经过海口市人民政府批准, 财政部、住房和城乡建设部批审, 开拓海口市地下空间领域建设城市地下综合管廊, 通过政府和社会资本合作 (PPP) 模式进行投资、建设与运营。实施规划建设管廊总长度43.24km, 总投资96亿元。海口市综合管廊工程是“国家首批十大城市地下综合管廊试点工程”之一, 肩负着艰巨的示范任务, 在通过系统的技术集成与示范工程的基础上, 提出一种新型结构体即“叠合装配式管廊”, 即一种工厂化预制与现场浇筑相结合的施工工艺, 采用预制构件代替模板进行现场拼装, 然后浇筑成型。与现浇整体式综合管廊相比, 叠合装配式综合管廊具有施工质量好、建设周期短、环境污染小等优点, 应用前景广阔。

众所周知, 地下综合管廊结构设计使用年限为100年, 防水等级应达到二级要求, 当管廊中有弱电线缆、高压电缆时防水等级需达到一级。地下工程中, 防水工程是重中之重, 尤其对于叠合装配式地下综合管廊这类新兴的地下工程, 防水技术的开发、创新与研究是当务之需。本文结合海口市综合管廊的防水工程建设对叠合装配式综合管廊的防水技术进行了系统设计与蓄水试验研究 (见图1) , 并成功应用于工程中。

根据海口地区工程地质勘察报告, 该区域内地下水以及场地土对混凝土结构、钢筋具有微腐蚀性, 且海口地区属亚热带气候, 常年多雨, 地下水源较丰富, 地下水位较高, 这给地下工程的设计、施工带来很大挑战, 故依据地质勘察报告, 针对叠合装配式综合管廊的防水设计进行系统性研究, 有益于预制装配式管廊的发展。

针对项目的特点与要求, 项目组联合业主、设计、监理等单位成立防水专家团队, 通过研讨确定防水方案。

1) 防水设计应遵循“防、排、截、堵相结合, 刚柔并济, 因地制宜, 综合治理”的原则。

2) 确立叠合装配式管廊结构自防水体系, 以结构自防水为根本, 加强钢筋混凝土结构抗裂、防渗能力, 改善钢筋混凝土结构工作环境, 进一步提高其耐久性。主体结构抗渗等级P8, 混凝土强度等级≥C35, 水泥宜采用硅酸盐水泥或者普通硅酸盐水泥, 骨料不得选用碱活性骨料, 以防胶凝材料和骨料间发生碱骨料反应, 各类材料的总含碱量≤30kg/m³。

3) 以拼装缝、变形缝等接缝防水为重点, 采用涂卷结合的复合防水法, 辅以防水层加强防水, 组建合理的防水系统, 保证廊体总体防水质量, 避免出现窜水现象。

4) 迎水面钢筋保护层厚度应≥50mm, 当保护层>50mm时应附加防裂钢筋网片。

5) 防水标准:总湿渍面积不应大于总防水面积的2/1 000;任意100m²防水面积上的湿渍≤3处, 单个湿渍的最大面积≤0.2m², 平均渗水量≤0.05L/ (m²·d) , 任意100m²防水面积上的渗水量≤0.15L/ (m²·d) ;裂缝宽度≤0.2mm, 裂缝长度≤50mm, 且不得贯通。

管廊主体结构采用喷涂高弹橡胶沥青防水涂料, 厚度≥2mm, 在管廊侧壁最外侧附加40mm厚聚苯乙烯泡沫板保护层;顶板上层覆盖50mm厚细石混凝土保护层;管廊底板浇筑前, 在垫层上方预铺自黏性SBS改性沥青防水卷材, 如图2所示。高分子液体橡胶通过自身柔性的蠕变不会使防水层因基层变形而自身“零延伸”出现开裂, 也不会因长期处于高应力作用下而加速老化。

1) 在变形缝处沿着管廊顶板、侧壁、底板设置环形布置的中埋式橡胶止水带, 并固定于专门的钢筋夹上, 水平安装时止水带呈盆形, 结扎在固定用钢筋框上, 以防止水带下面存有气泡, 形成渗水通道;在底板上翻导墙上设置高度为300mm止水钢板, 止水钢板沿着廊体走向满布, 如图3所示。变形缝迎水面处预留嵌缝槽, 以50mm×50mm抗微生物双组分聚硫密封膏嵌填, 如图4所示。嵌缝槽的成槽方式为:在浇筑混凝土时, 于设计位置预埋呈退拔状的金属或硬木条, 并在表面涂抹脱模剂, 宜待混凝土初凝时剔除预埋条成槽。在嵌缝槽成槽时, 切勿用一般木条, 以免发胀而无法剔除。

2) 在变形缝处廊体外侧采用高分子自黏胶膜防水卷材 (覆膜型) , 厚1.2mm, 在压力作用下, 未初凝混凝土中的水泥浆体通过蠕变渗过卷材表面的防黏层, 二者在巨大分子间作用力下形成有效的互穿黏结为一体, 即使卷材局部遭遇破坏, 又基本上被混凝土结构堵塞, 二者互为藩篱, 形成了完美的防水体系, 大大提高了防水层的可靠性, 从而消除窜水层达到防水效果, 如图5所示。

