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水务工程构筑物的渗漏水分析与修复

职称驿站所属分类:建筑施工论文发布时间:2022-10-30 11:54:46浏览:

摘 要: 渗漏水问题一直以来是困扰水务工程施工和运维的主要问题之一,掌握其产生的原因和修复方案,对后续工程有着重要的指导意义。针对水务工程构筑物的特点,结合现有工程的一般状况,分析了现浇结构和装配式结构中导致构筑物渗漏水的主要原因,并结合典型工程做法总结了对应的修补措施。

   摘 要: 渗漏水问题一直以来是困扰水务工程施工和运维的主要问题之一,掌握其产生的原因和修复方案,对后续工程有着重要的指导意义。针对水务工程构筑物的特点,结合现有工程的一般状况,分析了现浇结构和装配式结构中导致构筑物渗漏水的主要原因,并结合典型工程做法总结了对应的修补措施。

  关键词: 水务工程; 构筑物; 渗漏水

水务工程构筑物的渗漏水分析与修复

  0 引言

  水务工程中常用的结构形式可分为建筑物、大中型构筑物、小型构筑物和线型工程四大类,其中渗漏水情况通常发生在大中型构筑物和线型工程中。大中型构筑物主要包含厂站类工程中各类大中型水处理工艺水池类构筑物、泵站以及大中型水闸等,线型工程包含各类管道工程和堤防、海塘等挡水、护岸、护坡结构以及农田沟渠等。目前,水务工程以现浇结构为主,随着装配式技术的发展和推广应用,也有部分水务工程的构筑物采用装配式建造,但两者都存在不同程度的渗漏情况。对于线型工程中的管道等渗漏水修复问题已有相关的研究和案例[1],本文重点结合几处水务工程大中型构筑物的渗漏水修复工程进行分析总结。

  1 水务工程构筑物渗漏水分析

  对于现浇混凝土工程而言,水务工程构筑物的 渗漏通常表现为混凝土收缩开裂渗水,伸缩缝止水带失效漏水两类。预 制 装 配 构 筑 物 的 渗 漏 根 据 装 配 式 连接形式,主要表现为湿法连接由于新老混凝土面结合不充分渗水,干法连接由于止水带防水效果达不到预期漏水。

  1. 1 混凝土收缩开裂渗水

  混凝土的收缩包含自收缩和干燥收缩两类[2],自收缩的程度取决于水灰比、胶凝材料组成、减水剂的使用、骨料品种和比例等; 干燥收缩是水泥基混凝土的固有特性,其程度取决于水泥品种、骨料类型和用量、水灰比、灰质掺料、养护条件和构件尺寸等。图 1 为某水务工程清水池壁板出现收缩裂缝的情况,该清水池壁板一侧长度 80 m,设置一道伸缩缝,单块壁板长度为 40 m,高3. 6 m,中间设置一道 2 m 宽加强带,在加强带两侧出现收缩裂缝并渗水,底板未出现渗漏。水务工程构筑物的收缩裂缝与民用建筑的地下室相似,一般发生在较长的底板和竖向池壁。构筑物底板受到天然地基或桩基的约束,壁板受到底板的约束,壁板所受约束比底板大,且壁板作为竖向构件的养护难度较底板大,因此壁板的收缩裂缝更为常见。

  1. 2 伸缩缝止水带失效漏水

  现浇混凝 土 伸 缩 缝 止 水 带 失 效 漏 水 的 原 因 主 要有: 不均匀沉降引起的漏水; 施 工 不 当 导 致 伸 缩 缝 漏水; 橡胶止水带材料不满足设计要求引起的漏水。其中不均匀沉降和橡胶材料不合格导致漏水的情况 较为常见。

  图 2 为某给水工程沉淀池伸缩缝处的漏水情况,该地面式池体于 2011 年建成,基础底部采用砂石换填,换填深度 1 m ~ 2 m。经 2016 年实测该伸缩缝两侧存在不小于 20 mm 的沉降差且出现轻微漏水情况,2020 年该地区经历寒潮使漏水情况加剧。造成该现象的原因在于初期伸缩缝两侧沉降不均匀引起伸缩缝内的橡胶止 水带变形拉裂而导致轻微渗漏,渗水水流对原有换填地基造成冲刷扰动使沉降加剧,同时寒潮的冷热交替对已破损的止水带造成二次影响,损伤的累积导致了现场的严重渗漏。

  图 3 展示了某几处工程伸缩缝处未按要求实施的情况,由于施工原因导致漏水有以下几种情况: 1) 橡胶止水带在施工过程中定位不准,止水带中间的环形结构无法发挥本身应该具有的抵抗变形的作用; 2) 施工过程中止水带未有效保护,已有损伤; 3) 止水带搭接位置处,未采用热熔进行连接。

