刘钰杰，郭 瑞，刘莲馥，李治政

（1.青岛市市政工程设计研究院，山东 青岛 266000；2.山东交通职业学院，山东 潍坊 261206）

某滨海地区地下综合管廊变形缝渗漏治理研究

刘钰杰1，郭 瑞1，刘莲馥2，李治政1

（1.青岛市市政工程设计研究院，山东 青岛 266000；2.山东交通职业学院，山东 潍坊 261206）

变形缝是地下综合管廊防水体系的薄弱环节，当管廊变形缝存在局部破损时可能会造成漏水，对管廊的正常使用造成影响。通过对某滨海区域地下综合管廊漏水情况进行评估分级并制定出了一系列分级治理方案，有效缓解了地下综合管廊漏水治理难题，并提出了一系列主动防水措施，用于地下综合管廊的建造施工。

地下综合管廊；变形缝；漏水；分级治理

0 引言

变形缝是地下综合管廊防水体系的薄弱环节，当管廊变形缝存在局部破损时，外部水源可通过破损的变形缝渗入结构内侧，造成变形缝漏水。综合管廊变形缝渗漏现象影响管廊内部环境，不利于管廊内供水、供电、供热管线等的安全运行。

某滨海地区地下综合管廊规划里程约100余千米，截至2017年，建成里程约为50余千米，综合管廊区域网络体系基本构建完成。经调查，该地区综合管廊存在渗水问题的沉降缝数量约1 320条，渗漏成因复杂，拟选取具有代表性的64条沉降缝（占总数的5%）进行整修试验研究。

该地下综合管廊具有如下特点：

（1）该地区原地貌为滨海浅滩，后经人工改造为盐田及养殖池，软土层厚度较大，地质条件较差。

（2）该地区水系密布，地下水位高，腐蚀性强。

（3）管廊始建于2008年，建成年代较早，初期沉降已基本完成。

（4）区域内综合管廊建设总里程较长，达50余千米，沉降缝渗漏情况普遍，具有较高研究价值。

本研究内容结合区域内地下综合管廊所遇到的变形缝漏水问题进行试验研究，提出了一套分级治理方案，有效解决了综合管廊变形缝渗漏水问题。

1 变形缝渗漏原因

该区域综合管廊变形缝防水采用中埋式止水带与外贴防水层复合防水措施。综合管廊变形缝防水构造由外向内依次为卷材防水层、泡沫塑料棒、卷材附加层、隔离膜、聚乙烯发泡填缝板、中埋式橡胶止水带、遇水膨胀橡胶条、双组分聚硫密封膏，共计四道防水构造，可满足变形缝两侧3 cm的不均匀变形差。经调查分析，造成变形缝渗漏的原因主要有以下几点。

1.1 施工因素

变形缝附近混凝土浇筑过程中振捣不足将造成沉降缝区域混凝土不密实，混凝土凝固成型后产生空隙裂缝处多为渗水易发部位；沉降缝位置混凝土浇筑振捣过程中操作不当还可能造成橡胶止水带移位，达不到设计防水效果，从而造成渗漏。更有甚者，在雨天或水中安装遇水膨胀橡胶条，橡胶条提前膨胀，混凝土浇筑后无法达到防水效果。

1.2 地基不均匀沉降因素

地下综合管廊变形缝两侧沉降差过大时，就会使止水带长期处于受力、变形状态下（尤其是侧壁上的止水带），这必然会加速止水带橡胶老化，从而使其过早地出现破坏，进而引起漏水[1]。

1.3 温度变形因素

管廊施工环境复杂，水泥在早期水化过程中容易出现温度收缩裂缝，这些裂缝成为管廊漏水的易发部位[2]。另外，综合管廊内运营的管线包含热力等释放大量热量的管线，导致内外温差较大，特别是在冬季，管廊局部内外温差可达30～40℃。管廊在内外温差作用下变形量进一步增大，也是变形缝处发生渗漏的一个重要因素。

1.4 构造因素

由于变形缝为地下工程防水的薄弱点，在变形缝的构造设计上往往采取多重防水措施，从而对安装精度、混凝土振捣等提出了更高的要求，增加了施工难度。

1.5 其他因素

地下综合管廊一般紧靠公路、市政道路等，因为车辆通行对结构有一定的震动扰动，而造成变形缝变形量大并且频繁和止水带疲劳而造成功能失效。需要进行优化现有的防水堵漏设计。

2 漏水级别分类

通过对区域内地下综合管廊变形缝渗水情况进行调查，发现各综合管廊变形缝普遍存在不同程度渗漏水情况。根据调查情况，综合选取了64处具有代表性的漏水变形缝为样本，根据其渗漏情况进行了归纳分类，并根据地下综合管廊沉降缝漏水情况轻重程度的不同，制定出了一套渗漏分级标准，用于指导分级堵漏治理方案的实施。所选取漏水变形缝样本及分级情况见表1。

