水池伸縮縫滲漏修復措施探究

貝震宇

（上海環境工程設計研究院有限公司，上海 200072）

混凝土是以水泥為膠凝材料，砂石為骨料，與水按一定配合比組成的復合材料，必要時還可增加外加劑和礦物摻合料改善性能?；炷连F在廣泛應用于土木工程領域。

混凝土凝結硬化的過程主要反應是水泥的水化反應。水泥水化反應的過程包含了物理化學反應，反應過程中會產生水化熱，造成混凝土內部和表面溫差，水化反應過程中混凝土體積還會產生收縮，后期在建構筑物使用過程中混凝土也會因外界溫度和濕度的變化產生伸縮，伴隨著混凝土的伸縮，混凝土表面和內部會形成細微裂縫。特別是商品混凝土和機械化泵送工藝在工程中的使用，隨著水灰比增大，砂率提高，水泥用量增加，澆灌速度加快，工程上混凝土裂縫增多?；炷两Y構的裂縫是不可避免的，但其有害程度是可以控制的[1]。

根據建設經驗在混凝土結構中采用永久性變形縫，控制和減少混凝土因變形產生的內力，從而避免有害裂縫，保證建構筑物的美觀和耐久性[1]。特別是水池這一類的構筑物，裂縫影響其耐久性，嚴重時甚至直接影響使用功能。

根據CECS138—2002《給水排水工程鋼筋混凝土水池結構設計規程》（以下簡稱《規程》）第7.1.3 條，鋼筋混凝土水池平面尺寸較大時應設計適應溫度變化的伸縮縫，第7.1.3 附注2 明確“當在混凝土中加摻合料或設置混凝土后澆帶以減少收縮變形時，伸縮縫間距可根據經驗確定”[2]。

實際工程中發現，預留的永久變形縫施工中經常出現問題，常常成為一個主要的滲漏點。近年來在工程設計中常采用混凝土外加劑和施工后澆帶或膨脹加強帶相結合，可以加大水池的伸縮縫最大間距，可以做到少設縫，甚至不設縫。

1 工程概況

某環保項目中污水系統1#池、2#池外輪廓尺寸相同，均為21.95 m×69.05 m，為室外露天半地下水池。水池底板面標高比室外地面低4 m，池頂高出室外地面4.85 m。2 個池體內部按功能不同分成若干個小水池，2個水池之間設9 m 寬設備通廊，2 個水池結構獨立。池壁厚度為650 mm，池底筏板厚度為900 mm，采用灰土擠密樁做地基處理，并設置了500 mm 厚的褥墊層?；炷翉姸鹊燃塁40，抗滲等級P10，抗凍等級F200。場地內地下水位在地面以下40 m。

1#池和2#池平面尺寸均超過了《規程》第7.1.3 條的限值，特別是縱向超出限值較多。設計單位在縱向設置了一道變形縫將水池一分為二，伸縮縫每側長度不超40 m；另外每一段分別居中設置一道2 000 mm 寬的膨脹加強帶；橫向居中設置一道2 000 mm 寬的膨脹加強帶。水池膨脹加強帶和伸縮縫平面布置如圖1 所示。永久伸縮縫寬度為30 mm，底板做法如圖2 所示，側壁做法如圖3 所示。

圖1 水池平面圖（單位：mm）

圖2 底板伸縮縫詳圖（單位：mm）

圖3 太陽能板在屋頂的安裝實拍圖

圖3 壁板伸縮縫詳圖（單位：mm）

2 個水池均于2020 年10 月開始施工，在2021 年1 月結構施工完畢。項目現場在11 月中旬以后進入冬季施工。11 月中旬到12 月上旬屬于初冬期，平均氣溫大約在為0 ℃左右，最低氣溫約-5 ℃。在12 月中旬至次年2 月中旬為嚴冬期，平均氣溫在-5 ℃左右，最低氣溫-10~-15 ℃。在施工時現場采取冬季施工措施：使用硅酸鹽水泥，在混凝土中加抗凍早強劑，控制入模溫度，搭設棚內生火，混凝土澆筑完成后及時覆蓋塑料薄膜和棉被來保溫保濕。