  符合设计要求的橡胶止水带具有抗拉和抗变形要求,自身能抵抗一定程度的不均匀沉降和壁板错动变形。不满足设计要求的橡胶止水带延性、抗拉性能等较差,尤其是在冬季温度较低,止水带变脆,延性降低,池壁间距在温度作用下热胀冷缩,伸缩缝可能出现漏水。

  1. 3 装配式构筑物结合面渗水

  目前,采用湿法连接技术的装配式构筑物技术方案主要包 含 现 浇 混 凝 土 连 接、超 高 性 能 混 凝 土( UHPC) 连接、装配整体式( 叠合板式) 结构等。对于混凝土连接和 UHPC 连接的装配式结构,渗漏点主要发生在后浇混凝土和预制构件之间的结合面处,主要原因有以下几点: 1) 结合面处先后浇筑的混凝土收缩不一致导致收缩应力偏大开裂渗水; 2) 结合面处混凝土表面未清理干净导致渗水; 3) 结合面黏结力不足导致荷载较大时开裂渗水。图 4 为某水务工程采用 UHPC 连接的装配式水池渗水情况,主要由于结合表面未完全去除浮渣、灰尘等杂物引起。采用装配整体式建造方案的构筑物,当设计合理时,可以形成一道后浇筑混凝土防水层,避免出现结合面的渗漏源,但该方案应用于水务工程构筑物面临的主要问题是水池类构筑物结构受力的特殊性。

  1. 4 装配式构筑物胶条失效

  水务工程给排水厂站中水处理构筑物 主 体 结 构 很少采用干法连接的装配式结构,主要原因在于其在内水工况下的受力问题难以妥善解决,以及对现有胶条 的安装质量和使用寿命存在一定的质 疑。但 在 某 些过路箱涵,综合管廊等平面受力模式下的工程中,结合后张预应 力 法 进 行 建 造。目 前 国 内 常 用 的 橡 胶 止水产品种类很多,如压缩密封体( 密封垫) 、橡胶圈、腻子基复合橡 胶 条、遇水膨胀橡胶条、三 元 乙 丙 橡 胶 条等[3 - 4],其主要的防水模式以采用压缩密封的方式为主,试验研究 表 明[5],其 防 水 压 力 与 胶 条 受 到 的 挤 压力关系密切。因此,干法连接的装配式构筑物渗水主要原因在于: 1 ) 防水胶条安装表面不平整,安 装 不 到位; 2) 防水胶条压缩力不满足防水要 求; 3 ) 橡 胶 条 质量不足或老化严重。

  2 水务工程构筑物渗漏水修复

  对于混凝土收缩产生的开裂,根据开裂的严重 程度可选择涂抹渗透结晶型涂料、灌 浆、外 喷 涂 防 水 等方式修复,目前已有大量的研究和案例,本 文 不 再 重复,同时采用湿法连接的装配式构筑物也可参照进行。对于伸缩 缝 的 漏 水 和 干 法 连 接 的 装 配 式 构 筑 物胶条失效漏 水,两者有共通之处,均 属 于 原 有 缝 内 防水材料失效,需要对缝隙进行堵漏,一 般 可 从 嵌 缝 防水或外贴止水带防水进行。

  2. 1 伸缩缝嵌缝修复

  嵌缝修复防水包括刚性防水和柔性防水两类。刚性嵌缝防水是采用遇水硬化的防水材料灌入缝内密封,该方案适用于基础稳定,渗漏程度较轻的情况。该修复是不可逆的,一旦灌入的密封材料硬化后与混凝土有一定的黏结力,如果没有达到止水效果采用其他方案进行二次修复时需要凿除硬化的密封材料。

  柔性防水采用内置弹性密封体的方案,适用于伸缩缝处出现轻微渗漏的情况,同时可二次更换。图 5 为某工程连通渠道的伸缩缝修复方案,施工时首先掏出内表 10 cm 深的原伸缩缝内的泡沫填充体,用电锤进行缝隙清理修整,缝内表面伸缩缝两侧混凝土边保持平行,结构边角进行倒角,保证压缩密封体在较大范围内发挥密封功能,适应缝的沉降变形,然后将圆柱状的压缩密封体压入修好的缝内,压缩密封体和伸缩缝混凝土表面形成挤压,来保证伸缩缝不渗漏。该方案优点在于施工速度快,对于轻微渗漏的伸缩缝修复有一定效果。缺点在于考虑热胀冷缩的作用,适合在温度较低的冬季进行,冬季伸缩缝间距最大,对密封体的挤压达到最大,此外,需要专门的厂家提供密封体材料,如果用于给水工程,材料还应保证满足食品级饮用水要求。

