淺析U型槽防排水設計

沈恩學

（遼陽市規劃設計研究院 遼陽市 111000）

淺析U型槽防排水設計

沈恩學

（遼陽市規劃設計研究院 遼陽市 111000）

U型槽以其結構簡單穩定、施工方便，并可有效擋土及抑止地下水保持路塹干燥等優點而得到廣泛應用和認可。結合遼陽市實際工程項目，對U型槽的防水和排水設計進行了全面細致的介紹和分析，提出了“多重防水”及“管線防水”等一些關于U型槽防排水設計方案，以期為同行提供參考。

U型槽；防水設計；主體防水；細部防水；排水設計；雨水泵站

隨著我國城市交通及高鐵技術的飛速發展，各等級城市道路下穿鐵路的情況越來越多，U形槽的應用將變得十分普遍。為保持路塹的長期干燥，以及雨季交通的安全順暢，必須保證U型槽及鐵路框構橋完整封閉，不能有漏水點，路面雨水也應快速排除不得有積水。可見U型槽的防排水設計與結構設計一樣是其能否正常使用的前提，應引起大家的重視。

1　工程概況

本項目為遼陽市中心城區中的一條次干道—小莊街，為單塊板式斷面，新建工程。本次設計的起點為勝利路，終點為鐵西路，道路全長766.308m，其中291.097m為U型槽段，118.903m為既有框構橋段，其它為道路段，規劃道路紅線寬32m。該路段與長大鐵路和哈大快客線路垂直相交，鐵路部門已為小莊街的下穿預留了三孔式框構橋，其邊墻和中墻寬度均為1.0m，邊墻間凈寬為28.90m，機動車道限高4.9m，非機動車道限高3.5m。

框構橋西側U型槽長123.127m，東側U型槽長167.970m，每隔20.0m設一道沉降縫，道路最低點設于框構橋東側的出口處，也是U型槽的集中排水點。

本文僅針對小莊街項目中U型槽的防水和排水設計進行介紹和分析，其結構設計部分，在此不予贅述。

2　地質條件

2.1巖土特征

場地范圍內，基巖埋藏較深，第四系覆蓋層較厚，鉆探所揭示的地層厚度、巖性特征等由上而下予以描述：

雜填土：雜色，厚0.5～1.5m，由粘性土夾角礫碎石及建筑垃圾等組成，稍濕，松散。

粉質粘土：分布廣，褐色，厚0.8～1.6m，軟塑～硬塑，稍有光澤，無搖振反應，強度中等，韌性中等。基本承載力δ=150kPa。

中砂：黃褐色，純凈，飽和，中密，厚2.5～3.5m。基本承載力δ=350 kPa。

粗圓礫土：分布廣，黃褐色，潮濕至飽和，中密，厚度超過5.0m，一般粒徑20～60mm，最大粒徑＞100mm，主要成份多為巖漿巖和變質巖，孔隙由粗砂填充。基本承載力δ=500kPa。

2.2水文信息

場地范圍內，地下水的基本類型為潛水型地下水，存于中砂和粗圓礫土中，由大氣降水和地下徑流補給，一般初見水位深度3.7～5.80m，穩定水位在地面下3.3～4.5m，絕對高程為16.82～15.62m，高于路面設計標高。

根據調查資料顯示，2010年鐵路框構橋施工時測量地下水位深度為3.0～3.8m，水位年變化幅度1.0～2.0m。設計時應按最高水位進行計算。另外，雜填土層含季節性上層滯水。水量、水位變化不均，季節性影響較大。取水樣化驗表明，該地下水無腐蝕性。

3　防水設計

3.1防水系統

U型槽主體結構長期處于地下水位以下，其防水設計直接影響結構本身的堅固性和耐久性。防水應以“經濟合理，多重設防”的原則進行設計。

U型槽防水設計主要包括主體結構防水和細部構造防水兩項，其中主體結構防水主要是通過采用防滲混凝土解決，細部構造防水主要包括縫隙防水和管線防水。縫隙防水主要是指沉降縫和施工縫的防水處理，管線防水主要是指路面最低處橫穿U型槽邊墻的排水管線和縱向穿過端隔板的其它管線的防水處理。