3) 在拼装缝处清除垃圾并加强防水处理, 即“增加1道高弹橡胶沥青防水涂料”, 通过涂刷高弹橡胶沥青防水涂料, 涂料厚度≥2mm, 单边宽度≥150mm。其防水处理:翻浆层采用双组分聚硫密封膏防水处理→喷涂高弹橡胶沥青防水涂料→外贴自黏性SBS改性沥青防水卷材覆盖拼装缝。

海口市地下综合管廊试点工程美安一纵路综合管廊, 南起一纵路与四横路交叉口, 北至一纵路与一横路交叉口, 全长1.27km, 结构断面形式为单层3舱, 顶部覆土厚度2.5m, 净宽9.3m。本试点工程标准段的建设采用叠合装配式管廊施工技术, 随机抽选本示范工程中3个拼装缝和1个变形缝进行蓄水试验 (见图6) 。

蓄水试验需准备材料或器具: (1) 大功率水泵、胶管用于抽水、保证水位水压; (2) 刻度尺用于测量水位; (3) 试验水管、试验水若干; (4) 警示牌、维护设施用于安全警示; (5) 照明灯具用于夜间照明及安全警示。

蓄水试验前现场施工准备: (1) 蓄水区域防水工程完成并通过验收; (2) 蓄水区域内其他隐蔽工程完成并通过验收; (3) 挡水墙及蓄水范围内预留洞口完成封闭措施; (4) 试验水及相关各种设备、材料按试验要求已准备齐全; (5) 按照试验要求完成观测标识标记, 并符合蓄水试验检测标准 (参照GB50207—2012《屋面工程质量验收规范》和GB50108—2008《地下工程防水技术规范》) ; (6) 在蓄水范围内的过路口、临边位置设置警示标志, 并做好防护措施, 夜晚警示灯长亮; (7) 各种机电设施按照三级配电二级保护的要求进行防护; (8) 蓄水区域内外墙上口、基坑临近位置做好水平防护, 设置防溺水警示标志。

蓄水试验步骤:随机抽选并划定区域→完成防水工程及隐蔽工程验收→封闭预留洞口、加固挡水墙、标定水位线→准备水源→蓄水→保持水位、水压→记录观察→申请报验→验收合格→排水回填。

蓄水试验过程为: (1) 清除杂物:试水前先将廊体外表面、试水区域杂物清除, 砌筑材料选用灰砂砖, 抹水泥砂浆。 (2) 挡水墙侧每层砌体进行灌浆封堵, 确保墙体密实, 内侧墙按照一边砌筑一边封堵的原则直至墙顶, 外侧墙只需抹光即可, 但需在外侧墙进行加固处理;砖墙砌筑范围应当包括叠合板施工段与现浇段施工变形缝。 (3) 细部处理砖墙与叠合板接触位置应用水泥浆灌满, 防止试验水外流。 (4) 当砌体砌筑养护达标后, 将试验水管连至蓄水区域进行注水, 注水点分别设置于蓄水区域两侧并同时注水, 连续蓄水至结束时间为7d。 (5) 蓄水:顶板水位300mm, 外墙水位5 000mm, 在管廊舱内观察拼装缝处渗漏水情况;外墙处第1天开始注水, 每次500mm, 2h观察1次, 直至达到设定水位。 (6) 蓄水试验应按设计要求、相关规范和试验方案进行;在蓄水期间 (7d) 确保水位高度达到设定水位, 并做好相关记录, 蓄水期间及时定期检查各种设备情况, 保证正常运转。

1) 蓄水过程中, 派专人对水位高度及设备运转情况进行监控, 如出现异常随时上报并及时处理。

2) 使用水泵加水保持水位高度, 为期7d, 注水过程中每2h观测1次, 水位达到设定高度后, 每天早、中、晚各观察1次, 并进行记录。观测点包括廊体内外墙板板面、顶板板面、拼装缝和变形缝。

3) 常见的渗漏一般包括慢渗、快渗、急流、高压急流4种现象, 渗水量大的部位可直接观测到渗水点, 对于慢渗现象, 可采取以下措施进行检测:将渗水部位擦干, 立即在其上均匀抹撒1层干水泥, 表面显示出的湿点或湿线便是漏水点或渗水缝, 随即用油漆做好标识, 记录并注明渗水部位。也可采用水泥胶浆 (水泥∶促凝剂=1∶1) 在渗水部位均匀涂抹1薄层, 其观测方法与上述一致。

通过对叠合装配式管廊外墙面板、顶板面板、水平和竖向拼装缝、变形缝5处的防水情况进行观测记录 (见表1) , 结果表明:叠合装配式管廊通过预制结合现浇的建造方式, 其防水效果良好。

叠合装配式管廊是采用预制结合现浇的建造方式, 预制构件代替模板进行现场施工, 节省现场钢筋绑扎量和混凝土现浇量, 节能环保、缩短工期、降低成本且防水效果良好, 改观现浇施工外观质量差、工期长、成本高等特点, 实现工厂规模化生产、现场轻量化拼装的装配式建设理念, 助力城市地下综合管廊产业化建设发展, 具有推广应用价值。