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          螺桿泵

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          頭條丨地下綜合管廊的滲漏維修技術與防水措施!

          摘要:城市地下綜合管廊在建成后,會因為各種原因產生滲漏水,嚴重影響管廊內設備、管線、電纜的安全使用,采用堵、排、防、抗相結合,剛柔相濟、因地制宜的原則,用綜合整治的方法來解決了地下綜合管廊滲漏水的問題。

          關鍵詞: 地下綜合管廊 回填灌漿 固結灌漿 化學灌漿 綜合整治

          武漢天河機場T3航站樓的城市地下綜合管廊是采用明挖后整體澆筑和預制塊拼裝澆筑相結合的施工技術,分為主廊道和副廊道,城市綜合管廊埋深5米左右,埋深淺,緊靠機場公路、地鐵、城際高鐵、機場跑道等,汽車、地鐵火車、高鐵火車、飛機等通過地下綜合管廊附近的時候,會對地下綜合管廊的結構有一個荷載震動擾動,并且管廊內有熱水管、電纜、水管等產生溫度和管廊外界的溫度形成溫差,溫差大造成結構縫變形增加,并且埋深淺,雨季的時候地表水積聚,對管廊的水壓比較大,造成管廊滲漏水,影響管廊的安全運營和管廊的使用壽命縮短。

          為適應地下綜合管廊這種特殊的使用環境,我們提出了結合化學灌漿、固結灌漿、回填灌漿、帷幕注漿相結合的技術,因此,在堵漏材料選取上,主要采用高彈性高粘接力的填塞型聚氨酯類和橡膠類防水密封膏和防水涂料、非固化橡膠灌縫膠(液體橡膠),在固結灌漿、帷幕灌漿材料的選取上,主要采用耐潮濕低粘度特種改性環氧樹脂灌漿材料、丙烯酸鹽、聚合物建筑膠水等材料,這些材料性能均高于符合國家和行業現行標準要求。

          一、?滲漏水現象和原因分析:

          (一)、拼裝接縫、變形縫、沉降縫滲漏水

          (1)結構沉降或變形不均勻導致內外止水帶被撕裂,以及搭接頭焊接不牢固、施工時遭破壞穿洞、地表的水壓力太大超出設計止水帶能承受的壓力等,如遇外防水也存在隱患而失效,就會造成變形縫、伸縮縫漏水。

          (2)止水帶一側的混凝土未振搗密實,會在其周圍形成滲水通道。

          (3)因為荷載擾動和內外溫差等原因,造成結構變形、收縮等導致變形縫、沉降縫處止水帶一側出現空隙,從而形成滲水通道,導致變形縫、沉降縫漏水。

          (4)以前堵漏施工隊伍不正確的施工,造成縫內污染嚴重,并且防水效果失效。

          (二)、施工縫(冷縫)、不規則裂縫滲漏水

          有以下幾種情況可能造成施工縫滲漏:

          (1)地下綜合管廊的結構混凝土澆筑前縱向水平施工縫面上的泥砂清理不干凈。

          (2)縱向水平施工縫鑿毛不徹底,積水未排干。

          (3)施工縫處鋼板止水帶未居中或接頭焊接有缺陷。

          (4)施工縫混凝土澆筑時漏漿或振搗不密實。

          (5)地下綜合管廊的現澆襯砌施工縫止水帶安裝不到位,振搗造成止水帶偏移。

          (6)現澆襯砌也會因各種原因出現結構裂縫,如材料使用不當(原材料質量差、配比不合理),施工質量存在缺陷(拆模早、養護不及時、混凝土離析),外界環境(溫度、濕度)不良影響等因素,都有可能引起混凝土裂縫發生。

          (7)以前堵漏施工隊伍不正確的施工,造成縫內污染嚴重,并且防水效果失效。

          (三)、結構面混凝土缺陷滲漏水

          (1)結構面的混凝土缺陷,主要是由于搗固方法不當或者模板質量缺陷等導致混凝土澆筑不密實而引起,當外界水壓大于此處混凝土抗滲壓力時,就出現滲漏水現象,主要表現為點滲漏和面滲漏。

          (2)設備安裝件的管頭、管道根部、穿線管根部、鋼筋頭、拉筋孔等預埋件處防水密封處理不好,也常出現滲漏。

          (3)綜上所述,本工程的滲漏主要歸納為:點滲漏、面滲漏、線滲漏(施工縫、誘導縫、結構裂縫)。將根據不同的滲漏方式采取不同的治理措施。

          二、綜合治理技術措施:

