水電站淺淹及浸沒影響區(qū)建筑物防護(hù)技術(shù)探討*

李 艷 李 彬

(1.武漢交通職業(yè)學(xué)院，湖北 武漢 430065；2.長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，湖北 武漢 430010)

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水電站淺淹及浸沒影響區(qū)建筑物防護(hù)技術(shù)探討*

李 艷1李 彬2

(1.武漢交通職業(yè)學(xué)院，湖北 武漢 430065；2.長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，湖北 武漢 430010)

大型水電站建設(shè)導(dǎo)致上游影響區(qū)內(nèi)大部分城鎮(zhèn)建筑物處于淺淹或基礎(chǔ)浸沒狀態(tài)，采取技術(shù)措施對(duì)建筑物進(jìn)行處理使其滿足結(jié)構(gòu)安全及使用要求，可避免大面積搬遷。文章綜合考慮淺淹或浸沒區(qū)房屋結(jié)構(gòu)型式、基礎(chǔ)型式、施工質(zhì)量、實(shí)際使用情況、建成年代等狀況，初步形成了地下室回填、底層回填、地下室防滲處理三種水電站淺淹及浸沒區(qū)房屋建筑防護(hù)處理方案，為類似工程項(xiàng)目提供參考。

防護(hù)設(shè)計(jì)；地下室回填；底層回填；地下室防滲

我國(guó)水電站選址基本都按照流域規(guī)劃，綜合考慮地理、地質(zhì)、交通、淹沒等各種情況[1]，盡量避開城市集鎮(zhèn)，對(duì)于無法避免被淹沒的城市集鎮(zhèn)一般都采取整體搬遷，因此城市集鎮(zhèn)整體遷建規(guī)劃設(shè)計(jì)是水電站建設(shè)需解決的重大問題[2-3]。重慶市某徑流式水電站水頭較低，受其影響的多個(gè)城市集鎮(zhèn)處于淺淹或浸沒狀態(tài)，影響區(qū)內(nèi)房屋建筑主要特點(diǎn)表現(xiàn)為：(1)涉及房屋位于城區(qū)沿江區(qū)域，人口集中，周邊配套設(shè)施完善，搬遷難度大；(2)建筑物比較密集，部分房屋結(jié)構(gòu)比較新，層數(shù)比較高，多采用樁基礎(chǔ)。針對(duì)淺淹和浸沒影響區(qū)人口密度及房屋特點(diǎn)，若全部采取搬遷處理，不僅導(dǎo)致城市集鎮(zhèn)移民搬遷安置任務(wù)重，拆除代價(jià)較大，搬遷難度高，同時(shí)也造成了社會(huì)資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。針對(duì)一些建筑年代較近，結(jié)構(gòu)安全狀態(tài)良好，僅地下室或底層局部受淹沒或浸沒影響，浸沒或淺淹影響有限且在安全范圍內(nèi)，體量較大的單體建筑進(jìn)行防護(hù)處理后可以滿足建筑物結(jié)構(gòu)安全，防護(hù)價(jià)值較高。本文根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)查勘了解的淺淹或浸沒區(qū)內(nèi)房屋建筑結(jié)構(gòu)型式、基礎(chǔ)型式、施工質(zhì)量、實(shí)際使用情況、建成年代等綜合情況，進(jìn)行深入的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較和計(jì)算，最終確定了底層回填、地下室回填、地下室防滲處理三種防護(hù)方案。

1 建筑物底層回填處理

建庫(kù)后當(dāng)遭遇20年一遇洪水時(shí)，位于臨江城區(qū)低洼區(qū)域的建筑物底層會(huì)被江水淹沒或受高水位江水滲透浸沒影響，對(duì)此類建筑物底層及室外部分進(jìn)行回填處理，使新的底層及室外地面高度位于防護(hù)高程以上。

