论文摘要

 

地下综合管廊因地裂缝两侧上、下盘错动造成变形缝过大,出现混凝土挤压破损、止水带拉裂现象,严重时导致结构漏水,如何提高特殊变形缝防水能力是一项值得研究的课题。本文以昆明路综合管廊为工程背景,从构造设计、止水带选型、生产、安装、保护及建筑防水等方面进行防水质量控制,以提高穿越地裂缝的地下综合管廊变形缝防水能力。
地下综合管廊俗称“共同沟”,是实施统一规划、统一设计、统一施工、统一运营,修建于城市地下用于敷设公用管网的市政设施。2015年8月,国务院办公厅发布《关于推进城市地下综合管廊建设的指导意见》,加之近年来PPP投资建设模式的引入,加快了城市地下综合管廊建设的步伐。城市地下综合管廊的修建能有效根治“空中蜘蛛网,地上拉链路”等现象,改善周边人居环境,对集约城市地下空间资源,实现城市管网智能化管理具有重要意义。
2016年,西安市政府曾提出全力打造“一环、六放射、多组团”的城市管廊建设战略,昆明路管廊作为西放射线的干线管廊,在修建的同时,兼顾大环河整治改造,以提高大环河的泄洪能力,有效解决南郊、西郊28平方公里及小寨商业街区雨水排放问题(见图1,2)。因此,昆明路管廊项目又是西安市重点应急抢险工程。
 
1 项目概况
昆明路地下综合管廊位于西安市雁塔区昆明路北侧大环河下,西起皂河东岸,东至西二环,建设长度3757m(见图3)。沿线经过3个地铁站房,下穿铁路专线桥梁,穿越F3地裂缝(见图4)。结构形式为上涵下廊双层五舱结构,断面尺寸为13m×10.9m。入廊管线包含电力、通信、热力、给水、再生水、雨水和燃气(见图5,6)。
 
根据《昆明路综合管廊地勘报告》,地下水位埋深绝对标高391.140~392.500m,而结构中隔板设计标高392.240~395.350m,可知在运营期间,下层三舱结构将浸泡在水中(见图7)。同时,因“上涵下廊”,一旦地裂缝上、下盘错动,极可能造成特殊变形缝渗水隐患。如何有效控制穿越地裂缝的地下综合管廊变形缝防水施工质量,提高综合管廊变形缝与地裂缝运动的协同变形能力显得尤为重要。
 
 
2 特殊变形缝防水措施
为提高地下综合管廊变形缝的防水能力,保证管廊安全运营,本项目从构造设计、止水带选型、生产、安装、保护等方面进行防水质量控制,提出了穿越地裂缝的地下综合管廊变形缝防水施工工艺(见图8)。
 
2.1 构造设计
1)设防长度 对于穿越地裂缝的地下综合管廊,首先要确定地裂缝影响范围,即设防长度。参考地铁做法,假设上盘影响范围为D1,下盘影响范围为D2,上、下盘均乘以2.0的安全系数,地下综合管廊沿纵向设防长度为:L=L1+L2=D1/sinθ+D2/sinθ=(D1+D2)/sinθ。根据《昆明路地裂缝报告书》F3地裂缝的影响范围为南侧(上盘)20m,北侧(下盘)12m,斜交角度为34º,设防长度为L=L1+L2=D1/sinθ+D2/sinθ=(D1+D2)/sinθ=D/sinθ=64/sin34º=114.5m,取实际设防长度为120m。
2)分段长度 参考地铁设计已取得的研究成果,当斜交角度θ≤45°时,采用对缝式设缝模式。穿越地裂缝的隧道段长度取15m,位于主变形区的分段长度取10m,微变形区的分段长度取15~20m。昆明路地下综合管廊穿越地裂带主体分段长度为20m。
3)设缝宽度 穿越地裂缝的地下综合管廊变形缝宽10cm,有效弥补了富余变形量,避免因地裂缝运动造成变形缝对挤破坏,形成漏水隐患点(见图9)。
 
4)预埋钢板 在钢筋绑扎过程中,通过埋设端头钢模板和U形止水带钢板安装基面,有效控制特殊变形缝的缝宽(100mm),为后期U形止水带安装创造条件(见图10)。
5)预埋多次注浆管 通过在特殊变形缝位置的底板、外墙及顶板预埋注浆管来解决因地裂缝上盘下沉、下盘抬升造成的渗水隐患。注浆管长度一般为6~8m,最长不超过10m,注浆管末端重叠不小于15cm,相距2~3m(见图11)。
6)特殊变形缝结构构造 为减小穿越地裂缝的地下综合管廊因上、下盘错动产生的变形,将特殊变形缝处结构构造改为放大头形式(见图12,13)。
 
2.2 止水带选型
在特殊变形缝外侧设置且形止水带,内侧设置U形止水带,两种止水带互相配合,形成了两道封闭防水线,保证变形缝防水质量(见图14,15)。
止水带的选择要综合考虑材料及构造尺寸等因素。本次选择的且形、U形止水带主要组成材料为三元乙丙橡胶,该类橡胶具有低密度、高填充、耐老化、耐腐蚀、高弹等特性。同时,具有良好的经济性和抵抗变形能力,宜在工厂采用定型模具进行热熔。止水带的构造尺寸应满足地下综合管廊变形缝的变形要求,提高变形缝防渗漏能力(见表1)。
2.3 止水带生产
与地铁圆形通道不同,地下综合管廊为方形断面。采用定型模具在工厂批量加工预制且形、U形止水带,尤其是90°转角部位。使得且形、U形止水带能够同变形缝处的结构尺寸相匹配,方便现场安装(见图16)。
 
