城市预制综合管廊防水问题探讨

梁 涛

(广元建工集团有限公司，四川广元 628000)

综合管廊又称共同沟，其主要功能为可有序收纳电力、通信、燃气、给排水等各类管线，为管线运营维护提供良好操作环境。综合管廊的建设最早可追溯至1833年法国巴黎的地下水网系统[1]，其后英国、德国、瑞典、美国等西方国家相继建设了综合管廊。日本为最早兴建综合管廊的亚洲国家，经过近几十年的建设发展，现其建设里程已超过1 100 km[2]。我国自1958年于天安门广场下建设第一条综合管廊，其后经过60余年的缓慢探索和发展过程，于2013年起开始大规模兴建，到2016年底建设里程超过2 000 km，随着我国综合管廊建设技术的不断成熟及综合国力的不断提升，近年来综合管廊建设正呈爆发式增长态势，预计2020年底建设里程将达约10 000 km[3]。

预制综合管廊埋置于地下，受地下水压力、地基不均匀沉降、接头处置不善、地震等因素影响，致使预制综合管廊渗水、漏水问题时有发生。如何有效处理管廊渗漏水问题，确保管廊服役期间的安全运营，已成为当前亟需解决的技术难题。

1 预制综合管廊渗漏水原因分析

预制综合管廊分为预制拼装式和预制叠合式两种，在拼装和叠合部位均存在接头，大量工程案例表明接头处已成为预制综合管廊渗漏水的薄弱部位。预制综合管廊渗漏水问题的产生大致可归结为以下几种原因：设计及施工质量、地下环境、外力作用等因素影响。

1.1 设计及施工因素

预制综合管廊接头型式及胶圈性能是影响接头渗漏水的主要因素。目前，常用的接头型式分为承插式和平口式。平口式接头结构形式简单、周边通透，防水性能较差，承插式接头对施工精度要求较高，防水效果好，是规范推荐使用的接头型式。张迎新[4]等人对不同形式的承插口接头进行了对比研究，认为凹槽式接头型式最优。焦勇强[5]等人依据提供接头界面应力形式不同将接头部位分为螺栓连接接头、预应力筋连接接头、无筋连接接头，研究认为预应力筋连接接头施工方便、应用效果好。胶圈分为弹性橡胶圈、遇水膨胀橡胶圈及遇水膨胀弹性复合胶圈，因复合胶圈兼具两者优势，被GB50838-2015《城市综合管廊工程技术规范》提倡使用。

我国综合管廊建设起步较晚，作业工人技能水平低，部分管理人员责任心不强，使得管廊建设中常常出现管廊基础回填不实，混凝土振捣不密实、接缝不严密、防水卷材不密贴等施工质量问题，给管廊渗漏水留下了隐患。

1.2 地下环境影响

综合管廊长期埋置于地下，受地下水及酸碱介质影响，廊体长期处于潮湿环境，受温度更替、干湿循环及酸碱腐蚀影响，易造成橡胶密封条腐蚀、老化，降低橡胶密封条压力，在接口处形成渗漏点。外防水层受地下复杂环境影响易脱落、老化，并产生空鼓现象，使原有防水层失效，进而造成管廊渗漏水。

1.3 外力作用

1.3.1 永久荷载及活荷载影响

综合管廊服役期间受地下水荷载、周边土压力、活荷载、及地质变化引起的附加荷载影响，易造成接头部位产生位移错动。孔祥臣[6]通过建立1∶2双胶圈承插接口管廊缩尺模型，对不同位移量下接头的防水性能进行了研究，实验表明当位移量为5 mm时接头处产生轻微渗漏，当位移量达到10 mm时接头防水失效。

1.3.2 偶然荷载影响

地震荷载为影响管廊防水及结构安全的主要偶然荷载。地震荷载引起的地下结构物破坏主要由地震惯性力及围岩失稳造成。地下综合管廊为浅埋结构，受周边土体影响较大，对地震惯性力不敏感。当周边土体发生液化或变形较大时，极易引起管廊接头处发生错位、断裂，内壁混凝土开裂、压碎等震害，引起管廊防水失效。廊内管道受地震惯性力影响较大，易造成管道错位、断裂。

2 渗漏水预防措施

综合管廊防水的基本原则为：“以防为主，刚柔结合，多道设防，因地制宜，综合治理”，采用排、堵结合的方法进行工程防水设计与施工。预制综合管廊因存在大量接头，且长期在地下环境服役，受地下水影响较大。因此，预制综合管廊防水应做到以结构自防水为主、强化接头防水、注重管廊外包防水及施工工艺，建立多道防线，确保防水效果。