2 滿水試驗

水池結構完工后，根據GB 50141—2008《給水排水構筑物工程施工及驗收規范》第6.1.4 條“水處理構筑物施工完畢后必須進行滿水試驗”[3]做滿水試驗，滿水試驗合格后方可進行防腐、防水的施工。因單體池容約12 000 m3，按計劃先對1#水池進行滿水試驗，再將水導到2#水池做滿水試驗。單池滿水試驗分3 次注水，第一次加水高度2 m，第二次加水高度3.5 m，最后加至池壁頂部。試驗中發現2 個水池均有漏水情況，滲漏部位主要集中在的池壁底部施工縫部位、伸縮縫部位，另外池壁局部也有滲漏現象。

3 滲漏原因分析和修補方案

3.1 滲漏原因

3.1.1 池壁底部施工縫

池壁底部施工縫做法如圖4 所示。造成此處滲漏應該是混凝土2 次澆筑的結合面，施工時處理不到位造成的，主要原因如下。

圖4 施工縫做法（單位：mm）

（1）施工縫沒有鑿毛，殘渣、雜物沒有沖洗干凈。

（2）澆筑上層混凝土前沒在施工縫上鋪設一層水泥漿。

（3）該部位鋼筋過密，施工時混凝土未振搗密實。

該部位采用注漿法修補。利用空氣壓縮機將聚氨酯堵漏劑注入裂縫，堵漏劑在壓力作用下順的裂縫流動，遇到裂縫中的水分會產生聚合反應，發生膨脹并與混凝土緊密結合，從而將裂縫密實封閉。

3.1.2 池壁

池壁裂縫屬于工程中經常遇到的常見病，主要由于混凝土水化反應產生的內外部溫差和收縮，以及部分未參與水化反應的水分蒸發引起的。這個項目又牽涉到了冬季施工，雖然采取了冬施措施，但依然不能避免裂縫的產生。如果采用了氯化鈣做速凝劑還會增加混凝土的收縮量，反而對防止裂縫不利。

池壁裂縫同樣采用注漿法修補。注漿孔必須沿裂縫走向在兩側交叉布置，鉆孔要避開受力主筋，且應斜穿過裂縫，進入池壁深度為結構厚度的1/3~1/2，孔間距不大于500 mm，孔徑為20 mm，斜孔傾角45°。

3.1.3 伸縮縫

伸縮縫是為防止水池由于氣候溫度變化（熱脹、冷縮），使結構產生有害裂縫，在水池結構通長預留的一條構造縫，使水池在使用中可沿長度方向做水平伸縮。伸縮縫處防水主要依靠橡膠止水帶。橡膠止水帶的質量及其安裝質量決定這個節點功能能否達到設計要求。本項目設計采用止水帶為B-P-400*10，要求其性能應滿足GB18173.2—2014《高分子防水材料 第2 部分：止水帶》[4]的指標，止水帶用鋼板與混凝土內鋼筋固定，做法按照10J301《地下建筑防水構造》[5]，如圖5 所示。

