級(jí)并制定出了一系列分級(jí)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(dòng)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(jí)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(dāng)管廊變形縫存在局部破損時(shí)，外部水源可通過(guò)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(xiàn)等的安全運(yùn)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(wèn)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(jìn)行整修試驗(yàn)研究。

該地下綜合管廊具有如下特點(diǎn)：

（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(qiáng)。

（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(zhǎng)，達(dá)50余千米，沉降縫滲漏情況普遍，具有較高研究?jī)r(jià)值。

本研究?jī)?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(wèn)題進(jìn)行試驗(yàn)研究，提出了一套分級(jí)治理方案，有效解決了綜合管廊變形縫滲漏水問(wèn)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(jì)四道防水構(gòu)造，可滿(mǎn)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(diǎn)。

1.1 施工因素

變形縫附近混凝土澆筑過(guò)程中振搗不足將造成沉降縫區(qū)域混凝土不密實(shí)，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(guò)程中操作不當(dāng)還可能造成橡膠止水帶移位，達(dá)不到設(shè)計(jì)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(wú)法達(dá)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(guò)大時(shí)，就會(huì)使止水帶長(zhǎng)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(huì)加速止水帶橡膠老化，從而使其過(guò)早地出現(xiàn)破壞，進(jìn)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(guò)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(yùn)營(yíng)的管線(xiàn)包含熱力等釋放大量熱量的管線(xiàn)，導(dǎo)致內(nèi)外溫差較大，特別是在冬季，管廊局部?jī)?nèi)外溫差可達(dá)30～40℃。管廊在內(nèi)外溫差作用下變形量進(jìn)一步增大，也是變形縫處發(fā)生滲漏的一個(gè)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(diǎn)，在變形縫的構(gòu)造設(shè)計(jì)上往往采取多重防水措施，從而對(duì)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?yàn)檐?chē)輛通行對(duì)結(jié)構(gòu)有一定的震動(dòng)擾動(dòng)，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(jìn)行優(yōu)化現(xiàn)有的防水堵漏設(shè)計(jì)。

2 漏水級(jí)別分類(lèi)

通過(guò)對(duì)區(qū)域內(nèi)地下綜合管廊變形縫滲水情況進(jìn)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(jìn)行了歸納分類(lèi)，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(jí)標(biāo)準(zhǔn)，用于指導(dǎo)分級(jí)堵漏治理方案的實(shí)施。所選取漏水變形縫樣本及分級(jí)情況見(jiàn)表1。

表1 變形縫滲漏級(jí)別分類(lèi)

在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查時(shí)，應(yīng)該根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)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(duì)滲漏點(diǎn)的調(diào)查定級(jí)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(diǎn)發(fā)展情況等進(jìn)行綜合考慮，如圖1所示。

3 分級(jí)治理方案

3.1 分級(jí)治理原則

圖1 地下綜合管廊變形縫滲水現(xiàn)場(chǎng)

針對(duì)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(jí)方案，用于指導(dǎo)分級(jí)堵漏治理方案的實(shí)施。在實(shí)際的堵漏治理過(guò)程中應(yīng)遵循分級(jí)治理原則，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況做出合理判斷，遵循標(biāo)本兼治的原則，對(duì)漏水點(diǎn)進(jìn)行適當(dāng)處置，具體治理方案見(jiàn)表2。

表2 分級(jí)治理方案列表

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

3.2 治理方法介紹

3.2.1 壓力注漿修補(bǔ)法

壓力注漿修補(bǔ)法通過(guò)對(duì)于變形縫滲漏水部位，通過(guò)高壓灌注修補(bǔ)黏合漿料將裂縫填充滿(mǎn)，待漿料固結(jié)后達(dá)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(diǎn)。需要仔細(xì)觀察滲漏情況，找出滲水點(diǎn)并做好標(biāo)記。對(duì)不明顯的滲水點(diǎn)，可選擇在暴雨過(guò)后或豐水期進(jìn)行觀察標(biāo)記。

（2）處理滲漏基面。通過(guò)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(diǎn)兩側(cè)進(jìn)行鉆孔，鉆孔須穿過(guò)點(diǎn)，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(zhuān)用內(nèi)六角扳手?jǐn)Q緊，確保灌漿嘴周?chē)c鉆孔之間無(wú)空隙不漏水。

（5）高壓灌漿。使用高壓灌漿機(jī)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(dāng)相鄰孔開(kāi)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(duì)灌漿口的凹陷部位進(jìn)行修補(bǔ)、抹平，使混凝土面層恢復(fù)至設(shè)計(jì)高度。

