装配式地下综合管廊节点防水密封技术优化实践

引言：城市地下综合管廊建设是国家新型基础设施建设的重要内容。随着装配式建造方式在管廊工程中的广泛应用,装配式管廊建设规模不断扩大。然而,装配式管廊在带来诸多优势的同时 , 节点渗漏问题也日益凸显。有学者调研发现 , 装配式管廊节点渗漏发生率较现浇管廊高出 20% 以上。究其原因 , 装配式管廊在构件连接、接缝防水等方面更为复杂 , 对节点防水提出了更高要求。因此 , 如何创新装配式管廊节点防水密封技术 , 提升管廊耐久性 , 已成为亟待解决的关键问题。

1 装配式管廊节点渗漏成因分析

1.1 结构应力与变形不协调

装配式地下综合管廊的结构特点 , 决定了其在受力和变形特性上存在一定的复杂性和特殊性。受外部环境影响 , 管廊结构在长期使用过程中 , 不可避免地会产生应力重分布和变形。然而 , 由于预制构件之间通过节点连接 , 容易导致节点处应力集中 , 刚度突变 , 从而引发一系列问题。同时 , 温度变化、基础不均匀沉降等因素 , 也会导致管廊结构变形 , 使得节点处防水材料受到拉伸、剪切等复杂应力作用, 长此以往, 防水材料性能逐渐退化, 最终引发渗漏[1]。

1.2 材料性能与施工缺陷

装配式管廊节点防水对材料性能有着较高要求 , 然而在实际工程中 , 受成本和工期等因素制约 , 部分施工单位可能存在材料选用不当 , 质量把控不严等问题 , 导致防水材料耐久性不足 , 施工质量不过关。此外 , 节点防水施工对操作工艺和施工环境有着较高要求 , 稍有不慎就可能埋下渗漏隐患。例如 , 基础处理不到位、接缝处理不规范、防水材料涂抹不均匀等 , 都会导致节点防水整体性能下降, 最终引发渗漏。

1.3 系统性防水设计缺失

目前 , 装配式地下综合管廊防水设计仍存在不足。一方面 , 设计人员对装配式管廊节点防水的重视程度不够 , 缺乏针对性的防水设计方案 ; 另一方面 , 即便进行了专项设计 , 也往往只注重单一节点或局部构造 , 忽视了管廊结构的整体性和系统性, 没有形成完整的防水体系[2]。

2 节点防水密封技术优化策略

2.1 结构自防水强化：从材料到构造的双重保障

针对装配式管廊节点渗漏问题 , 结构自防水是治本之策。混凝土作为管廊主体结构的基础材料 , 提升其自身的抗渗性能至关重要。在配合比设计时 , 应合理控制水灰比, 宜在0.35 以下; 选用优质的高性能减水剂, 以降低水胶比的同时确保工作性 ; 科学掺加矿物掺合料如粉煤灰、矿渣粉等 , 形成更加密实的混凝土结构。同时 , 对易发生渗漏的节点区域 , 可在混凝土中掺加抗渗纤维 , 如聚丙烯纤维 , 掺量控制在 0.8-1.2kg/m³ , 能够有效抑制混凝土开裂 , 提升抗渗性能。在构造设计上 , 应合理划分防水分区 , 在重点部位设置附加的防水层或防水涂料。如在顶板与侧墙连接处 , 设置 500mm 宽的 TPO 防水卷材附加层 , 与主体防水层搭接不小于 150mm ; 在底板与侧墙连接处, 涂刷聚合物水泥基防水涂料作为附加防水层, 涂层厚度不低于 1.5mm 。同时, 在易产生应力集中的节点区域适当增大钢筋保护层厚度, 配置密排箍筋, 以提升结构整体性, 抵抗变形引起的渗漏。双管齐下, 才能为节点防水筑牢坚实堡垒。