圖5 止水帶固定做法

根據現場沉降觀測記錄，在施工及滿水試驗過程池體基本無沉降，伸縮縫兩側沒有沉降差。止水帶不應存在因沉降過大而被拉扯破壞的現象。通過實地查看，伸縮縫處外觀問題如下。

（1）池壁伸縮縫不在同一垂直線上，明顯扭曲。

（2）伸縮縫表面密封膏已不存在，縫內填充的閉孔性聚乙烯塑料板外露并已經破碎。

（3）本應居中的橡膠止水帶竟然在局部位置有外露現象。

由此推斷漏水原因主要是因為伸縮縫內預埋橡膠止水帶固定不規范，在混凝土澆筑振搗時止水帶發生了錯位，止水帶與混凝土之間不再閉合，可能存在滲漏通道。特別是池壁較高，自池底施工縫到池頂一次性澆筑，流動混凝土側壓力很大，將整個側壁伸縮縫壓變形，造成混凝土硬化后止水帶兩側在混凝土中的錨固長度不足。池壁伸縮縫的模板支撐有問題，不能抵抗混凝土澆筑和振搗時產生的力，止水帶可能在流動混凝土的壓力下發生翹曲，其受力狀態與設計不符，在使用中受水壓力可能撕裂。由此可以確認中埋式橡膠止水帶已經失效，為保證水池使用功能必須采取措施，需用其他材料替換已失效的止水帶。

因項目位于隴西黃土高原的西部，②層黃土狀粉土具有濕陷性，濕陷等級為Ⅳ級自重濕陷性，雖然已經過地基處理消除了濕陷性，但伸縮縫在使用中一旦滲漏仍會產生嚴重的后果。因此建設單位聘請了專業單位設計了修補方案，并組織專家對補漏方案進行了反復論證。推選方案共有以下2 種。

3.2 擬采取方案

3.2.1 方案一

采用混凝土超前止水方式，在伸縮縫池內兩側各做500 mm×500 mm 混凝土反口（兩反口之間預留30 mm伸縮縫），反口居中另設一道中埋式橡膠止水帶，混凝土強度等級和抗滲等級同原水池。新增反口以化學植筋與原水池結構相連，接觸面鑿毛、沖洗干凈并接漿，在反口施工前還需對原有伸縮縫進行處理，清理深度不小于池壁（底板）深度的一半，再采用丙烯酸鹽，將清理后的縫隙填實。這種方法相當于重新設置了止水帶，替代原有止水帶的功能。但因池壁較高，后澆混凝土截面較小，一次性澆筑很難保證振搗密實，如池壁分段澆筑則每段水平施工縫都存在滲漏隱患，且該方案施工周期偏長。

3.2.2 方案二

采用外附外貼式橡膠止水帶，池壁內外兩側做法如下（圖6）。

圖6 池壁修復節點

（1）清理伸縮縫。伸縮縫已嚴重變形，填充的聚乙烯塑料板已經碎裂，需要將其連同松散的混凝土浮渣一起清除。采用電鎬將伸縮縫處混凝土向伸縮縫中部破碎，露出新鮮混凝土界面。施工時注意保護好原中置式橡膠止水帶不受損壞。

（2）現場伸縮縫寬度不一致且在不在平面同一鉛垂線上，需要將其復位。采用化學植筋法固定鋼筋、支模，采用高強水泥基灌漿料澆筑，使成型后伸縮縫寬度控制在30 mm 左右，并使原中置式橡膠止水帶盡量保持在居縫中心位置。灌漿料達到強度后在其表面涂刷混凝土界面劑。

（3）縫內嵌入高彈性壓縮密封體，設置深度為池壁厚度的一半。

（4）伸縮縫內灌注高彈性柔性防水材料，高出縫表面10~20 mm。

（5）采用304 不銹鋼板封閉伸縮縫，鋼板寬度200 mm，將高彈性柔性防水材料壓緊。

（6）粘貼外貼式止水帶。先對伸縮縫兩側處進行基面處理，露出混凝土新鮮界面，用環氧密封膠粘貼高分子橡膠止水帶，橡膠止水帶寬度不小于300 mm。并用寬度200 mm 的碳纖維布（300 g）將止水帶兩側邊緣進行封閉。

