城市地下綜合管廊運營過程中防水質量檢測和分析

樂 藝，史代濤，王文超，王述濤，楊俊峰，古軍鋒

（河南高建工程管理有限公司，河南 鄭州 451450）

1 城市地下綜合管廊概述

城市地下綜合管廊多指修建于城市道路下方，呈單艙或多艙建設的隧道走廊式構筑物，其容納了兩種或以上市政管線及附屬設施。城市地下綜合管廊內集成了電力、通信、給水等多種市政管線，設有專用的檢修口、吊裝口、通風口、監測系統和附屬設施，實施“統一規劃、統一建設、統一管理”，被譽為21世紀新型城市市政基礎設施建設現代化的重要標志之一。城市地下綜合管廊節省了地下的寶貴空間資源，為城市的發展提供了一定的彈性，同時也為城市市政管線信息化建設創造了良好條件。隨著我國城市建設的迅速發展，地下綜合管廊作為城市地下管網的一種大斷面形式，已經成為一個城市不可分割的一部分。

近年來，我國城市建設了大量的地下綜合管廊，隨著時間的推移，我國綜合管廊將逐步從建設施工階段進入運營和維護階段，在運營過程中受施工中存在的質量問題、管線滲漏等因素的影響，地下綜合管廊防水層可能會出現滲漏水情況。已有的城市地下綜合管廊運營實踐表明，地下綜合管廊滲漏水、防水層失效是運營過程中面臨的突出問題，不僅危害了地下綜合管廊結構和周圍環境，嚴重時還可能影響到行車和洞內設施運行。故需要采取有效的措施檢測和評估地下綜合管廊運營過程中防水效果。

2 地下綜合管廊運營防水質量檢測技術相關研究

為檢測地下綜合管廊運營中防水層防水質量，需要采取合理的檢測分析手段。最初，人們主要靠簡單的人工巡查來檢測地下綜合管廊運營中防水層質量。近年來，隨著無損檢測技術的迅速發展，地質雷達、熱紅外成像、超聲檢測等多種無損檢測方法均已成功運用于地下隧道工程檢測中。通過分析對比現有檢測方法（紅外熱成像、地質雷達、聲波、電磁波）的優缺點，其中，熱紅外成像法有快速、無接觸、遠距離、范圍廣、簡單易見等優點，在防水檢測方面得到廣泛的應用。考慮地下綜合管廊需檢測防水鋪設施工中和后期運營中的防水質量，采用紅外熱成像方法檢測地下綜合管廊防水施工質量。

當被測物體表面存在裂縫或內部存在缺陷時（即防水施工質量存在缺陷），會改變熱量在物體內部傳導的路徑，進而在被測物體的表面形成不均勻變化的溫度分布場。由于利用紅外熱成像儀獲取被測物體表面溫度場分布情況，借助實時成像系統或軟件分析，可檢測出物體的內部缺陷位置、大小等。因此，只要先測試被測物體表面的溫度場，然后根據溫度場分布數據即可判斷被測物體內部是否存在缺陷。張亞琴等[1]研究確定了熱紅外成像技術基本原理及其應用范圍，明確指出熱紅外成像技術可用于建筑物外墻剝離層的檢測、防滲漏檢測、墻面屋面滲漏檢查等。楊銳玲[2]闡述了紅外熱成像技術無損檢測混凝土缺陷的原理和方法，為紅外熱成像技術無損檢測的應用提供了一定的依據。李勝[3]研究了紅外熱成像技術在公路隧道中檢測的應用，并給出了數值模擬，在一定程度上促進了紅外熱成像技術在防水檢測方向的發展。目前，國內外諸多學者對紅外熱像法在建筑防水層質量控制方面的應用進行了研究[4-7]。文章在上述研究基礎上開展了城市地下綜合管廊運營過程中的熱紅外成像法檢測，全面評估了地下綜合管廊運營過程中防水質量。

3 工程案例

某市民公共文化服務區地下空間包括地下綜合交通系統及地下停車、地下步行商業等系統，項目分三層開發，自上而下分別為地下步行商業空間、地下交通環路和地下綜合管廊，三層地下空間合并建設，地下綜合管廊位于最底層。地下綜合管廊建設長度為1031m，分為三段。其中，創安路段總長度為397m，結構埋深13.8m；傳媒北路地下空間工程總長度為400m，結構埋深約18m，結構寬度最寬60m，結構高度為17.4m；雪松路地下空間段總長度為234m，埋深約12m，寬度為20.2m，結構高度為7.25m，凈高5.25m。地下綜合管廊采用鋼筋混凝土剪力墻結構，分兩孔設計，雙向四車道，通過支線與道路兩側地下室連接。防水等級Ⅰ級，結構防水采用3mm改性瀝青防水卷材。

