装配式涵洞防水失效原因及设计.doc

装配式涵洞防水失效原因及设计摘要：装配式拱形涵洞采用钢筋混凝土标准节段通过工厂集中预制、养护运至现场就位后采用弯螺栓进行环向和纵向连接，涵洞底板采用钢筋混凝土现浇带连接，使预制构件铰接成整体，从而形成埋置于路堤或地下的用于通行、过水的拱形构造物。关键词：装配式、涵洞、防水、原因、设计一、前言公路在途经跨越沟谷、河渠、人行便道、机耕便道时，常常需要修建各种横向排水、行人构造物，最常见的有圆管涵、盖板涵、箱涵、拱涵、倒虹吸等。按广义涵洞的使用对象来划分，可以分为涵洞和通道，前者主要以排水为目的，后者以横向过人、动物、车辆等为主，兼顾季节性排水功能。涵洞防水是一项综合性、实用性很强的工程技术，对公路工程涵洞的使用功能起着至关重要的作用，防水性能的好坏决定了涵洞结构稳定、外观质量、耐久性以及台背路基的稳定性问题。本文笔者就对装配式涵洞防水失效原因及设计问题进行简要的分析，以期确保在今后的工作中提供帮助。二、装配式涵洞防水失效原因分析涵洞防水失效的原因不是单方面的，是综合因素造成的，从技术上来讲，主要有防水方案的设计、防水材料的选择、防水工程的施工和养护等4个方面原因。1、设计原因涵洞形式的选择不当，如压力涵和无压力涵的断面型式、混凝土强度、钢筋配置等不合理，以及接缝防水处理方案不能满足要求等；涵洞位置坐落在地下水位较高或泉眼较丰富的地段，而且没有有效的基底处理方案和措施，容易导致基底或洞口铺砌冒水；防水设计过于简单笼统，防水方案单一，现行的防水方案中大多数采用沥青麻絮和油毡；涵洞填土很高使涵洞承受很大的土压力，而设计的钢筋混凝土强度不能满足实际要求，导致混凝土出现裂纹形成渗漏渠道。2、材料原因涵洞防水材料通常有防水混凝土、沥青、油毡等。防水混凝土材料不能满足要求，导致防水能力下降；沥青高温液化，低温脆裂，粘结能力差，容易脱落和老化；油毡质量差，含油量少，而且本身的粘结力差，无法有效阻止渗漏的发生。3、施工原因显然，防水施工是保证涵洞防水的关键因素之一。由于防水混凝土配比不准确或施工控制不严导致防水能力下降，特别是倒虹吸；沥青麻絮熬制时间过短使沥青与麻絮没有充分黏附，或熬制温度过高使沥青老化散失粘结力；沥青和防水砂浆灌注、沥青麻絮填塞不密实；施工前没有将黏附的基层面清理干净，使黏附的基层面与防水材料无法充分粘贴，造成脱落。4、养护原因混凝土的养护质量直接影响到混凝土的防水性能，特别是防水混凝土，养护温度、湿度、时间都是最重要的直接因素。另外，引起混凝土表面形成裂缝的另一个重要因素是风，这是混凝土养护中最容易被忽视的。在涵洞的使用过程中，没有及时观察涵洞的渗漏发生隋况，没有及时对渗漏部位进行修复，即没有有效的防水养护措施，听之任之，导致涵洞渗漏不断扩展。三、防水设计问题分析涵洞防水设计并不是针对某一固定部位，而是整座涵洞所有可能发生渗漏部位的防水设计。由于沉降缝、施工缝和其它构造节点是防水设计和施工的薄弱环节，这些部位的防水设计在涵洞防水设计中占有重要的位置，因此在设计中应尽量不设或少设。1、接缝防水设计这里所讨论的接缝主要指的是圆管涵和圆管倒虹吸的管节接缝。按接缝形式分为平口接缝和企口接缝，前者用于普通圆管涵，后者用于倒虹吸。平口接缝用热沥青麻絮填塞，然后用热沥青填充或全部填满热沥青麻絮，最后用涂满热沥青做粘合剂，采用三油两毡或八层防水纸粘贴防水。当防水要求很高时，接缝外也采用钢筋混凝土箍接头，不仅提高了接缝的防水性能，而且增大了纵向刚度。企口接缝通常填塞沥青麻絮，缝内填充防水水泥浆(可适量添加膨胀剂)或石棉沥青，也可完全填满热沥青麻絮，接缝外同平口缝一样处理。