表1 变形缝渗漏级别分类

在现场进行调查时，应该根据现场实际情况进行综合分析，一些沉降缝的漏水裂缝在旱季渗水情况较轻，在雨季渗水情况加重，调查应尽量选在雨季。对渗漏点的调查定级和治理方式的选取不能拘泥于表面渗漏情况，还应结合表面是否有裂缝，以及漏水点发展情况等进行综合考虑，如图1所示。

3 分级治理方案

3.1 分级治理原则

图1 地下综合管廊变形缝渗水现场

针对地下综合管廊沉降缝漏水情况轻重程度的不同，制定出了一套分级方案，用于指导分级堵漏治理方案的实施。在实际的堵漏治理过程中应遵循分级治理原则，根据现场实际情况做出合理判断，遵循标本兼治的原则，对漏水点进行适当处置，具体治理方案见表2。

表2 分级治理方案列表

当管廊沉降缝渗漏情况为轻度渗水级别时优先采取压力注浆修补法进行治理；当为中度渗水级别时先采用压力注浆修补法治理，然后采取表面封闭修补法进行治理；当为重度渗水级别时先采取迎水面再造防水层法，再采用压力注浆修补法，最后再利用表面封闭修补法进行综合治理。

3.2 治理方法介绍

3.2.1 压力注浆修补法

压力注浆修补法通过对于变形缝渗漏水部位，通过高压灌注修补黏合浆料将裂缝填充满，待浆料固结后达到加固混凝土结构封堵裂缝的目的[4]，具体施工工艺如下：

（1）确定漏水点。需要仔细观察渗漏情况，找出渗水点并做好标记。对不明显的渗水点，可选择在暴雨过后或丰水期进行观察标记。

（2）处理渗漏基面。通过分析渗漏情况，确定灌浆孔位置及间距，凿除混凝土表面析出物。

（3）钻孔并清理。用电锤等钻孔工具沿渗漏点两侧进行钻孔，钻孔须穿过点，但不得将结构打穿。

（4）安装灌浆嘴。在钻好的孔内安装灌浆嘴，灌浆嘴后带膨胀橡胶，并用专用内六角扳手拧紧，确保灌浆嘴周围与钻孔之间无空隙不漏水。

（5）高压灌浆。使用高压灌浆机向灌浆孔内注射聚氨酯预聚物单组分高压堵漏材料，当相邻孔开始出浆后保持压力3～5 min即可停止本孔注浆，改注相邻灌浆孔。

（6）拆除灌浆嘴。灌浆完毕，即可去掉灌浆嘴，并清理干净已经固化的外溢灌浆料。

（7）封口。用快干水泥对灌浆口的凹陷部位进行修补、抹平，使混凝土面层恢复至设计高度。

3.2.2 表面封闭修补法

表面封闭修补法是利用碳素纤维布和专用结构胶对管廊进行粘贴加固处理的方法，碳素纤维布强度具有高强度、重量轻、耐腐蚀和耐久性强等优点，具体施工工艺如下：

（1）定位放线。按设计要求在需粘贴部位放线。

（2）基层面处理。用角磨机把需要粘贴碳纤维布的混凝土所有界面打磨表面浮浆层，直至露出粗糙的混凝土坚实层，用棉丝蘸丙酮或酒精擦拭表面除去浮尘。

（3）涂刷底层树脂。用滚筒将底层树脂胶均匀涂抹于混凝土表面。

（4）找平处理。混凝土表面若有局部凹凸不平往往造成碳纤维黏结不良，用修复材料修补至平缓。

（5）粘贴碳纤维布。按设计要求的尺寸裁剪片材，配制浸渍树脂并均匀涂抹于所要粘贴的部位，挤出气泡并使浸渍树脂充分浸透碳纤维布，在粘贴完碳纤维后应加强成品的养护措施。

3.2.3 迎水面再造防水层法

据现场情况分析，针对管廊变形缝渗漏水严重部位，通过钻孔灌注化学浆液的施工工艺和方法在管廊混凝土结构迎水面局部进行再造防水层，达到迎水面防水的目的，施工工艺流程如下：

（1）钻注浆孔。在沉降缝渗漏点处及周围用电锤打孔至管廊外侧土体中，所钻孔洞用于后期灌浆嘴钢管的插入。

（2）预埋预制钢管及闸阀。在打好的孔内将20 mm钢管安装固定好，将闸阀连接至钢管上准备灌浆，安装时应注意密封良好足够坚固，谨防因安装不牢造成的漏浆问题。

（3）回填灌浆。选择采用注浆机向管廊围岩土体中进行注浆作业，对土体进行加固。回填注浆所用的水泥为普通硅酸盐水泥，水泥标号为42.5R。输送浆液流速宜为1.4～2.0 m/s。各注浆地点应测定来浆密度，调制使用。

