城市下立交结构渗漏整治方案设计

第1期（总第196期）2018年2月CHINA MUNICIPAL ENGINEERINGＮｏ．１　（Ｓｅｒｉａｌ　Ｎｏ．１９６）Ｆｅｂ．　２０１８城市下立交结构渗漏整治方案设计王 寿 生，王 明 卓，黄 天 荣[上海市城市建设设计研究总院（集团）有限公司，上海 200125]1 项目概况上海某下立交工程位于核心城区，下立交全长约1 000 m，分为南、北2个敞开段与中间暗埋段。

暗埋段主体结构采用两孔箱型的结构形式，敞开段采用现浇钢筋混凝土的U 形结构形式。

下立交结构暗埋段约300 m 范围与轨道交通站一体化实施，相关范围内与车站共板布置，位于轨道交通站上方（见图1），其余暗埋段位于轨道交通隧道上方（见图2）。

此外，该结构还下穿历史保护建筑、小型河流与城市道路，项目所在周边环境极为复杂。

图1 下立交结构与轨道 图 2 下立交结构 交通站一体化示意图 暗埋段示意图1.2 原结构防水设计原下立交主体结构防水设计主要包括防水混凝土、水泥砂浆防水层、卷材防水层、涂料防水层等几个方面。

原结构混凝土强度等级为C35，抗渗等级为收稿日期：2017-12-15基金项目：超大直径盾构法海底隧道设计与施工关键技术研究（XK2016050B）第一作者简介：王寿生（1978—），男，高级工程师，硕士，主要从事地下结构设计及科研工作。

摘要：随着我国市政工程的高速建设，地下结构渗漏问题日益突出。

以上海某运营中的下立交为例，对下立交常见渗漏病害的治理展开研究。

在以往工程经验的基础上，进行结构缝、混凝土裂缝等整治方案比选，然后结合项目特点进行合理化设计，提出相应的结构渗漏治理设计。

该研究与实践可为类似工程提供技术借鉴与参考。

关键词：渗漏水；渗漏整治；城市下立交中图分类号：U457.2 文献标志码：a 文章编号：1004-4655（2018）01-0004-04DOI:10.3969/j.issn.1004-4655.2018.01.002P8。

由于下立交结构部分下穿现状河道。

下穿河道段，结构顶板混凝土掺加铣削钢纤维（钢纤维长度和直径的尺寸偏差不超过±10%），侧墙和底板混凝土掺加聚丙烯纤维，通过调整配合比，掺加外加剂、掺合料等配制方法提高其抗渗能力。

主体结构顶板外侧由内向外设置隔离膜、三度聚氨酯涂料、沥青油毡隔离层以及70 mm 厚细石混凝土保护层。

地下连续墙围护范围内，侧墙与地墙间不设防水层，顶板附加防水层至地下连续墙底部，最外层设置聚苯乙烯泡沫板保护层；非地墙围护范围内，侧墙外设置抗渗微晶水泥砂浆找平层、三度聚氨酯涂料以及网格麻布和20 mm 厚砂浆保护层。

下立交结构横向施工缝和变形缝（以下统称结构缝）处，设置中埋式钢边橡胶止水带和外贴式止水带，并采用10 mm 厚丁腈软木橡胶垫板嵌缝。

1.3 整治前工程现状由于各种原因，本项目下立交在建成运营3 a 后出现较为严重的渗漏水病害，特别是暗埋段渗漏水情况较为严重，共发现30余处严重的渗漏水点（见图3）。

图 3 整治前工程现状实景图现场检查还发现，渗漏水现象普遍集中在结构缝及其附近位置，结构缝普遍存在变形情况，多处挡板变形脱落，部分严重区域渗漏呈现水流状。

渗漏严重影响正常使用并危及结构安全，必须采取有效治理措施。

2 结构渗漏整治目标下立交工程位于城市核心城区周边环境复杂，故整治方案应当遵循“以堵为主”的原则，在特殊情况下或不得已时采取“堵排结合”。

整治后应达到防水等级二级，根据GB 50108—2008《地下工程防水技术规范》中规定，即“总湿渍面积不应大于总防水面积的2/1 000；任意100 m2防水面积上的湿渍不超过3处，单个湿渍的最大面积不大于0.2 m2；平均渗水量不大于0.05 L/（m2·d），任意100 m2防水面积上的渗水量不大于0.15 L/（m2·d）”[1]。