施工中為保證防水質量，防水卷材選用目前國內品質優秀的濕鋪自黏聚合物改性瀝青防水卷材，該卷材具有穩定性好、強度高、可操作性強等優點，其主要參數為可溶物含量2100g/m2，撕裂強度300N，耐高溫70℃，2h無位移、流淌、滴落，耐低溫-25℃。為檢驗運營過程中地下綜合管廊防水質量，文章選擇2個不同地下綜合管廊施工段，對這2個施工段進行運營過程中防水質量檢驗，每個施工段分別測試6個月，根據6個月內溫度場變化判斷運營過程中防水質量變化，據此評價防水質量是否滿足要求。

4 防水檢測方案

4.1 檢測原理

地下綜合管廊防水質量如果滿足要求，防水較均勻，如圖1（a）所示，則其溫度場的入射波和反射波也較均勻，在其表面形成的溫度場是均勻的。地下綜合管廊一旦發生防水裂紋、空鼓等現象，裂紋就會滲水，空鼓處就會存在聚集氣泡等，防水質量存在的問題會改變熱量在地下綜合管廊表面傳導的路徑，如圖1（b）所示。入射波和反射波在防水質量有問題的位置會形成不均勻入射和反射，進而在被測防水層的表面會形成不均勻變化的溫度分布場。

圖1 熱紅外成像檢測原理

利用紅外設備獲取防水層表面溫度場分布情況，同時借助其他輔助設備及分析方法，就可以檢測出防水質量缺陷部位。在運營過程中選擇合理的時間測試紅外熱成像圖，根據溫度場熱成像圖隨時間變化規律，判斷運營過程中地下綜合管廊防水質量變化。該工程檢測使用FLIR高級紅外熱像儀檢測，紅外分辨率達320×240像素，檢測溫度范圍為-20～120℃，熱靈敏度＜0.03℃，波長范圍為7.5～14.0μm，可滿足該工程檢測。

4.2 評估依據

采用紅外熱成像儀獲得運營過程中溫度場分布熱成像圖，根據溫度場熱成像圖所測部位的最大溫差隨時間變化的規律，判斷地下綜合管廊防水工程運營過程中施工質量發生問題的時間、位置。如果溫度場所顯示最大溫差不隨時間顯著變化，即溫度場較均勻，則運營過程中防水質量保持良好；但如果溫度場不均勻，所顯示最大溫差隨時間顯著變化，則能判斷施工質量有問題。

4.3 檢測施工段

選擇2個地下綜合管廊斷面，其中一個是防水質量良好段，另一個是防水質量存在隱患部位，其中檢測段大小均為48cm（高）×41.6cm（寬）。

5 檢測結果

5.1 溫度場變化

根據對兩個地下綜合管廊斷面的熱紅外測試結果，運用MATLAB軟件得到每個測試斷面內的溫度場云圖。防水質量良好段隨時間變化的溫度場云圖如圖2所示，防水質量隱患段隨時間變化的溫度場云圖如圖3所示。

圖2 防水質量良好段溫度場云圖（單位：℃）

由圖2可知，防水質量良好段溫度場比較均勻，每個測試段內溫差較小，對比圖2可知，溫度場隨時間變化也表現的比較均勻。由圖3（a）可知，防水質量隱患段剛施工完成時溫度場比較均勻，然而施工90d后，溫度場逐漸不均勻，施工完成后180d，溫度場顯著不均勻，形成中間的低溫條帶，對比圖3可知，防水質量隱患段由初期的均勻逐漸變得不均勻。

圖3 防水質量隱患段溫度場云圖（單位：℃）

5.2 最大溫度差

根據對防水質量良好段和防水質量隱患段的熱紅外測試結果，每個測試段內最大溫差隨時間變化如圖4所示。

由圖4可知，防水良好段最大溫差均在1.1～1.4℃，而防水隱患段在施工完后60d內溫差在2.4～2.8℃，然而施工完后60～120d內，溫差由2.8℃升至22.6℃，這說明在這段時間內，防水層開始滲水，使溫差逐漸增大。

圖4 最大溫差隨時間變化曲線

5.3 檢測結果分析

基于防水質量良好段和防水質量隱患段的溫度場云圖、溫度等值線圖和最大溫差等檢測結果可知，防水質量良好段溫度場云圖較均勻、等值線變化不大、溫度差較小，而防水質量隱患段在施工完成后60～120d則呈現出溫度場云圖變化不均勻、等值線變化劇烈、溫度差較大等特征，這說明地下綜合管廊運營過程中存在一定的隱患部位。

6 結束語

綜上所述，通過開展城市地下綜合管廊運營過程中防水質量的熱紅外成像法檢測，選擇防水質量良好段和防水質量隱患段進行熱紅外檢測，可得到兩段溫度場云圖、溫度等值線圖和最大溫差隨時間變化曲線。通過對比兩段溫度結果，可得到防水質量良好段和隱患段的溫度場對比結果以及運營過程中滲水時間等，可達到全面評估地下綜合管廊運營過程中防水質量的目的。