2.1 结构自防水

结构自防水为预防管廊渗漏水的主要因素，依据不同防水性能要求，将地下工程防水等级划分为四级(表1)。

表1 地下工程防水标准[7]

地下综合管廊作为承载城市生产、生活管线的主要载体，其结构安全重要、防水性能要求高，GB50838-2015《城市综合管廊工程技术规范》规定[8]，综合管廊防水等级应为二级，依据埋置厚度不同，混凝土的抗渗等级做相应调整，当埋置深度小于10 m时，其抗渗等级为P6级，当埋置深度为10(含)～20 m时，其抗渗等级为P8级，当埋置深度为20(含)～30 m时，其抗渗等级为P10级，当埋置深度大于等于30 m时，其抗渗等级为P12级。

混凝土裂缝是影响混凝土结构渗漏水的主要因素，为确保综合管廊结构自防水有效发挥，应严格控制混凝土裂缝宽度不得大于0.2 mm，并不得贯通。因综合管廊长期受地下水、地表水影响，为避免碱骨料反应的发生，需对水泥及外加剂含碱量严格控制。构造厚度对混凝土防水起关键作用，综合管廊结构主要承重侧壁厚不宜小于250 mm，非承重侧壁厚不宜小于200 mm，结构迎水面混凝土保护层厚度不小于50 mm。

合理确定综合管廊防水等级及混凝土抗渗等级，严格控制原材料质量，加强施工过程监管，充分发挥结构自防水优势，对管廊结构防水起决定作用。

2.2 接缝防水

GB50838-2015《城市综合管廊工程技术规范》中提到，综合管廊变形缝、施工缝及预制接缝处为管廊结构的薄弱部位，其防水措施应加强。综合管廊接头分为现浇接头和预制接头，现浇接头处常采用埋设带钢边橡胶止水带构建防水体系，并已得到成熟运用。预制接头处防水研究多集中于地下隧道工程，主要包括预制衬砌接头处防水性能分析及试验研究、不同性能防水材料物理力学试验研究，并提出了针对衬砌结构接头防水的设计建议及防水材料物理力学性能指标。

目前，针对地下管廊工程预制接头处防水研究较少。胡翔等[9]建立了上海世博会园区预制拼装综合管廊足尺模型，对预制接头处进行了短期和长期防水性能研究，提出了遇水膨胀橡胶条压力计算公式和压力-变形关系。孔祥臣[10]开展了厦门湖边水库预制拼装综合管廊双胶圈承插式接头防水性能试验，为防水构造设计提供了参考。严林[11]对预制综合管廊接头防水密封性能进行了探讨，并提出了采用双橡胶密封圈+双组份密封膏形式的柔性连接接头形式，可有效提高防水效果。焦勇强[5]等分析了不同预制管廊接头形式、防水构造及采用密封橡胶圈形式，并提出了优化建议。这些研究为预制管廊接头防水提供了很好的建议和参考，其中，双胶圈橡胶条密封防水性能好，通过设置注水孔，便于密封性能检测及后期维修，工程应用较广泛。

2.3 外包防水

为确保综合管廊防水效果，提高防水冗余度，除加强混凝土结构自防水及管廊接头处防水外，还需强化管廊外防水。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，按其材料不同可分为：沥青类、高聚物改性沥青类、合成高分子类、水泥类及聚合物水泥类等。通过对管廊外部喷涂或铺贴防水材料，使廊体形成闭合空间，以达到阻断和防止地下水渗入，同时，防水材料还可起到防止虫咬鼠啃、耐根穿刺及保护管廊接缝目的。

外包防水效果受施工质量影响较大，基层处理质量、涂料喷涂厚度及均匀性、卷材搭接宽度及粘贴是否空鼓等均会直接影响防水质量。因此，外包防水施工前必须做好、做细施工技术交底，明确工艺流程及关键环节，施工中加强现场管理和技术指导，做好施工质量检查、验收，确保施工质量合格，达到外包防水目的。

3 结束语

随着城镇化进程不断推进及人们对美好城市生活环境要求的不断提高，越来越多的综合管廊工程启动建设。管廊防水性能对管廊安全有效运行起关键作用，预制综合管廊防水问题已成为制约管廊建设和发展的重要因素。文章主要分析了影响预制综合管廊防水性能的设计、施工及外部环境因素，并针对性的提出了预防和减少预制综合管廊渗漏水的措施，以期为预制综合管廊防水施工提供参考。