3 整治方案比选下立交结构渗漏水主要集中在结构缝及其附近位置，同时混凝土有大量渗水裂缝及干裂缝，整治方案中针对各类结构病害采取不同的整治方案。

3.1 结构缝整治方案比选结构缝渗漏整治采用注浆堵水结合外部封堵的方式，结构缝渗漏整治方案主要包括注浆方案和封堵方案。

1）注浆方案。

用于结构缝渗漏整治的注浆堵水材料一般包括环氧树脂、聚氨酯树脂和丙烯酸盐，这3种材料的特点如表1所示。

表 1 注浆堵水材料特点汇总表注浆材料优点缺点环氧树脂抗压强度高、粘结强度高、寿命长性能受流水影响大、韧性差聚氨酯树脂适合潮湿环境、变形环境抗压强度低丙烯酸盐渗透性好防渗堵漏成熟案例较少由表1可见：环氧树脂抗压强度高、粘结强度高、使用寿命长，使开裂的混凝土重新形成完整的整体结构。

但是， 环氧树脂性能易受流水条件影 响，对渗漏裂缝需进行先处理后使用，且变形能力差，不适用于需要释放变形的结构缝。

聚氨酯树脂分为亲水性和斥水性两大类。

其抗压强度较低，补强功能逊于环氧树脂，但在潮湿条件下有非常活跃的反应，可形成坚硬或有韧性的闭孔发泡体，所以在潮湿环境下采用聚氨酯树脂材料进行注浆堵水效果很好。

丙烯酸盐灌浆材料强度低、可渗透性好，是一种优良的防渗材料。

但较多用于固结砂土体作为防渗帷幕，较少用于混凝土结构裂缝的防渗堵漏[2-3]。

鉴于下立交结构长期处于潮湿环境、变形明显，考虑到材料的特点，选用聚氨酯作为注浆堵漏材料。

2）封堵方案。

常见的结构缝渗漏整治封堵技术主要包括内贴法（见图4）、飞马度（FEMADUR）密封件和阿拉丁（ALADIN）密封件（见图5）。

图4 粘贴内置式防水密封带示意图a）飞马度密封件 b）阿拉丁密封件图5 飞马度及阿拉丁密封件示意图内贴法是在结构内壁表面安装内贴止水带、防水贴布、沥青等，达到防水堵漏效果，较多应用于结构缝处。

常见的止水带包括粘贴内置式密封止水带和机械固定可卸式止水带，二者使用较为广泛，工艺相当成熟。

飞马度压缩密封系统是将飞马度压缩密封体挤入已经完成的结构缝内，达到密封止水。

飞马度压缩密封体由蜂窝巢室结构、外表光滑和圆形截面的弹性体构成，密封体在受到挤压后，产生永久巨大的气压回复应力，进行长期有效的物理止水。

阿拉丁密封系统采用特制氯丁橡胶条作为主体，氯丁橡胶条为W形的中空结构，采用高强度环氧黏结胶。

阿拉丁密封件经充气膨胀方式与两侧混凝土或钢构件的封面粘结，形成压密与黏合密封体系，以此实现结构缝的防水堵漏功能。

飞马度压缩密封系统和阿拉丁压缩密封系统对结构缝侧壁的平整度要求较高，需采用聚合物砂浆或弹性混凝土进行修缝，否则其性能大打折扣。

因此，本项目推荐采用内贴法进行修补，并选用使用广泛的粘贴内置式防水密封带。

3.2 混凝土裂缝整治方案比选常见的混凝土裂缝渗漏整治方法包括斜孔注浆法和壁可法。

1）斜孔注浆法通过注浆管将堵漏浆液注入结构缝，实现堵水目的。

斜孔注浆法使用较为广泛，注浆材料包括亲水性聚氨酯、斥水性聚氨酯、环氧树脂等材料，通过调节堵漏浆液的材料达到不同效果[4]。

2）壁可法利用橡胶注入器自身的内部压力，将特殊环氧树脂材料缓慢注入到混凝土裂缝中，达到裂缝的微细末端，对环境影响小，同时对于整体结构完整性及预防裂缝开裂较为有利。