  2. 2 内贴止水带修复

  内贴止水带修复方案较为成熟,应用较广,适用于橡胶止水带破损,渗水点较多的情况。该方案采用在水池或者渠道迎水侧内贴一圈止水带修补止水,能适应一定程度的不均匀沉降,当试水效果不好时也可二次更换,但修复后止水带面会高于原结构面,需注意对设备产生影响。图 6 为某工程采用的内贴止水带方案,具体实施方案如下:

  1) 停水待内部空间干燥,清理水渠伸缩缝两侧内表面,内侧原嵌缝材料挖出,重新填充密封胶等嵌缝材料; 2) 对于壁板存在错位的情况,采用细石混凝土浇筑修平,将伸缩缝两侧的混凝土墙面填平,为内贴止水带创造工作面; 3) 在伸缩缝两侧打入膨胀螺栓或化学锚栓,施工内贴橡胶止水带。

  2. 3 辅助修补措施

  在确定修补方案以前,首先要明确渗漏的原因。一般而言,若新建构筑物在建成后不久便出现渗水、漏水情况,且沉降有进一步生长趋势,需要再结合现场情况判定是否需要对地基进行加固,起到“治本”的作用; 如果运行多年的构筑物发生渗漏,而水池沉降已趋于稳定时,对地基再进行加固对减小水池渗漏的效果不明显,此时修复方案则以渗漏点的处理为主。

  对于修补方案 的 选 择,也可以是采用多种方案的组合。以前嵌 缝 采 用 的 密 封 膏 主 要 以 聚 硫 密 封 膏 为主,随着产品 研 发 的 进 展,国内也逐步引入了日本应用较广的酮脂密封膏[6 - 7],其与混凝土面 的 黏 结 力 和变形性能都 有 显 著 的 改 善。图 7 为 某 工 程 在 原 中 埋止水带完全失效后采用的修复方案,其结合了多种施工措施以确保可靠性。

  3 结论

  本文结合水务工程中几处典型的渗漏修复案例,分析了造成构筑物渗漏的主要原因并总结了相关处理措施,得到了以下几点结论:

  1) 现浇构筑物的渗漏通常表现为混凝土收缩开裂渗水,伸缩缝止水带失效漏水两类; 装配式构筑物的渗漏表现为结合面开裂渗水和胶条失效漏水。

  2) 伸缩缝漏水的修复方案主要有嵌缝修复和内贴止水带修复两类,嵌缝修复适用于渗漏程度较轻的情况,内贴止水带适用性广但对结构面有影响。

  3) 实际工程选择修复应该首先分析渗漏原因以确定是否需要进行地基加固处理,此外可按需求选择多种方案组合使用。

  参考文献:

  [1] 张雪峰,王宗敏,王 江. 大直径混凝土供水管道漏水修复技术[J]. 水电与新能源,2014( 10) : 46 - 47.

  [2] 张 鑫,梁思斌,马全安. 混凝土收缩裂缝原因分析与控制[J]. 工程力学,2000,30( 11) : 927 - 929.

  [3] 严 林. 预制拼装综合管廊发展现状及接头防水密封性能 的 探 讨[J]. 混凝土与水泥制品,2017 ( 1) : 31 - 34.

  [4] 娄成玉. 氯化三元乙丙橡胶[J]. 弹性体,1995,5 ( 2) : 44 - 48.

  [5] 夏鑫磊,卢 辰. 装配式地下结构用防水胶条密封性能试验研究[J]. 特种结构,2020,37 ( 1) : 34 - 38.

  [6] Liu Y,Yu X,Dai Y,et al. Mechanical properties of waterproof adhesive layer on concrete box girder bridge[J]. Tongji Daxue Xuebao /Journal of Tongji University,2012,40( 1) : 57 - 61,67.

  [7] F Mazzotta,Lantieri C ,Vignali V ,et al. Performance evaluation of recycled rubber waterproofing bituminous membranes for concrete bridge decks and other surfaces[J]. Construction and Building Materials, 2017( 136) : 524 - 532.

  本文来源于:《山西建筑》(旬刊)创刊于1975年,由山西省住房和城乡建设厅主管,山西省建筑科学研究院主办,面向国内外公开发行,是山西省建设行业的一份部级刊物,山西省一级期刊。

《水务工程构筑物的渗漏水分析与修复》

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