          根據裂縫不同的形成原因和造成滲漏的原因再根據地下結構的不同使用功能和使用環境,采用不同的方法、不同的工藝、不同的材料進行綜合整治。

          (一)、 伸縮縫(誘導縫、變形縫)滲漏水治理

          1、治理目標:把裂縫中的水驅除到結構的背面,修復橡膠止水帶的功能。

          2、治理工藝

          2.1、治理工藝一:

          首先對混凝土結構背后進行灌注水泥類漿液(水泥漿添加膠水、加添加劑、無收縮灌漿材料、高滲透材料、丙烯酸鹽),對結構背后的存水空腔進行回填灌漿和固結結構背后的回填土層和粉質粘土層和砂石層。讓背后沒有存水的通道,加固結構背后的圍巖結構。

          根據現場滲漏水的情況不同,制定鉆孔方案,對變形縫兩層相鄰模板,采用鉆孔法(鉆直徑為28~32 mm的孔),鉆透結構層,鉆到結構的背后去,向結構深層注漿,以水泥漿和丙烯酸鹽、聚氨酯灌漿材料為主,根據水的酸堿度、含泥量等指標現場調整灌漿材料的比例和配比,使結構背后存水的空洞、孔隙全部密實,采用康泰KT-CSS螺桿灌漿泵灌牙膏狀水泥漿,水灰比高達:1:3,一般在1:1到1:2灌注濃漿,采用活塞泵灌注丙烯酸鹽和聚氨酯類灌漿材料、水中膠凝混凝土材料,兩種灌漿方法根據情況一起或單獨使用,盡量使襯砌背后不存在有水的空洞或孔隙、固結圍巖、減少圍巖的透水率。

          康泰KT-CSS螺桿泵擁有多線螺旋技術,折線螺旋技術,納米抗磨技術,可調式定子技術,萬向傳動技術等多項先進技術。它可以高壓力的灌注各種大濃度的、高黏度的、強磨損的流態及膏狀漿液,從根本上保證漿液的水灰比、含砂量、泌水率、飽滿度和密實度。

          2.2、治理工藝二:

          沿伸縮縫(誘導縫、變形縫)人工用電鎬清理裂縫兩側,鑿除污損側面到原來堅實的基面,稍微擴寬裂縫,深度15-20厘米(根據結構的厚度來調整),寬度5-6厘米,用高壓水清理干凈浮渣、雜物,保持裂縫內干凈,用高強速凝雙快水泥配合KT-CSS抽管工法沿裂縫封閉成無管空腔,留出水通道和注漿孔,高快水泥封閉厚度在3厘米左右,封閉的表面要凹進去3-4厘米,采用電加熱,導熱油型的KT-CSSII型反應缶,加入特種改性橡膠非固化灌漿材料,加溫到220°-250°,并且進行均勻攪拌。

          倒出高溫的特種改性灌漿材料(液化),用螺桿灌漿泵向無管空腔中灌注已經完全液化的特種改性非固化橡膠,相鄰的孔出膠后,采用閘閥關閉相鄰注漿孔,再進行多次補充灌漿,確保無管空腔、裂縫滲水通道、橡膠止水帶的孔隙內全部填滿特種耐變形非固化橡膠材料,灌漿再到間隔2-3個的灌漿孔進行灌漿,相當于修復橡膠止水帶額功能。

          此灌漿需要有多年施工經驗的技術員和技術工人,設備員一同協作灌漿,因為是高溫加熱灌漿材料,施工的時候要做好防燙傷的安全防護,如果市政管廊內通風狀況不好,不能電加熱施工,或設備安裝到位以后,電加熱施工存在消防安全隱患的情況下,可以采用改性常溫橡膠非固化和特種水性環氧膠水復合的材料施工的工藝,沿伸縮縫(誘導縫、變形縫)人工用電鎬清理裂縫兩側,鑿除污損側面到原來堅實的基面,稍微擴寬裂縫,深度15-20厘米(根據結構的厚度來調整),寬度5-6厘米,用高壓水清理干凈浮渣、雜物、以及原來的無效堵漏材料,保持裂縫內干凈。