1.1 回填處理方案

對(duì)工程常用的回填材料進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定最優(yōu)回填方案，詳見表1。由于EPS聚苯乙烯泡沫板材可有效減小回填材料自重對(duì)原結(jié)構(gòu)構(gòu)件的荷載影響，土石料取材方便，且經(jīng)濟(jì)性好，所以建筑物內(nèi)部和室外靠近建筑物2m范圍內(nèi)采用EPS聚苯乙烯泡沫板材加土石料回填，室外2m范圍以外采用土石料回填。

表1 回填方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

回填處理后，底層剩余層高大于2.2m時(shí)，恢復(fù)原功能使用；剩余層高不足2.2m時(shí)，作底層架空層使用；原有道路、綠化等基礎(chǔ)設(shè)施重新恢復(fù)，方便居民出行，保障周圍居民的居住條件。

1.2 技術(shù)措施

(1)回填前將建筑物原底層的底板沿承臺(tái)基礎(chǔ)、基礎(chǔ)梁邊緣切割斷開或鑿除，減少回填荷載對(duì)樁基和地基梁影響，確保結(jié)構(gòu)安全。

(2)底框結(jié)構(gòu)及框架結(jié)構(gòu)在回填之前，拆除底層的隔墻、底板及樓梯。

(3)水位上升使砌體結(jié)構(gòu)墻體使用環(huán)境發(fā)生變化，墻體抗剪強(qiáng)度、豎向承載力急劇下降，在底層磚墻兩側(cè)設(shè)置鋼筋網(wǎng)再噴射高標(biāo)號(hào)水泥砂漿對(duì)墻體進(jìn)行防護(hù)，提高墻體的抗剪強(qiáng)度、豎向承載力、抗側(cè)剛度及延性。

患者，女，51 歲，身高 158cm，體重 68kg，ASA分級(jí)Ⅱ級(jí)，入院診斷膽囊結(jié)石伴膽囊炎，擬行腹腔鏡下膽囊切除術(shù)。既往無青霉素、粉塵過敏及過敏性哮喘，患者提供既往出院記錄：1周前于當(dāng)?shù)蒯t(yī)院擬行腹腔鏡下膽囊切除術(shù)，麻醉誘導(dǎo)過程中出現(xiàn)過敏性休克，具體過敏原不詳，不排除麻醉藥過敏可能，予搶救成功后返回病房，麻醉醫(yī)師提供誘導(dǎo)用藥為丙泊酚、順式阿曲庫(kù)銨、舒芬太尼，建議行過敏原檢測(cè)，并轉(zhuǎn)上級(jí)醫(yī)院治療?；颊叱鲈汉笪葱羞^敏原檢測(cè)，3d后經(jīng)門診收入我院擬行手術(shù)治療，術(shù)前各項(xiàng)檢查均未見異常。

(4)室外道路、綠化等區(qū)域回填后，按原使用功能重新恢復(fù)達(dá)到防護(hù)高程。居住區(qū)內(nèi)部道路采用水泥混凝土路面進(jìn)行恢復(fù)，道路結(jié)構(gòu)型式自下而上分別為：素土碾壓實(shí)，土基回彈模量E≥30MPa；級(jí)配碎石墊層厚15cm；6%水泥穩(wěn)定級(jí)配碎石基層厚20cm；C30水泥混凝土面層厚20cm。

2 建筑物地下室回填處理

實(shí)地調(diào)研資料顯示，影響區(qū)范圍內(nèi)建筑物原地下室底板和側(cè)墻大部分為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和漿砌石結(jié)構(gòu)，基本上不具備防滲功能。地下水位上升時(shí)，地下室長(zhǎng)期處于浸泡狀態(tài)，腐水會(huì)滋生細(xì)菌，產(chǎn)生異味，對(duì)居民生活和身體健康造成影響。當(dāng)?shù)叵率颐娣e少，不便于施工，防護(hù)處理困難或加固經(jīng)濟(jì)效益差，無保護(hù)價(jià)值時(shí)，對(duì)地下室進(jìn)行部分或整體回填處理，使新地下室地面高度位于防護(hù)水位以上。