2.2 柔性密封体系优化：材料与工艺的协同创新

柔性密封是装配式管廊节点防水的重要屏障。传统的钢边止水带存在着柔韧性差、易锈蚀等缺陷 , 而新型高分子弹性体密封材料凭借其优异的变形适应能力和耐久性能 , 正成为防水密封的优选。以 TPE( 热塑性弹性体 ) 为例 , 其断裂伸长率可达 600% 以上 , 低温柔韧性达 -60^cC , 与混凝土的粘结强度可达2.5MPa, 能够有效吸收变形导致的应力 , 防止节点开裂渗漏。在嵌缝密封方面 ,采用改性硅烷聚醚 (MS) 密封胶 , 其扯断伸长率可达 350% , 粘结强度达 1.0MPa,固化后弹性佳, 抗老化性能优异, 与TPE 互补, 形成“柔中有刚、刚柔并济”的理想效果。施工工艺上 ,TPE 止水带采用预埋 + 穿拉连接的方式 , 在预制构件内预埋 TPE 止水带 , 现场浇筑节点处穿拉连接 , 搭接长度不小于 100mm 。而 MS密封胶的施工 , 对基面处理和涂胶厚度有着更高要求 , 基面需打毛、除尘并涂刷界面剂, 涂胶厚度严格控制在 6-8mm. 且需在胶体固化前进行压光、修整。只有材料、构造、工艺形成合力, 才能确保柔性防水持久有效。

2.3 全密封节点构造创新：从局部到整体的系统集成

BIM 技术的发展为装配式管廊节点防水提供了新思路。通过构件级 BIM 模型的精细深化设计 , 工厂预制阶段即可在构件连接处预留凹槽 , 并预埋防水填料, 避免了现场二次开凿的繁琐。同时, 利用BIM 技术对节点防水做系统性设计,形成全密封防水方案。如在顶板拼缝处, 设置 80mm 高的防水凸起, 内填发泡胶条密封 , 凸起周边采用 TPE 环形止水带 , 外包附加防水层 ; 在底板拼缝处 , 预制凹槽并填充柔性密封胶 , 基础层先刷防水涂料再铺贴防水卷材 , 卷材搭接缝用TPE 密封条封堵。BIM 模型还可对节点防水做碰撞检查, 及早发现”短板”环节,优化完善设计。构件在工厂预制时 , 严格按 BIM 模型放样 , 切实保证防水构造的留设到位。现场安装时, 利用BIM 模型指导定位和校验, 并做好成品保护, 确保整个系统的防水性能 [3]。由此形成事前预防、事中控制、事后检验的全过程防水质量管理链条, 为管廊防渗漏安全筑牢坚实保障。

2.4 施工工艺精细化控制：从工厂到现场的全流程管理

装配式管廊的防水质量 , 很大程度上取决于施工工艺的精细化控制水平。工厂预制阶段 , 应建立健全的生产工艺流程和质量控制体系。如引入数字化生产线 , 采用钢模翻模工艺 , 确保构件尺寸精度和表面质量 ; 推行生产责任制和首件制 , 落实自检、互检、专检“三检合一”, 及时发现和处理质量问题 ; 针对易渗漏部位 , 加密排查频次 , 必要时采用无损检测等先进手段 , 如在拼缝处采用渗透探伤剂检测微裂缝。现场施工阶段 , 应编制详细的防水专项施工方案 , 对防水材料、施工工序、质量标准等进行全面规定。施工过程中 , 应加强材料管理 ,严把原材料质量关 , 并做好复验记录 ; 狠抓工序管控 , 针对基面处理、涂刷防水层、细部构造等关键环节 , 落实“样板引路”制度 , 层层把关 ; 强化实测实量 ,防水层厚度、搭接宽度等重要指标必须满足设计要求 , 并形成完整的测量记录 ;做好成品保护, 避免后续施工对已完成的防水层造成破坏。同时, 充分发挥BIM和物联网等信息化技术的作用 , 对原材料、构件、人员等生产要素进行数字化管理 , 实现质量信息可追溯。建立装配式管廊防水工程资料管理系统 , 完善竣工图、检验报告、质量证明文件等电子化归档 , 为后期运维提供数据支撑。唯有从工厂到现场 , 对防水施工实施全方位、全过程的精细化管控 , 才能为管廊安全运行提供坚实保障。