          用KT-CSS高強速凝雙快水泥配合抽管法沿裂縫封閉,采用針孔法灌注聚氨酯類混合液灌漿材料,臨時灌漿封閉施工縫內滲漏水,保持槽內干凈干燥,采用熱吹風烘干表面潮濕氣,涂刷改性環氧類界面劑,填塞改性常溫橡膠非固化和特種水性環氧膠水復合材料,再用熱風機吹,增加密封材料的粘接性能,再采用高快水泥膠泥封閉厚度在3厘米左右,封閉的表面要凹進去3-4厘米,再采用熱吹風烘干表面潮濕氣,涂刷環氧類界面劑,改性常溫橡膠非固化和特種水性環氧膠水復合材料,再用熱風機吹,增加密封材料的粘接性能,相當于修復橡膠止水帶。

          此工法施工需要有經驗的技術員和技術工人,設備員一同協作灌漿,把水堵住后,再在伸縮縫事先預留的凹進去的表面槽內填塞高觸變的聚硫密封膠或高彈性聚氨酯密封膠和橡膠類密封膠,根據現場情況來確定,用鐵皮做成“W”槽狀,用膨脹螺絲把它固定在施工好的伸縮縫兩側,再用密封膏封閉鐵皮槽和襯砌表面的接縫,此施工目的是增強施工縫中材料封閉強度和變形度,最后表面再在伸縮縫(誘導縫、變形縫)表面安裝不銹鋼的槽鋼,起到美觀的作用。

          特種非固化橡膠的粘結性能和抗變形性能非常優異,可以抗變形300%~400%。采用該材料整治的地下通道和地鐵車站的結構,一般都能滿足設計單位最初對結構的設計理念和要求。

          此材料在常溫下是膏狀,永遠不固化,有自愈合功能,在加熱到200°的時候就變成半液體流質狀態,流動度和可灌性增加,我們就是利用特種非固化橡膠的這個特殊的物理特性來進行灌漿的。采用了傳統的丙凝的灌漿堵漏的施工工藝,再配合上新型的特種非固化灌漿材料,利用特種非固化橡膠的物理特性來加熱,高溫灌漿的新工藝,采用堵漏的新技術,達到灌漿堵漏的目的。改性常溫橡膠非固化和特種水性環氧膠水復合材料,是適應低溫或消防嚴格要求的施工環境下的一種復合型材料。

          施工示意圖

          圖1-1 伸縮縫(誘導縫、變形縫)滲漏水治理工藝一

          圖1-2 伸縮縫(誘導縫、變形縫)滲漏水治理工藝二

          圖1-3 施工設備(水泥埋入式注漿嘴和注漿用閘閥)

          (二)、施工縫、結構裂縫、冷縫、斷裂縫處理

          治理目標

          采用針孔法對結構深層注漿,向裂縫(隙)中填滿KT-CSS系列特種低黏度耐水耐潮濕型改性環氧灌漿料,把水擠出結構的裂隙和空隙,恢復襯砌混凝土的密實度和結構整體性。

          治理工藝

          用微損的辦法——針孔斜側鉆孔法灌注低黏度耐水耐潮濕型改性環氧灌漿料,堵漏的同時補強加固。灌漿材料采用KT-CSS系列環氧灌漿料,這些材料固化快、無溶劑、黏度低,并有很強的粘結強度,讓有裂縫處的襯砌混凝土恢復形成一個整體,可防止因震動擾動變形破損再重新出現滲漏。

          圖2-1 施工縫、結構裂縫、冷縫、斷裂縫處理工藝(立面圖)如下:

          圖2-2 施工縫、結構裂縫、冷縫、斷裂縫處理工藝(剖面圖)如下:

          (三)、結構大面積滲漏水治理

          (1)滲漏水較大時,先灌注聚氨酯灌漿材料到結構背后止住水;然后再補充灌注低黏度耐水耐潮濕型改性環氧灌漿料,作補強加固。

          (2)對麻面滲水采用梅花型針孔灌漿法灌注低黏度耐水耐潮濕型改性環氧灌漿料,作堵漏和補強加固。

          (3)對無法灌漿的微細縫隙(縫隙在0.01 mm以下)滲漏部位,可涂刷水泥基滲透結晶型防水材料,讓滲透性強的結晶體填滿滲潮部位細小的滲水通道。

          (4)用以上三種方法恢復有缺陷混凝土的密實度和結構整體性,把水擠出二襯的裂隙和孔隙。再用水泥基類剛性抗滲砂漿噴涂或刮涂,增強結構的抗滲效果,起到防水、加固雙重作用。