但是，在渗漏位置较大区域，需进行先止水后使用。

鉴于壁可法不适合渗漏混凝土裂缝的整治，因此本项目选用斜孔注浆法对混凝土裂缝进行修补。

4 整治方案设计基于项目特点，对本项目的结构缝、混凝土裂缝等进行详细设计，形成符合现场实际的整治方案。

4.1 结构缝整治方案设计结构缝渗漏整治主要采用斜孔注浆和粘贴内置式防水密封带结合的方式，其主要步骤如下。

1）剔除结构缝内嵌缝物，预埋垂直注浆管至中埋式止水带位置，采用双快水泥进行临时性封堵（见图6）。

图6 结构缝整治步骤图I2）打斜孔/直孔到结构缝中部位置注浆封堵，同时预埋注浆管注浆，注浆材料采用斥水性聚氨酯浆液（见图7）。

图7 结构缝整治步骤图II3）清除临时封堵密封胶，安装粘贴内置式防水密封带，形成倒Ω形（见图8）。

图8 结构缝整治步骤图III4.2 混凝土裂缝整治方案设计混凝土裂缝整治主要采用单斜孔注浆的方式，其主要步骤如下。

1）在裂缝表面用速凝水泥封闭，间隔留出气孔（见图9）。

图9 混凝土裂缝整治步骤图I2）裂缝侧面打斜孔，埋入金属注浆管，孔内清理干净后注入斥水性聚氨酯，使裂缝充满浆液（见图10）。

图10 混凝土裂缝整治步骤图II3）将金属管拔出，用双快水泥封孔（见图11）。

图11 混凝土裂缝整治步骤图III4.3 干裂缝处理除了渗漏的结构缝和混凝土裂缝外，下立交结构还存在部分干裂缝。

需要对结构中已存在干裂缝进行处理，以防止后期干裂缝发展对结构造成影响。

干裂缝的处理针对不同大小的裂缝，采用表面涂刷水泥基渗透结晶性防水涂料做封闭处理，或者采用环氧水泥修补等。

本项目中针对宽度＞0.2 mm的干裂缝，在表面涂抹环氧水泥砂浆进行处理。

首先对混凝土进行表面扩缝，凿毛处理（见图12）。

图12 干裂缝处理步骤图I随后在干裂缝处采用环氧水泥进行修补（见图13）。

图13 干裂缝处理步骤图II4.4 其他方案本次整治同时对防撞墙进行防排水改造。

下立交全线范围内防撞墙结合道路排水边沟一体化设计施工。

其中，防撞墙在下立交结构缝位置预埋DN50镀锌钢管，连接防撞墙顶部不锈钢防水槽与道路排水边沟，道路铺装下方间隔2.5 m设置泄水管与道路排水边沟连接。

相关方案见图14。

图14 防撞墙示意图在防撞墙顶部位置安装不锈钢排水槽，通过钢钉固定于下立交结构侧墙，在排水槽顶部位置嵌入侧墙， 以此实现防撞墙防排水功能。

材料为不锈钢，壁厚2 mm（见图15）。

图15 不锈钢排水槽示意图4.5 应用效果经过分析研究，最终形成结构缝、混凝土裂缝、干裂缝进行结构渗漏的整治方案。

项目于2017年1月1日开工， 同年8月25日，大修工程顺利通过竣工验收。

下立交内的结构渗漏问题得到根本解决，现场结构干爽无水，实景图见图16。

图16 工程现场竣工实景图5 结语以上海某运营中的下立交为例，阐明结构缝、混凝土裂缝等常见结构渗漏的治理方案设计，可为类似工程提供借鉴与参考。

随着我国地下工程建设的加速，地下结构渗漏等问题也逐步增多，文章旨在抛砖引玉，期待众多业界同仁围绕相关问题展开深入研究，促进地下结构工程建设实现又好又快的跨越式发展。

参考文献：[1] 地下工程防水技术规程：GB 50108—2008[S].北京：中国计划出版社，2009.[2] HAN N, TAIBI Y，KOOIMAN A. Quality control during theconstruction on the basis of service life design of the green heart tunnel[C] // ITA World Tunneling Congress, Amsterdam, 2003. [3] 朱祖熹，陆明，柳献，等.隧道工程防水设计与施工[M].北京：中国建筑工业出版社，2012.[4] 冯欢欢，常翔.盾构隧道结构灾害类型分析及防水措施与建议[J].现代隧道技术，2016，53（6）:36-42.。