2、沉降缝防水设计涵洞沉降缝是一道道从顶部到基底断开的通缝，一般设置在施工缝，是防水的最薄弱位置。沉降缝防水设计主要分为基础和涵身两部分，基础衬边以下填嵌沥青木板或沥青砂板，也可用黏土填入捣实，并在流水面边缘用1：3掺加膨胀剂的水泥砂浆填塞，深约15cm；也可以在基础部分的沉降缝填充1：3掺加膨胀剂的水泥砂浆，并在基底顶部5cm范围内填塞热沥青麻絮。基底以上沉降缝的防水处理可参照施工缝处理。3、施工缝防水设计涵洞施工缝分为纵缝和横缝，前者为预制顶板与涵身的接缝，后者为涵身的施工缝和预制顶板间的拼接缝。涵身的施工缝填塞沥青麻絮，对外观要求较高的通道内侧可用防水砂浆钩缝深5cm，钩缝砂浆顶低于表面12mm，即施工缝内侧做凹缝处理，而外侧防水可采用三油两毡或八层防水纸。施工缝防水还可以设置钢板(橡胶)止水带，其原理都是延长渗水线路，等于加大了混凝土的厚度以有效防水，但对防水要求较高的建议采用外贴式止水带与中埋钢板(橡胶)复合使用，其中以遇水膨胀胶条或腻子条与中埋钢板(橡胶)复合使用最佳。预制板与墙身及预制板之间的施工缝可以填充防水砂浆或沥青麻絮，外侧敷设三油两毡或八层防水纸。如果涵顶采用防水混凝土刚性防水时，可与该防水层同时浇注防水混凝土，不必独立进行防水设计。支模孔是支设模板时贯通墙身的拉杆留下的，必须将拉杆取出，否则将锈蚀膨胀破坏墙身，支模孔通常用沥青麻絮填充，由于支模孔小，所以容易填充密实，内侧用防水砂浆填塞，外部敷设10cm10cm的三油两毡。4、防水层设计目前涵洞防水层设计主要形式有2种，涂刷热沥青和防水混凝土刚性防水层。各种钢筋混凝土涵洞基础以上的涵身及端墙均涂刷2层热沥青，每层厚度11.5mm。对防水要求较高的通道或明涵，可在涵洞顶板设置2cm厚防水砂浆或46cm防水混凝土。刚性防水层主要是板顶表面上铺50mm厚细石混凝土，内放200双向钢筋网片1层，所用混凝土中可加入适量微膨胀剂、减水剂、防水剂等，以提高其抗裂、抗渗性能。这种防水层比较坚硬，能承受一定的压力，起到保护屋顶的作用，而且使整个涵洞预制盖板有较好的整体性。由于防水层埋在土中，因温度变化而引起的热胀冷缩很小，所以不易产生裂缝，使用寿命也较长，比涂刷热沥青有更好的防水效果，但造价比较高，而且要注意由于涵洞整体变形引起的不规则裂缝造成刚性防水的失败。对工期要求紧迫的涵洞也可采用柔性防水卷材进行防水，施工速度快，但不适合明涵顶部防水，且造价比较高。5、防水材料的选择对防水要求较高的涵洞可采用防水混凝土，充分发挥混凝土自身防水性能，如倒虹吸。防水混凝土通常掺有膨胀剂，因为膨胀混凝土在硬化过程中产生体积膨胀，使混凝土内部产生压力和压应变，补偿了各类收缩变形，抵消或部分抵消了相应的拉应力，从而提高了混凝土的抗裂性。同时由于水泥胶凝物质的水化作用，有效地改善混凝土的微观结构，从而提高了混凝土的抗渗性能。倒虹吸的防水混凝土设计时不仅应考虑管内的水压力，而且要充分考虑涵管的埋置深度，并以此来确定防水等级。防水砂浆一般用于填充各种缝或钩缝，也是利用其微膨胀原理来提高填充密实，从而增强其防水性能。四、结束语从目前的公路现状可以发现，公路建设和管理单位对涵洞的防水设计、施工、养护并没有引起足够的重视，仍然认为涵洞防水是一劳永逸的，即防水施工完成后便再也不用养护管理的思想。实际证明，现有的公路涵洞渗漏非常严重，如果不能引起重视，必将大大缩短了涵洞的使用寿命。因此，在设计涵洞防水问题上，必须为涵洞设置防止开裂、多道设防、刚柔结合的设防体系，并贯穿于设计、施工和养护的全过程，确保涵洞工程的防水