          (5)管件、鋼筋頭等預埋件根部堵漏完成后,再開槽填嵌密封膠。

          圖3-1 穿墻剛管滲水治理方案示意圖

          三、地下綜合管廊堵水所用的主要材料:

          (一)KT-CSS高觸變密封膠

          采用丁晴橡膠、氯丁橡膠、丁基橡膠等具有不同功能的六種橡膠共混方式生產出專用防水膠泥材料,其相關技術指標如下:

          1.低溫零下40度不斷裂、有柔性且與基材粘結牢固。

          2.高溫90度不流淌,具備高觸變性和自身0.3MP強度。

          3.潮濕、干燥基面能保持持久粘結力,100%內聚破壞。

          4.酸堿鹽溶液浸泡后外觀無變化、延伸性大于40MM、質量變化不超過1%.

          5.自愈性強,

          6.具備0.8MP以上抗竄水性。

          7.無溶劑,環保無毒。

          8.自膨脹率10%左右。

          (二)KT-CSS-III特快型聚合物搶修砂漿

          KT-CSS-III特快型聚合物搶修砂漿每袋20公斤,內裝聚合物乳液5公斤(A組),干粉料15公斤(B組),使用時將A、B組分攪拌均勻,稠度100mm,初凝時間40min,終凝時間60min;一天抗壓大于10MPa,28天強度抗壓大于30MPa;1天抗滲壓力大于P10,28天抗滲壓力大于P15;1天粘結強度大于1Mpa,28天粘結強度大于1.2Mpa。

          (三)KT-CSS-IA型早凝早強高強灌漿料

          KT-CSS-IA型早凝早強高強灌漿料主要應用于隧道、礦井、大壩、地下巖體的注漿防水,搶修加固,與KT-CSS-VI型水中不分散灌漿料配合主要應用于巖體活動水和突水的堵漏,即先用KT-CSS-VI型注漿將水壓退,再用KT-CSS-IA型注漿,90min后凝固;使用時在一臺高速乳化分散機中先注入270公斤水,開動高速乳化分散機將1000公斤KT-CSS-IA型徐徐加入到高速乳化分散機中,加完后,再攪拌6-15分鐘,然后用壓漿泵將漿液壓進巖體、壓進隧道礦井結構混凝土或管片壁后、壓進疏松裂縫有缺陷的混凝土;性能指標:水料比0.27,初始流動度15秒、30分鐘流動度25秒,漿液高速乳化分散15分鐘后細度:小于0.05mm,初凝時間90min、終凝時間100min,4小時抗壓強度大于20MPa,28天抗壓強度大于90MPa;攪拌好的漿液必須在60分鐘內注漿壓完,否則漿液會迅速變濃,無法壓漿。

          (四)KT-CSS-WZ21高觸變雙組分聚硫密封膠

          (1)主要成份:液態聚硫橡膠、增塑劑。

          (2)產品外觀:A組份為白色勻質膏狀物;B組份為深褐色勻質膏狀物。

          (3)技術性能:

            適用期:≥2h 表干時間:≤24h

            下垂度:≤3mm 彈性恢復率:≥70%

            拉伸模量:≥0.2MPa 低溫柔性:-20℃

            密度:1.6±0.1g/cm3 質量損失率:≤5%

          (五)高滲透改性環氧防水注漿材料和粘結劑

          改性環氧界面粘合劑是為了改善不同材質間的粘結效果而研發的粘合劑,它具有粘結力強的性能,底涂能滲入混凝土毛細管或微細裂隙,固結后形成一定厚度的不透水增強層,既具防水功能又提高了該層混凝土的力學強度,耐戳穿力強。面涂可經受180度以上高溫并將混凝土和瀝青混凝土牢固粘接,其粘結強度和抗剪強度均在5MPa以上,性能遠遠超過改性瀝青乳液。

          性能指標

          高滲透改性環氧防水與粘接雙功能界面粘接劑的性能(Q/KH05-2006)