3.2.2 表面封閉修補(bǔ)法

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

（1）定位放線(xiàn)。按設(shè)計(jì)要求在需粘貼部位放線(xiàn)。

（2）基層面處理。用角磨機(jī)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(jiān)實(shí)層，用棉絲蘸丙酮或酒精擦拭表面除去浮塵。

（3）涂刷底層樹(shù)脂。用滾筒將底層樹(shù)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(bǔ)至平緩。

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

3.2.3 迎水面再造防水層法

據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況分析，針對(duì)管廊變形縫滲漏水嚴(yán)重部位，通過(guò)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(jìn)行再造防水層，達(dá)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(diǎn)處及周?chē)秒婂N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(zhǔn)備灌漿，安裝時(shí)應(yīng)注意密封良好足夠堅(jiān)固，謹(jǐn)防因安裝不牢造成的漏漿問(wèn)題。

（3）回填灌漿。選擇采用注漿機(jī)向管廊圍巖土體中進(jìn)行注漿作業(yè)，對(duì)土體進(jìn)行加固。回填注漿所用的水泥為普通硅酸鹽水泥，水泥標(biāo)號(hào)為42.5R。輸送漿液流速宜為1.4～2.0 m/s。各注漿地點(diǎn)應(yīng)測(cè)定來(lái)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(shù)脂灌漿液。丙烯酸鹽樹(shù)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(dá)300%，對(duì)混凝土有極佳的黏結(jié)性能，且對(duì)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(kāi)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(gè)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(shí)清理外溢漿料，并對(duì)凝固外凸?jié){料進(jìn)行磨平處理。

3.3 治理結(jié)果分析

對(duì)64處具有代表性的變形縫滲漏點(diǎn)進(jìn)行分級(jí)治理180 d后，對(duì)滲漏治理結(jié)果進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)調(diào)查調(diào)查。結(jié)果如下，輕度漏水點(diǎn)治理后發(fā)生復(fù)漏部位3處（輕微漏水），中度漏水點(diǎn)發(fā)生復(fù)漏1處（輕微漏水），重度漏水點(diǎn)未發(fā)現(xiàn)復(fù)漏現(xiàn)象。調(diào)查結(jié)果表明分級(jí)治理法效果較好，復(fù)漏情況較少，值得在類(lèi)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(qiáng)等問(wèn)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(jià)高，若治理方式不當(dāng)復(fù)漏率很高，特別是在管廊內(nèi)各種管線(xiàn)安裝運(yùn)營(yíng)后，施工難度極大，甚至具有一定的危險(xiǎn)性。針對(duì)以上問(wèn)題，建議在管廊建設(shè)時(shí)采取以下措施，提高變形縫防水性能。

4.1 加強(qiáng)變形縫處混凝土墊層

不均勻沉降變形差過(guò)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(guò)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(guò)度沉降造成止水帶損壞，從而造成漏水。

針對(duì)這種情況，可在滿(mǎn)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(guò)程中被剪斷，從而達(dá)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(zhǎng)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(shí)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(qiáng)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(jì)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(jìn)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(duì)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(dāng)止水帶發(fā)生滲漏時(shí)更換快捷方便，無(wú)須對(duì)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(duì)變形縫可能出現(xiàn)的漏水風(fēng)險(xiǎn)，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(jìn)行施工時(shí)預(yù)先埋設(shè)注漿管，待施工完畢出現(xiàn)漏漿時(shí)灌注堵水漿料，作為防滲堵漏的儲(chǔ)備方案。該方案不僅效率高，而且不必對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理，因此施工方便、經(jīng)濟(jì)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(yǔ)

綜合管廊變形縫漏水現(xiàn)象普遍存在，滲漏點(diǎn)治理量往往很大，維護(hù)費(fèi)用高。本文針對(duì)這種情況，對(duì)綜合管廊的滲漏水狀況進(jìn)行了調(diào)查統(tǒng)計(jì)，并根據(jù)統(tǒng)計(jì)情況對(duì)漏水情況的輕重程度進(jìn)行了分級(jí)（輕、中、重三級(jí)），然后針對(duì)不同級(jí)別的漏水點(diǎn)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(dá)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(jí)治理方案的實(shí)施標(biāo)本兼治、效果良好，值得在類(lèi)似工程中推廣應(yīng)用。

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TU99

B

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(jì)工作。