（7）碳纖維徹底固化后在碳纖維表面和橡膠止水帶表面進行手涂聚脲施工，涂5 遍，厚度不小于4 mm。

池底側做法如下（具體施工要求同池壁）。

（1）清理伸縮縫。將水池底板面以下450 mm 范圍的碎塑料板連同碎渣全部鑿除。

（2）灌漿料修復伸縮縫，修復深度為450 mm。并涂刷界面劑。

（3）縫內嵌入高彈性壓縮密封體，設置深度為底板厚度的一半。

（4）伸縮縫內灌注高彈性柔性防水材料。因已有橡膠止水帶可能已有裂縫，而且止水帶另一側無法清理、封閉，按照JGJ/T212—2010《地下工程滲漏治理技術規程》[6]要求鉆斜孔穿過止水帶至底板背面，鉆孔間距不超過1 000 mm，底板背面灌注時灌注量由現場確定，采用慢速、低壓連續灌注，保證將伸縮縫填實。

（5）池內采用304 不銹鋼板封閉伸縮縫。

（6）粘貼橡膠止水帶。

（7）手涂聚脲施工。

重新澆筑的伸縮縫內填充的高彈性柔性防水材料采用MS 密封膠。MS 膠是硅烷改性聚醚膠的簡稱，主要是采用MS 聚合物作為基礎聚合物，配合填料、增塑劑和其他功能性助劑而成的雙組分彈性密封膠。這種材料的延伸率大，彈性恢復率高，固化速度能滿足灌注的要求，工作溫度覆蓋項目所在地的極端氣溫，其主要指標見表1。

表1 MS 膠性能指標

外貼式止水帶主要指標見表2。

表2 止水帶性能指標

聚脲是由異氰酸酯組份與氨基化合物組份反應生成的一種彈性體物質，最基本的特性就是防水、防腐、耐磨等。主要指標見表3。

表3 聚脲性能指標

3.2.3 伸縮縫修復方案確定

因為修復方案二施工難度相對較低、施工工期相對較短，能滿足項目進度的要求，業主和參與評審的專家確定采用該方案修復伸縮縫。

4 伸縮縫現場修復施工和滿水試驗驗收

確定修復方案后，鑒于伸縮縫的重要性，對修復施工單位進行了慎重的審核和篩選。首先施工單位必須具備防水工程施工資質，另外還需要具有類似項目的施工經驗。最后選擇了一家承擔過地鐵項目裂縫修補的單位實施修復。

同時在施工過程中要求監理單位對使用材料和每一施工步驟加強驗收，嚴格控制施工質量。

2 個水池修復交錯施工，總工期月45 d。修復完成后，將水池上預留管道孔、進出水口臨時封堵，按要求做滿水試驗檢驗修復成果。試驗結果證明修復有效，2個水池均達到了設計預定功能，無滲漏現象。

5 結束語

我國設計規范對混凝土結構受力裂縫的計算有明確的公式，且對裂縫允許寬度有嚴格的限制。對非受力裂縫通過控制建構筑物的長度，超長時需按規范設置伸縮縫，并控制伸縮縫最大間距，以此來控制混凝土硬化過程和使用過程中的伸縮裂縫，避免有害裂縫產生。

針對冬季施工國家也有相應的施工措施。本工程設計均滿足規范要求，施工也采取了冬季措施，但依然產生了滲漏，特別是伸縮縫處的滲漏，修補花費了很大的代價。主要原因還是現場實際施工人員的責任心，在室外零下十幾度時工作難度要大很多，一旦一線工人因主觀或客觀因素影響，施工不到位，監督人員也疏于監管，分部分項工程驗收流于形式，后續建構筑物成型后發生問題就要花幾倍的代價去修復。

國家現在推廣預制裝配式建筑是為了在工廠里通過固定的流程控制結構構件的質量，但像水池這一類對防滲漏要求高的構筑物現在還不具備預制化建造的條件，所以現場參與人員，包括施工班組，總包技術人員、監理等都要具有責任心，嚴格控制每一個施工步驟。只有這樣才能使建構筑物符合設計要求，滿足使用功能、安全性和耐久性。