2.4 止水带安装
根据止水带安装位置,确定安装顺序。且形止水带需提前预埋,即在混凝土浇筑前提前定位安装。U形止水带后期安装,即在完成嵌缝处理后进行现场安装。整体施工流程如图17所示。
2.4.1 且形止水带定位安装
且形止水带定位安装流程如图18所示。
1)底板防水施工 特殊变形缝处底板防水由2道3mm厚自黏聚合物改性沥青防水卷材+EVA自黏结防水卷材加强层组成。加强层沿变形缝两侧各500mm范围设置,中心线同变形缝竖向中心线重合(见图19)。
 
2)预置且形止水带 底板防水层质量验收合格,确保无破损、皱褶后,用开孔钻头在且形止水带两翼距边缘50mm处钻孔(间距300mm),将950mm×60mm×3mm钢压条、M14长螺栓、螺母、垫片及橡胶圈有序地固定在且形止水带上。将且形止水带放置于特殊变形缝位置,同时保证且形止水带的环向中心与设置位置相同。止水带通过与斜向支撑筋和环向定位钢筋固定,确保后期混凝土浇筑过程中不发生平面滑移。钢筋绑扎过程中要预留止水带、端模板的装配空间,特殊变形缝宽度按100mm预留。
3)钢板基面焊接与处理 端模板及内侧U形止水带安装基面均焊接厚度为10mm的Q235钢板。端模板装配前,首先对钢板进行加工,其外缘要求同已预置到位的且形止水带密贴。安装到预留位置后,通过辅助固定钢筋(弯折成L形,环向间距0.4m)与端模板焊接,提高钢模板稳定性(见图20)。
4)且形止水带加固固定 为避免止水带与结构松脱,将且形止水带预埋螺栓同纵向分布钢筋焊接,保证其与结构表面垂直。通过斜向支撑筋、环向定位筋、螺母等方式对且形止水带加固固定(见图21)。
2.4.2 预埋多次注浆管
1)注浆管端头接口安装到增强钢筋外,确保端头接口沿模板外表面固定。
2)根据实际需要长度裁剪注浆管,每段为6~8m,最大长度不超过10m。
3)将多次性注浆管与注浆管的端头接口连接起来。
4)两条连续的注浆管末端重叠不少于15cm,相距2~3cm。
2.4.3 特殊变形缝处理及填塞
1)特殊变形缝处理 清除特殊变形缝、U形止水带安装基面处的杂物及附着物。对因端头钢模板偏移造成缝宽不符合要求的,应在止水带安装基面处理前进行修补或凿除,使实际宽度控制在(100±20)mm以内。端头钢模板要表面平整、光洁,必要时补刷防锈漆(见图22)。
2)特殊变形缝填塞   U形止水带安装前先对特殊缝进行嵌缝处理。具体嵌缝材料及部位如表2所示。
 
2.4.4 U形止水带定位安装
1)钢板基面焊接锚栓 锚杆采用φ16mm,锚栓长度为65mm,间距为(200±10)mm,锚栓垂直钢板焊接。焊接时绕锚栓焊接,不得点焊。焊接完成后对锚栓根部进行焊渣清除,保证焊接部位平缓过渡。
2)钢板基面修补处理 打磨清除钢板表面和接缝中的水泥浮浆、灰尘、焊渣及其他附着物,钢板表面要求平整,基面上不得有尖锐的毛刺、铁管、钢管、铁丝等突出物。钢板表面的小孔洞、小缝隙,采用快速固化原子灰堵塞抹平。钢板表面存在较大缺陷时,先进行表面清理,后采用焊接修补并打磨整齐。
3)U形止水带安装 U形止水带安装从下层三舱结构开始,同一断面处从拐角部位开始,保证止水带同安装基面粘贴密实。止水带的环向中心线要与特殊变形缝的位置相同。将止水带预置在安装基面后,以布置的锚栓间距为基准,在止水带的钻孔区域逐个钻孔,然后将锚栓通过止水带,依次加装钢压条、钢压板、橡胶垫圈、钢垫圈、双螺母(见图23)。顶部和侧墙安装完成后,要进行止水带断开部位的合拢搭接。搭接部位应控制在管廊底板部位且在垂直中性线范围内,搭接工作应在安装过程中由止水带生产厂家进行,采用现场缝合后硫化搭接方法完成(见图24)。
 
 
3 结语
1)与普通地下综合管廊相比,穿越地裂缝的管廊变形缝宽度由3cm增大至10cm,变形富余量增大,降低了挤压破损风险。同时,将变形缝结构构造改为扩大头形式,减小了结构有效沉降。在施工过程中,提前在变形缝处的管廊底板、侧墙及顶板预埋多次注浆管,通过注射柔性浆液进行有效封堵。通过结构深化设计,确保管廊后期运营安全。
2)在特殊变形缝外侧设置且形止水带,内侧设置U形止水带,两种止水带互相配合形成了两道封闭防水线,保证变形缝防水质量。
3)明确止水带安装操作要点,固化工艺流程,保证穿越地裂缝的地下综合管廊变形缝防水施工质量,加快推进工程进度,降低管理成本。
4)明确U形止水带保护及雨水舱内防水做法,进一步为穿越地裂缝的地下综合管廊变形缝防水提供保障,为后续施工提供借鉴与指导。
 
 
 
 
文/中建五局第三建设有限公司 魏小辉 高江虎
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