2.1 回填處理方案

地下室回填處理選用EPS加碎石土，回填后地下室凈空≥3m時(shí)，恢復(fù)原功能使用；1.8m≤回填后凈空<3m時(shí)，作為設(shè)備架空層、庫(kù)房等功能利用；不足1.8m，但能開啟通風(fēng)篦時(shí)，作為底層架空層利用；不足以開啟通風(fēng)篦時(shí)，考慮安全及衛(wèi)生要求作整體回填。

2.2 技術(shù)措施

回填前將原地下室底板沿承臺(tái)基礎(chǔ)、基礎(chǔ)梁邊緣切割斷開(樁筏基礎(chǔ)不能切割斷開)，盡量減少回填荷載對(duì)樁基和地基梁影響，確保結(jié)構(gòu)安全。

3 地下室防滲處理

當(dāng)?shù)叵率颐娣e較大，便于施工或確有保護(hù)價(jià)值時(shí)，對(duì)地下室進(jìn)行防滲及抗浮設(shè)計(jì)處理，維持地下室原有使用功能。

由于原地下室和底板基本不具備防滲功能，當(dāng)?shù)叵率曳罎B水頭小于0.3m時(shí)，采取涂刷滲透結(jié)晶型防水涂料對(duì)地下室底板及側(cè)墻進(jìn)行防滲處理，防滲處理后原則上恢復(fù)原有功能使用；當(dāng)?shù)叵率曳罎B水頭大于0.3m時(shí)，通過設(shè)計(jì)新的鋼筋混凝土底板及側(cè)墻進(jìn)行地下室防滲處理，防滲處理后恢復(fù)原有功能使用。新增結(jié)構(gòu)采用的防水混凝土及其抗?jié)B等級(jí)需滿足防水等級(jí)要求[4]，底板和側(cè)墻現(xiàn)澆為整體，厚度根據(jù)荷載情況計(jì)算確定。進(jìn)行防滲處理的建筑物一般層數(shù)較高，樁基較大較深，新增結(jié)構(gòu)對(duì)原結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的附加荷載較小，對(duì)主體樁基幾乎不構(gòu)成影響。

新增底板當(dāng)計(jì)算不滿足抗浮時(shí)，增設(shè)抗浮樁與底板共同作用?；鶚犊拱纬休d力按下式計(jì)算[5]：

Nk≤Tuk/2+Gp

(1)

式中，Nk為按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算的基樁拔力；Tuk為群樁呈非整體破壞時(shí)基樁的抗拔極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值；Gp為樁基自重，地下水位以下取浮溶重。

基樁的抗拔極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值按下式計(jì)算[5]：

Tuk=∑λiqsikuili

(2)

式中，Tuk為基樁抗拔承載力標(biāo)準(zhǔn)值；ui為樁身周長(zhǎng)；qsik為樁側(cè)表面第i層土的抗壓極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值；λi為抗拔系數(shù)。

3.2技術(shù)措施

(1)新增梁板結(jié)構(gòu)大面積施工，根據(jù)規(guī)范構(gòu)造要求設(shè)置變形縫，變形縫寬度為20～30mm，變形縫采用止水銅片止水，密封膠填縫。

(2)底板施工應(yīng)按規(guī)范構(gòu)造要求設(shè)置后澆帶，后澆帶寬1m，采用C30補(bǔ)償收縮混凝土澆筑，后澆帶兩側(cè)采用階梯縫處理。

(3)新增梁板體系與原框架柱、剪力墻等新舊交接處是防滲處理的薄弱環(huán)節(jié)，易形成滲漏。常用的防滲處理方案有壓力化學(xué)注漿、涂刷水泥基滲透結(jié)晶防水涂料、外包鋼板止水等方案。

①壓力化學(xué)注漿。通過在新增底板與柱(剪力墻)連接處預(yù)留注漿孔進(jìn)行注漿處理，不能保證注漿覆蓋的全面性，個(gè)別質(zhì)量缺陷即可導(dǎo)致嚴(yán)重滲水。