3 工程案例分析

以某市地下综合管廊工程为例 , 全面阐释装配式管廊节点防水密封技术的应用实践。该工程全长 3.2km. , 采用装配式钢筋混凝土结构 , 覆土深度 2.5–5m 现浇节点段长度 6m. 预制节段长度 12m. 单仓断面尺寸宽 3.5m 、高 3m 。基于工程所处的地质水文条件 , 以及超长使用寿命的需求 , 建设单位高度重视管廊防水密封质量。

针对装配式管廊易发渗漏的特点 , 工程在节点防水密封方面大胆创新 , 系统采用了多项关键技术。一是结构自防水强化技术。混凝土采用高性能配合比 , 掺加聚丙烯抗裂纤维 , 设置 0.8mm 厚 TPO 防水卷材附加层 , 抗渗等级提升至 P12, 远高于规范要求 ; 二是柔性密封体系优化技术。管廊纵向拼缝止水采用TPE 橡胶止水带 , 现浇段与预制段连接面嵌缝密封采用 MS 弹性密封胶 , 材料断裂延伸率均在 400% 以上 ; 三是全密封节点构造。现浇节点顶板与预制节段顶板对接处 ,TPE 止水带环形设置 , 搭接长度 150mm , 止水带表面 200mm 范围内涂刷聚合物水泥基防水涂料作为附加防水层 ; 四是精细化施工工艺管控。预制构件生产严格执行首件制和实测实量制度 , 现场施工严格落实防水专项施工方案 ,TPE 止水带搭接长度偏差控制在 ±5mm 内 , 密封胶厚度偏差控制在 ±1mm 内。通过上述措施的协同应用, 有效解决了装配式管廊防渗漏难题。

工程竣工后 , 对管廊防水工程进行了为期 2 个月的蓄水试验 , 渗水量监测结果显示 ,96% 的监测点渗水量低于 0.1L/(m²⋅d). 其余监测点最大渗水量为0.18L/(m²⋅d) , 远优于 0.3L/(m²⋅d) 的设计控制值 , 节点渗漏得到有效治理。同时 , 工程还定期开展管廊内排水及水质检测 , 运行 2 年来 , 排水畅通 , 积水点较常规工艺减少 80% 以上 , 水质检测结果均满足排放标准。由此可见 , 该工程采用的装配式管廊节点防水密封关键技术 , 可显著提升管廊防渗性能和环境适应能力 ,保障地下管廊的安全耐久运行, 值得在同类工程中推广应用。

4 结语

装配式地下综合管廊作为城市地下空间开发利用的重要载体 , 对提升城市韧性和宜居水平具有重要意义。但受复杂环境影响 , 装配式管廊节点易发渗漏 ,制约其耐久性能发挥。对此 , 文章从材料、构造、工艺等角度提出了系统解决方案 , 强调结构自防水、柔性密封、全密封构造、精细化施工控制的有机统一 ,并通过工程实践验证了其可行性和有效性。展望未来 , 随着 BIM、物联网、大数据等新技术与装配式管廊的深度融合 , 节点防水有望进一步向智慧化、精细化方向发展 , 最终实现全生命期的高品质管控 , 为海绵城市建设和地下空间高质量发展提供坚实保障。

参考文献：

[1] 施 杰 . 装 配 式 地 下 综 合 管 廊 防 水 施 工 技 术 探 究 [J]. 城 市 建筑 ,2020,17(36):98-100.

[2] 吴会平 , 刘金鹏 , 卫田荷 . 预制装配式技术应用在综合管廊建设中的探讨 [J]. 城市道桥与防洪 ,2024,(10):315-318+M0029.

[3] 吴波 , 王汪洋 , 吴冬 , 等 . 城市地下综合管廊全密封防水技术 [J]. 地下空间与工程学报 ,2018,14(S1):6-11.