城市預制綜合管廊防水問題探討

梁 濤

(廣元建工集團有限公司，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、燃氣、給排水等各類管線，為管線運營維護提供良好操作環境。綜合管廊的建設最早可追溯至1833年法國巴黎的地下水網系統[1]，其后英國、德國、瑞典、美國等西方國家相繼建設了綜合管廊。日本為最早興建綜合管廊的亞洲國家，經過近幾十年的建設發展，現其建設里程已超過1 100 km[2]。我國自1958年于天安門廣場下建設第一條綜合管廊，其后經過60余年的緩慢探索和發展過程，于2013年起開始大規模興建，到2016年底建設里程超過2 000 km，隨著我國綜合管廊建設技術的不斷成熟及綜合國力的不斷提升，近年來綜合管廊建設正呈爆發式增長態勢，預計2020年底建設里程將達約10 000 km[3]。

預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，致使預制綜合管廊滲水、漏水問題時有發生。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營，已成為當前亟需解決的技術難題。

1 預制綜合管廊滲漏水原因分析

預制綜合管廊分為預制拼裝式和預制疊合式兩種，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制綜合管廊滲漏水的薄弱部位。預制綜合管廊滲漏水問題的產生大致可歸結為以下幾種原因：設計及施工質量、地下環境、外力作用等因素影響。

1.1 設計及施工因素

預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。平口式接頭結構形式簡單、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行了對比研究，認為凹槽式接頭型式最優。焦勇強[5]等人依據提供接頭界面應力形式不同將接頭部位分為螺栓連接接頭、預應力筋連接接頭、無筋連接接頭，研究認為預應力筋連接接頭施工方便、應用效果好。膠圈分為彈性橡膠圈、遇水膨脹橡膠圈及遇水膨脹彈性復合膠圈，因復合膠圈兼具兩者優勢，被GB50838-2015《城市綜合管廊工程技術規范》提倡使用。

我國綜合管廊建設起步較晚，作業工人技能水平低，部分管理人員責任心不強，使得管廊建設中常常出現管廊基礎回填不實，混凝土振搗不密實、接縫不嚴密、防水卷材不密貼等施工質量問題，給管廊滲漏水留下了隱患。

1.2 地下環境影響

綜合管廊長期埋置于地下，受地下水及酸堿介質影響，廊體長期處于潮濕環境，受溫度更替、干濕循環及酸堿腐蝕影響，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。外防水層受地下復雜環境影響易脫落、老化，并產生空鼓現象，使原有防水層失效，進而造成管廊滲漏水。

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、及地質變化引起的附加荷載影響，易造成接頭部位產生位移錯動。孔祥臣[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行了研究，實驗表明當位移量為5 mm時接頭處產生輕微滲漏，當位移量達到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構安全的主要偶然荷載。地震荷載引起的地下結構物破壞主要由地震慣性力及圍巖失穩造成。地下綜合管廊為淺埋結構，受周邊土體影響較大，對地震慣性力不敏感。當周邊土體發生液化或變形較大時，極易引起管廊接頭處發生錯位、斷裂，內壁混凝土開裂、壓碎等震害，引起管廊防水失效。廊內管道受地震慣性力影響較大，易造成管道錯位、斷裂。

2 滲漏水預防措施

綜合管廊防水的基本原則為：“以防為主，剛柔結合，多道設防，因地制宜，綜合治理”，采用排、堵結合的方法進行工程防水設計與施工。預制綜合管廊因存在大量接頭，且長期在地下環境服役，受地下水影響較大。因此，預制綜合管廊防水應做到以結構自防水為主、強化接頭防水、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 結構自防水

結構自防水為預防管廊滲漏水的主要因素，依據不同防水性能要求，將地下工程防水等級劃分為四級(表1)。

表1 地下工程防水標準[7]

地下綜合管廊作為承載城市生產、生活管線的主要載體，其結構安全重要、防水性能要求高，GB50838-2015《城市綜合管廊工程技術規范》規定[8]，綜合管廊防水等級應為二級，依據埋置厚度不同，混凝土的抗滲等級做相應調整，當埋置深度小于10 m時，其抗滲等級為P6級，當埋置深度為10(含)～20 m時，其抗滲等級為P8級，當埋置深度為20(含)～30 m時，其抗滲等級為P10級，當埋置深度大于等于30 m時，其抗滲等級為P12級。

混凝土裂縫是影響混凝土結構滲漏水的主要因素，為確保綜合管廊結構自防水有效發揮，應嚴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，為避免堿骨料反應的發生，需對水泥及外加劑含堿量嚴格控制。構造厚度對混凝土防水起關鍵作用，綜合管廊結構主要承重側壁厚不宜小于250 mm，非承重側壁厚不宜小于200 mm，結構迎水面混凝土保護層厚度不小于50 mm。

合理確定綜合管廊防水等級及混凝土抗滲等級，嚴格控制原材料質量，加強施工過程監管，充分發揮結構自防水優勢，對管廊結構防水起決定作用。

2.2 接縫防水

GB50838-2015《城市綜合管廊工程技術規范》中提到，綜合管廊變形縫、施工縫及預制接縫處為管廊結構的薄弱部位，其防水措施應加強。綜合管廊接頭分為現澆接頭和預制接頭，現澆接頭處常采用埋設帶鋼邊橡膠止水帶構建防水體系，并已得到成熟運用。預制接頭處防水研究多集中于地下隧道工程，主要包括預制襯砌接頭處防水性能分析及試驗研究、不同性能防水材料物理力學試驗研究，并提出了針對襯砌結構接頭防水的設計建議及防水材料物理力學性能指標。

目前，針對地下管廊工程預制接頭處防水研究較少。胡翔等[9]建立了上海世博會園區預制拼裝綜合管廊足尺模型，對預制接頭處進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算公式和壓力-變形關系。孔祥臣[10]開展了廈門湖邊水庫預制拼裝綜合管廊雙膠圈承插式接頭防水性能試驗，為防水構造設計提供了參考。嚴林[11]對預制綜合管廊接頭防水密封性能進行了探討，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[5]等分析了不同預制管廊接頭形式、防水構造及采用密封橡膠圈形式，并提出了優化建議。這些研究為預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，通過設置注水孔，便于密封性能檢測及后期維修，工程應用較廣泛。

2.3 外包防水

為確保綜合管廊防水效果，提高防水冗余度，除加強混凝土結構自防水及管廊接頭處防水外，還需強化管廊外防水。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、耐根穿刺及保護管廊接縫目的。

外包防水效果受施工質量影響較大，基層處理質量、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量。因此，外包防水施工前必須做好、做細施工技術交底，明確工藝流程及關鍵環節，施工中加強現場管理和技術指導，做好施工質量檢查、驗收，確保施工質量合格，達到外包防水目的。

3 結束語

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