地下綜合管廊工程變形縫的設置與應用

吳 騫

（上海建工五建集團有限公司，上海 200063）

0 引言

管廊變形縫處的防水工程是管廊防水工程的重、難點，變形縫處極易產生滲漏水情況，施工質量也難以保證，容易產生質量缺陷。關于地下結構側墻變形縫的處理方法，GB 50108-2008《地下工程防水設計規范》推薦了外側采用背貼式橡膠止水帶、中間設置中埋式鋼邊橡膠止水帶，側墻上沿豎直方向預埋有多根填充有牛油的無縫鋼管。但受制于牛油自身條件的限制，一旦發生沉降不能及時進行修補，造成變形縫的泄漏。

1 工程概況

本溪市威寧大街地下綜合管廊工程，位于太子河新城地區，管廊為東西走向貫穿太子河新城，西起沈本產業大道，東止于太子河梁家大橋，建設總長度約 6.22 km。

本工程綜合管廊標準段采用平行三艙布置形式，分別為電力艙、綜合艙、燃氣艙；電力艙凈高 3.55 m，凈寬 1.8 m，綜合艙凈高 3.55 m，凈寬 4.3 m 燃氣艙凈高 3.55 m，凈寬 1.6 m。管廊標準段平面效果圖如圖 1 所示。

圖1 管廊標準段平面效果圖

2 采用先進管廊變形縫節點的三維 BIM 模擬設計技術

本次威寧大街地下綜合管廊入廊管線種類較多，管道斷面尺寸較大。根據規劃要求，本次建設范圍位于道路北側預留的綠化控制帶內，綠化控制帶寬度為 10 m。為減小基坑寬度，降低施工過程中對綠線以外用地的臨時侵占，管廊斷面采用燃氣艙與電力艙上下重疊布置的方案。該斷面雖然有效縮短了管廊的寬度，但是直接增加了管廊通風口、投料口、引出口等主要節點的設計難度。特別是下層電力艙，如何確保電力艙通風效果、為電纜進出提供可靠的通道是本次管廊設計中主要難點之一。

上述節點的設計中引入了先進的三維 BIM 設計技術。對于設計人員提出的各種節點方案，通過采用三維設計技術，逐個排除各方案中實施性較差的方案，并將可行的方案進行優化組合，確保各節點人流、物流通道的通暢以及管線交叉方案合理可行，實現最優化設計（見圖 2）。

圖2 管廊三維 BIM 設計展示圖

3 變形縫應用與構造節點優化

3.1 變形縫的應用分析

3.1.1 變形縫設計考慮因素

1）釋放溫度應力。當構筑物長度超過一定限度時，為了避免因為溫度變化產生的內應力導致開裂，需要設置變形縫。

2）避免不均勻沉降導致的開裂。地下結構施工完成后，由于地基土的再固結或者不均勻沉降，構筑物內部將產生附加應力，使構筑物產生豎向錯動導致結構開裂，此時需要設置變形縫緩解這一問題。

3）緩解地震引起的開裂。由于地震作用力下，構筑物內部可能存在相互擠壓、拉伸、沉降造成破壞開裂，變形縫的設置可以緩解這一現象。

3.1.2 變形縫間距設置

根據 GB 50838-2015《城市綜合管廊工程技術規范》第 8.6.1 條，綜合管廊變形縫設置間距不宜＞30 m。

綜合考慮以往地下結構設計經驗，本工程的變形縫間距根據線路中節點設置及溶洞位置考慮，一般取為 25～30 m。

3.2 變形縫構造節點優化

3.2.1 變形縫防水構造設計優化

變形縫防水為防水工程中的重點。根據 GB 50108 -2008《地下工程防水技術規范》，本工程除了全包防水外，另設附加防水加強層及中埋式鋼邊止水帶，止水帶斜向布置：可以使滲水路徑變長，有效防止滲漏水（見圖 3、圖 4）。

圖3 埋式止水帶與外貼防水層復合使用（單位：mm）

圖4 底板變形縫節點圖（單位：mm）

3.2.2 預埋鋼筋套管設計優化

把變形縫處變為類似鉸接節點，釋放了彎矩內力的同時，承擔部分剪力。控制管廊的豎向沉降在一定范圍內，不至于造成較大的沉降差，導致變形縫的滲漏（見圖 5）。

圖5 預埋鋼筋套管設計圖（單位：mm）

4 變形縫關鍵技術研究

管廊變形縫處結構完全斷開，采用背貼式止水帶、中埋式止水帶、閉孔泡沫板、無縫鋼管內套鋼筋、抗微生物雙組份聚硫密封膏、黏聚合物改性瀝青防水卷材、聚氯乙烯（PVC）耐根穿刺防水卷材等施工措施進行地下綜合管廊變形縫的施工。