本工程主體結構采用C30防水混凝土就地支模澆筑，根據《地下工程防水技術規范》GB 50108-2008中相關規定，確定本U型槽的防水等級為二級，不允許漏水，混凝土抗滲等級P6。底板下部素混凝土墊層標號為C20，厚度應為15cm。

施工縫通常采用企口式，并應保證距離U型槽底板上邊面1.0m以上。本設計僅對邊墻施工縫進行防水處理，中心涂抹遇水膨脹密封膠，迎水面粘貼預鋪式冷自粘防水卷材。中墻不涉及任何防水處理。

本工程主要針對橫穿U型槽邊墻的排水鋼管進行防水處理，設計采用B型柔性防水套管作為主要的防水裝置，迎水面輔以遇水膨脹密封膠（聚硫密封膠、聚胺酯密封膠）進行嵌縫阻防。其它管線的防水可參考此方案進行處理。

做好防水處理是相當困難的一件事，需要多方的努力和配合，每個環節都不能出現任何閃失。縫隙防水和管線防水是整個防水體系中最為薄弱的兩個環節，且管線防水又很容易被忽視。關于沉降縫防水，詳見“傳統防水”和“多重防水”。

3.2傳統防水

傳統防水設計多采用單層或雙層防水，單層防水主要采用PE1-127型中埋式橡膠止水帶進行防水，雙層防水是在單層的基礎上在迎水面增加一道預鋪式防水卷材（SBS胎基）進行封堵，詳見圖2。

理論上單層防水是完全可以滿足沉降縫的防水要求的，但理論和實踐是存在一定差距的，受施工能力和使用環境等條件的制約，要想達到設計的理想化狀態幾乎是不可能的，也就是說我們無法保證所有橡膠止水帶在施工及使用過程中不會出現任何的破損，一旦橡膠止水帶在某一環節出現任何微小的漏點將導致整個防水系統崩潰，且不可逆。

工程實踐證明傳統防水設計出現漏點的現象還是有一定比例的，沒有人可以確保沉降縫處一定不會出現漏點，但我們可以通過其它方式來提高其防水能力和防水概率。

3.3多重防水

多重防水是利用多種高性能防水材料，發揮其各自優點增加防水概率的一種綜合性防水設計。與傳統防水設計相比多重防水的性能更強效果更好。本工程采用的就是多重防水設計，詳見圖3。

由圖3我們可以看到主防水結構仍然是橡膠止水帶，但同時增加了4道輔助防水層，為提高其防水概率有時可能會更多。圖中預埋注漿管用于混凝土養護結束之后的注漿防水，本工程選用的是聚胺酯注漿液。

由于本工程既有框構橋采用的是預制箱涵，頂推就位的施工工藝，因此不能采用雙肢止水帶，只能采用單肢型止水帶，單肢埋于U型槽底板及邊墻內，靠橡膠孔的擠壓變形來達到止水的目的。其它輔助防水層均可按圖3順利施工。

4　排水設計

4.1排水系統

U型槽的排水設計直接關乎路面結構的穩定性和耐久性，從而影響交通的安全性和順暢性。整個排水系統由泄水管、蓋板明溝、橫向排水管、集水池和雨水泵站組成。也就是說我們要將所有流入U型槽內的雨水最終全部排入集水池，由雨水泵站將其快速提升排走，且邊入邊排。本項目泄水管設在U型槽中墻壓頂內，蓋板明溝設在U型槽中墻和機動車道相交處，橫向排水管設在框構橋東側道路最低點處的路基內，集水池及雨水泵站設在U型槽北側距離邊墻20.0m處。