（4）灌注丙烯酸盐浆液再造防水层。迎水面再造防水层材料选择丙烯酸盐树脂灌浆液。丙烯酸盐树脂极低的黏度能够确保浆液渗透到宽度为0.1 mm的缝隙中遇水后膨胀率大（约150%），延伸率可达300%，对混凝土有极佳的黏结性能，且对绝大部分酸、碱和微生物具有良好的耐化学性。灌浆孔及嵌缝、埋嘴等检查完毕后，在变形缝渗漏处骑缝埋设灌浆嘴开始向管廊外壁注浆，灌浆嘴的间距宜为1 m。垂直变形缝的灌浆次序应是自下而上，先深后浅；水平变形缝的灌浆次序应是自一端到另一端。一条缝最后一个孔、嘴的灌浆，应持续到孔、嘴内浆液凝胶为止。

（5）灌浆后清理。灌注结束后应及时清理外溢浆料，并对凝固外凸浆料进行磨平处理。

3.3 治理结果分析

对64处具有代表性的变形缝渗漏点进行分级治理180 d后，对渗漏治理结果进行了统计调查调查。结果如下，轻度漏水点治理后发生复漏部位3处（轻微漏水），中度漏水点发生复漏1处（轻微漏水），重度漏水点未发现复漏现象。调查结果表明分级治理法效果较好，复漏情况较少，值得在类似工程中推广应用，如图2所示。

图2 治理结果分析

4 优化建议

软土地基、地下水位高、地下水腐蚀性强等问题在滨海区域地下综合管廊建设中普遍存在，此环境下的管廊变形缝渗漏危害性极大。管廊变形缝渗漏治理难度大、代价高，若治理方式不当复漏率很高，特别是在管廊内各种管线安装运营后，施工难度极大，甚至具有一定的危险性。针对以上问题，建议在管廊建设时采取以下措施，提高变形缝防水性能。

4.1 加强变形缝处混凝土垫层

不均匀沉降变形差过大造成的橡胶止水带损坏是地下综合管廊变形缝漏水的主要原因之一，为有效防范漏水现象的发生，可在保证结构变形需要的基础上采取措施，防止沉降差过大。在滨海区域地下管廊常规垫层厚度一般在100～150 mm，软土地基条件一般都比较差，相邻结构单元产生的沉降差较大，垫层极易被剪断，此后沉降差发展受限明显降低，容易出现过度沉降造成止水带损坏，从而造成漏水。

针对这种情况，可在满足结构变形需要的前提下，加大变形缝两侧的垫层厚度，使它们避免在沉降过程中被剪断，从而达到减小变形缝沉降差的目的。垫层局部加厚后的厚度不宜大于300 mm，长度宜取厚度的3～5倍，以免影响结构变形需要，具体做法如图3所示。

图3 变形缝处混凝土垫层

变形缝处混凝土垫层加厚后，在产生沉降差时变形缝两侧底板后产生一定的附加弯矩和附加剪力，为适应此变化应加强变形缝两侧底板的配筋。

4.2 设置可拆卸式止水带

地下综合管廊的结构设计使用年限为100年，地下管廊橡胶止水带往往在投入使用20～30年便已经老化损坏，进而出现渗漏水情况，特别是在复杂应力和外部腐蚀作用下，橡胶止水带的老化速度急剧加快。针对这种情况，在滨海区域地下综合管廊可采用可拆卸式橡胶止水带，当止水带发生渗漏时更换快捷方便，无须对基面再行处理，如图4所示。

图4 可卸式橡胶止水带构造（单位：mm）

4.3 预埋注浆管

针对变形缝可能出现的漏水风险，注浆管采用搭接法连接，搭接宽度宜为20～30 mm，搭接部位固定在基面上，在管廊结构进行施工时预先埋设注浆管，待施工完毕出现漏浆时灌注堵水浆料，作为防渗堵漏的储备方案。该方案不仅效率高，而且不必对结构进行处理，因此施工方便、经济低廉。具体做法如图5所示。

图5 预埋注浆管做法（单位：mm）

5 结语

综合管廊变形缝漏水现象普遍存在，渗漏点治理量往往很大，维护费用高。本文针对这种情况，对综合管廊的渗漏水状况进行了调查统计，并根据统计情况对漏水情况的轻重程度进行了分级（轻、中、重三级），然后针对不同级别的漏水点制定了不同的治理方案，从治理后的调查结果可知，治理效果良好，达到了预期目的。本文还根据管廊变形缝的漏水情况介绍了三种有效的结构预防漏水措施。结构漏水预防技术与漏水分级治理方案的实施标本兼治、效果良好，值得在类似工程中推广应用。

[1]王水华,尹克明,刘忠宏.减小构筑物变形缝边沉降差的措施[J].特种结构,2012,29(1):15-18.

[2]赖航.超长超大面积混凝土底板裂缝控制研究与应用[D].重庆：重庆大学，2015.

[3]陈茂生.明挖浅埋湖底隧道防水工程重点施工技术研究[D].广州：华南理工大学，2011.

[4]王锡铨.浅谈混凝土裂缝预防及处理[J].科技信息，2010(35)：122.

[5]杨娟.隧道工程丙烯酸盐喷膜防水层效能体系及其评价方法研究[D].成都：西南交通大学,2013.

TU99

B

1009-7716（2017）12-0204-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.12.056

2017-08-23

刘钰杰（1983-），男，山东青岛人，工程师，从事道路桥梁结构设计工作。