4.1 變形縫止水帶施工技術

在變形縫處墊層混凝土施工完成后，在墊層上通鋪一層 3 mm 自粘改性瀝青防水卷材，然后再通鋪一層，寬度為 1 m 的加強層，變形縫左右 200 mm 為空鋪，澆筑 50 mm 細石混凝土作為保護層。底板施工時在鋼筋綁扎完成后在保護層上平鋪一條背貼式止水帶，止水帶上放聚乙烯發泡填縫板，結構壁厚中間放中埋式鋼邊橡膠止水帶，底板鋼邊止水帶兩側上傾角 15°～20°，側墻止水鋼板與中埋式鋼邊橡膠止水帶采用鉚釘連接，在二者中間添加 1.5 mm 厚丁基橡膠膩子薄片，接縫處為 50 mm 寬，在鋼邊止水帶上放聚乙烯發泡填縫板至結構面 50 mm，上面放 50 mm×50 mm 抗微生物雙組份聚硫密封膏。側墻做法與底板基本相同，結構完成后進行卷材防水，然后側墻采用 60 mm 厚聚苯乙烯泡沫板作為保護層，頂板結構完成后做防水卷材施工，在卷材上在附加一層聚氯乙烯（PVC）耐根穿刺防水卷材，在側墻處向下搭接 500 mm，然后采用 50 mm 厚 C 20 細石混凝土作為保護層施工（見圖 6、7）［1-4］。

圖6 變形縫背貼式橡膠止水帶

圖7 變形縫中埋式橡膠止水帶

4.2 變形縫預埋鋼筋套管內填充牛油技術

側墻預埋Φ32×3.5 無縫鋼管L=300（單側），橫向以中線為準左右 50 mm 各一根，豎向間距 400 mm，鋼管內填滿牛油，采用長 600 mm 直徑為 22 鋼筋伸入鋼管內 250 mm。

將側墻所需的無縫鋼管、橫梁及鋼管內填滿牛油備用；根據側墻上左、右兩排所需的無縫鋼管的位置特點，在空地將每兩根已充滿牛油的無縫鋼管與一根充滿牛油的橫梁進行焊接，每兩根充滿牛油的橫梁用一根充滿牛油的鋼管進行焊接，并在端部橫梁焊接預留鋼管，使無縫鋼管、橫梁及鋼管處于三項連通狀態，運至施工現場備用；預埋止水鋼板，將預埋止水鋼板按設計位置與構件結構鋼筋焊牢，然后支模板，進行第一階段混凝土澆筑。

第一階段混凝土澆筑結束后，將預制好的內充牛油的處于三項連通狀態的無縫鋼管、橫梁和鋼管按照施工要求放在指定位置，開始第二階段的澆筑；進行混凝土的養護，待達到一定的強度后，進行下一步的施工工序；當墻體一側出現沉降時，將離發生沉降位置較近一側的預留鋼管的鋼筋綁帶打開，并連接電泵，通過電泵的能量將預留鋼管內的牛油補償到發生沉降位置處的無縫鋼管內，實現主動補償牛油，從而保證鋼筋的伸縮，進而減小進一步的沉降；混凝土澆筑完成后管廊在變形縫處側墻有受力作用但是不固定，能有效地控制結構變形縫處沉降形成裂縫等問題（見圖 8）。

圖8 側墻無縫鋼管連接效果圖

5 結語

本次采用先進管廊變形縫節點的三維 BIM 模擬技術及現場施工外貼式、中埋式多道止水設施，同時利用閉孔泡沫板、無縫鋼管內套鋼筋并填充牛油等措施，并放置有鋼筋，使變形縫變成類似于鉸接節點結構，可以釋放彎矩內力并提供部分剪力；將兩根無縫鋼管用一根橫梁進行連接，并用鋼管將所有橫梁進行連通，使無縫鋼管、橫梁及鋼管處于連通狀態，同時均充滿牛油，可以實現鋼筋的伸縮，從而控制了管廊側墻的豎向變形量，使管廊的豎向沉降控制在一定范圍內，不至于造成較大的沉降差，造成變形縫的滲漏；將塑料管兩端連接電泵。當一側墻體發生沉降時，通過電泵提供動力，將塑料管內的牛油充入到發生沉降位置處的無縫鋼管內，實現補償式供給，以達到主動控制的目的。

通過變形縫的優化設計降低了重載交通下巖溶地區地下管廊的沉降敏感性，確保了工程的良好工作狀態，解決了地下綜合管廊工程變形縫處防水問題以及結構差異沉降引起結構裂縫等施工難點，滿足了管廊施工主體結構沉降及防水需求。Q