②涂刷水泥基滲透結(jié)晶防水涂料。新增底板澆筑混凝土前，在交接處老結(jié)構(gòu)面上刷水泥基滲透結(jié)晶防水涂料，可以滲透到新老混凝土內(nèi)部形成不透水保護(hù)系統(tǒng)，達(dá)到防水的目的，施工做法如圖1所示。此材料已成功用在結(jié)構(gòu)迎水面，但在新老結(jié)構(gòu)結(jié)合面上使用，其效果還有待進(jìn)一步論證，存在一定風(fēng)險(xiǎn)。

圖1 涂刷水泥基滲透結(jié)晶防水涂料示意圖

③鋼板止水。止水鋼板從原底板沿柱(剪力墻)包到防護(hù)高層，鋼板與原柱(剪力墻)之間的縫隙注漿填滿，即使注漿質(zhì)量有缺陷，也不影響防滲效果，施工做法如圖2所示。

圖2 鋼板止水示意圖

3種方案中，外包鋼板止水方案比較可靠。但鋼板位于潮濕環(huán)境易銹蝕，需要特別考慮鋼板的防銹問題，確保鋼板處于能夠滿足止水功能的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。設(shè)計(jì)要求鋼板采用全焊透一級(jí)焊縫，焊接時(shí)要確保焊縫質(zhì)量，焊縫表面不得有裂縫、表面氣孔、夾渣等缺陷。施工可選擇符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范并且實(shí)際使用效果良好的防腐、防銹涂料，設(shè)計(jì)采用適當(dāng)增多涂刷遍數(shù)，適當(dāng)控制涂層厚度(例如總厚度>150um)等措施來綜合控制鋼板防銹質(zhì)量。在水庫(kù)運(yùn)行過程中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)局部鋼板止水出現(xiàn)嚴(yán)重銹蝕，應(yīng)及時(shí)加固或更換。

4 結(jié)語

本文在缺少類似工程經(jīng)驗(yàn)參照的情況下，針對(duì)僅地下室或底層受淺淹(浸沒)影響，且建設(shè)年代較近、結(jié)構(gòu)安全狀態(tài)良好的房屋建筑提供了3種防護(hù)處理方案：當(dāng)?shù)讓邮苡绊憰r(shí)，對(duì)底層直接進(jìn)行回填處理；當(dāng)?shù)叵率沂苡绊憰r(shí)，根據(jù)地下室防護(hù)價(jià)值及施工技術(shù)可行性綜合選擇回填處理或防滲處理。專家們認(rèn)為防護(hù)方案總體合理可行，可大大減輕移民安置工作，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

[1]唐山松.中小型水電站選址時(shí)應(yīng)考慮的諸多因素[J]. 中國(guó)農(nóng)村水利水電，2007(2):96-98.

[2]馮琳玲,彭經(jīng)緯,王喜春.潘口工程庫(kù)區(qū)田家壩鎮(zhèn)遷建規(guī)劃設(shè)計(jì)[J]. 人民長(zhǎng)江,2012(16):93-95.

[3]馮琳玲.淺議水電站庫(kù)區(qū)城集鎮(zhèn)遷建規(guī)劃設(shè)計(jì)的特性[J]. 水利發(fā)電,2012,38(12):5-7.

[4]GB50108-2008,地下工程防水技術(shù)規(guī)范[S].

[5]JGJ94-2008,建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].

2016-10-08

湖北省教育科學(xué)規(guī)劃課題“高職建筑類專業(yè)教師信息化職業(yè)能力提升對(duì)策研究”(編號(hào)：2016GB276)；全國(guó)交通運(yùn)輸職業(yè)教育教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)路橋工程類專業(yè)指導(dǎo)委員會(huì)教研課題“基于翻轉(zhuǎn)課堂的高職路橋工程類專業(yè)教學(xué)模式研究”(編號(hào)：2015011)。

李 艷(1983-)，女，湖北公安人，武漢交通職業(yè)學(xué)院講師，博士，主要從事結(jié)構(gòu)計(jì)算分析、高職教育教學(xué)研究。李 彬(1981-)，男，湖北天門人，長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司工程師，主要從事結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究。

10.3969/j.issn.1672-9846.2016.04.019

TV52

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1672-9846(2016)04-0077-03