4.2排水過程

按照“減入增出，明暗結合”的原則，U型槽兩側端隔板外側路面應設置成反坡，盡可能地減少雨水流入U型槽內的體量，有利于減輕雨水泵站的排水壓力，加快排水速度，必要時還可適當減小泵站規模，經濟合理。

流入U型槽內的雨水包括人行道雨水、非機動車道雨水及機動車道雨水，人行道和非機動車道雨水順橫坡流向中墻，通過設置在壓頂內的泄水管排入機動車道，機動車道雨水及匯入的人行道和非機動車道雨水一同流向鑄鐵蓋板明溝，雨水流入明溝后通過兩根D400橫向排水鋼管排入集水池，最后由泵站內的潛水泵抽排至既有市政排水系統內。

道路管養部門要定期特別是汛期來臨前務必做好安全檢查工作，及時清理U型槽內蓋板明溝、橫向排水管以及集水池內垃圾以免堵塞積水，導致雨水泵站無法正常工作，造成不必要的損失。

5　注意事項

（1）施工U型槽底板墊層前應采取一定的排水措施（本工程在基坑外緣布置管井降水）進行降水，使地下水位始終保持在墊層以下0.5m，直到邊墻墻背填料及上部道路基層施工結束后方可停止降水作業。

（2）橡膠止水帶必須符合國家技術標準《高分子防水材料第二部分止水帶》GB18173.2-2000中的相關規定。

（3）橡膠止水帶在搬運、安裝過程中，不得損壞，如有破損，禁止使用。止水帶位置應端正，其中心線應與沉降縫中軸線重合，防止扭曲、偏斜、被鋼筋等割破。底板止水帶下的混凝土及邊墻止水帶外側的混凝土均應特別注意搗固密實，保證無空隙，以免漏水。

（4）橡膠止水帶的安裝應嚴格按照圖紙施工，沉降縫寬度不得超過3.0cm，以防止止水帶起不到止水的作用。

（5）邊墻橡膠止水帶的最高點應高于豐水期最高地下水位線，以保證地下水不能從止水帶上方溢出。

（6）要保證U型槽基礎的壓實度，避免發生不均勻沉降而拉裂止水帶，使其失去止水作用。

6　結語

本次設計的小莊街U型槽部分已全部施工完畢，但道路部分尚未竣工通車，所以其防排水能力和使用效果還有待進一步的觀察和研究。

以往我們都把注意力集中在了U型槽的主體結構上，而忽視了其防排水設計。大量工程實例表明，幾乎所有出現問題的U形槽項目均為防水處理不當或排水不暢所致，與結構無關，望同行們引以為戒。隨著U型槽結構的逐步推廣和應用以及實踐經驗的不斷積累，其防排水設計將得到進一步的提高和完善，從而形成一整套統一的設計規范，更好地為城市交通服務。

［1］ 張建軍，才西月.槽式擋土墻在城市地道橋引道上的應用［J］.遼寧省交通高等專科學校學報，2003，5（2）：6-7.

［2］費文燕.下穿立交引道中U型槽結構設計與分析［J］.路基工程，2015（5）：151-152.

［3］周永豐.淺析封閉式路塹U型槽優化設計［J］.北方交通，2015（6）：61-62.

Brief Discussion on Waterproofing and Drainage Design for U-Shape Groove

SHEN En-xue
（Liaoyang City Planning Design and Research Institute，Liaoyang 111000，China）

The U-shape groove is widely applied and accepted due to some merits like simple and stable structure，convenient construction，effectiveness for earth retaining and underground water control to keep dry of road cutting and so on.In combination with practical engineering project in Liaoyang，the waterproofing and drainage design for U-shape groove is introduced and analyzed comprehensively，some design schemes for U-shape groove waterproofing and drainage like“multi-proof”and“pipeline-proof”，thus providing reference for colleague of the same trade.

U-shape groove；Waterproofing design；Waterproofing for main body；Waterproofing for detail；Drainage design；Rainwater pumping station

U416.1

B

1673-6052（2016）03-0085-03

10.15996/j.cnki.bfjt.2016.03.025