          序號

          試 驗 項 目

          單位

          技術指標

          1

          膠砂體的抗壓強度

          MPa

          ≥60

          2

          膠砂體的抗剪切強度

          MPa

          ≥30

          3

          凍融系數

          %

          ≥96

          4

          粘結強度 干/濕

          MPa

          ≥5/4

          5

          透水壓力比

          %

          ≥350

          6

          初始粘度

          mPa.s

          2.50~5.40

          注: 1、在南方使用的工程,施工方在材料抽樣送檢時可以不做凍融系數檢測

          2、施工前工程單位送檢必檢項目為序號2、4、5項

          (六)KT-CSS-3-II型水中膠凝高強灌漿料

          主要應用于隧道、大壩、地下巖體的驅水后防水加固。使用時將100kgII型與40-50kg水混合高速攪拌機(500立升,大于1000轉/分鐘,線速度10-20米/秒的高速攪拌機)攪拌均勻,然后用5MPa的壓漿泵將漿體壓進巖體、壓進隧道頂部、壓進酥松的裂縫的混凝土,當與水接觸時漿體不分散,隨著泵壓力的加大,水中不分散高強灌漿料漿體逐漸把水擠走到半徑20-50米以外。

          按0.45加水攪拌均勻后技術指標如下表

          序號

          項 目

          技術指標

          1

          凝結時間

          初凝 h

          2:10

          終凝 h

          5:00

          2

          抗壓強度 Mpa

          1d

          ≥10

          28d

          ≥30

          360d

          ≥40

          KT-CSS系列丙烯酸鹽灌漿料它是一種以丙烯酸鹽為主的灌漿樹脂,主要用于控制下水道水滲透、穩固和凝固疏松的土壤。

          由于它不含游離丙烯酰胺單體,它的LD50大于或等于5000,它的暴露毒性只有丙烯酰胺灌漿(AM)的1/100、N-甲基乙丙烯酰胺(NMA)的1/50,所以在美國和歐洲容許這類產品直接使用地下工程而不需要申請化學灌漿應用批準證書;它的低表面張力、低粘度:通常小于10CPS,讓它擁有非常好的可灌性;它的凝膠時間短,且可以準確控制;使它擁有非常好的施工性能;更重要的是它的固結體具有極高的抗滲性:滲透系數可達10-10m/s。非燃品,非暴物;不污染環境;聚丙烯酸鹽樹脂沒有毒性,不含游離丙烯酰胺;固結物具有很好的耐化學性能,可以耐石油、礦物油、植物油和動物油。

          四、環境保護措施

          施工中將多余廢料集中處理,所排污水均要達到國家排放標準。

          施工中產生的廢棄物,按照要求將其堆放到指定地點,不得隨意丟棄,保證施工環境整潔。

          五、防水堵漏加固工程質量標準

          經對地下綜合管廊結構背后進行鉆孔注超細早強快凝無收縮水泥基灌漿材料防水堵漏的同時又起到補強加固作用,再對地下綜合管廊結構內電纜溝的其他滲漏水裂縫以及裂縫進行化學灌漿防水堵漏和補強加固后,工程質量能達到國家標準《地下防水工程技術規范》GB50108-2008規定的二級防水工程質量標準要求。

          施工小結:我們采用以上綜合技術措施對武漢天河機場T3航站樓的城市地下綜合管廊的滲漏水進行了治理,經過18個月和2個雨季,治理效果優良,我們處理過的滲漏水沒有再在原處理部位滲漏過,從而證明我們的地下綜合管廊的堵漏技術是成功而有效的。

          材料與工藝的結合,是個發展和創新歷程,灌漿材料和密封防水材料隨時代的發展會層出不窮,我們相信,只要不斷努力探索,勇于創新,就一定能解決更多的地下工程滲漏水的難題,解決更多地下工程的滲漏水。

          六、參考文獻:

          1、陳小峰,朱旭,《地鐵隧道漏水原因分析及對策研究》。 科學中國人 2016-21。

          2、陳森森,城市地鐵堵漏施工綜合技術措施[J] 。不良地質體化學灌漿技術 2016.10,344-351。

          3、《地下工程防水堵漏應用技術》 (90年)姓名:沈春林 職稱:教授級高 級工程師。

          4、《中國化學灌漿的現狀與未來》蔣碩忠、鄧敬森2005年10月由長江出版社 出版。

          5、中國科學院廣州化學研究所主辦《廣州化學》,2002。Vol. 27。

          作者簡介

          陳森森:1973年5月出生,1994年高分子材料專業畢業,高級工程師,地下工程堵漏專家,長期在高速公路、鐵路隧道、地鐵隧道等地下工程從事防水堵漏、補強加固、回填灌漿和固結灌漿、帷幕灌漿工程施工。

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