嚴(yán)寒地區(qū)泵站穿墻管滲漏處理工程案例分析

李長(zhǎng)利 ，孫志恒

(1.北京市城市河湖管理處 ， 北京 100089；2. 中國(guó)水利水電科學(xué)研究院， 北京 100038)

1 概述

穿墻管是很常見(jiàn)的建筑結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)中對(duì)穿墻管均采用固定式防水構(gòu)造[1]。但由于施工工藝不到位、止水材料質(zhì)量缺陷及材料老化等原因，一些工程中的穿墻管常常會(huì)發(fā)生滲漏現(xiàn)象，特別是在嚴(yán)寒地區(qū)的泵站穿墻管，長(zhǎng)期受到泵站運(yùn)行震動(dòng)和泵站內(nèi)外溫差較大導(dǎo)致溫度變形的影響，泵站穿墻管很容易發(fā)生滲漏，穿墻管一旦發(fā)生滲漏，處理難度較大，且還容易出現(xiàn)反復(fù)滲漏。

目前對(duì)管道穿墻部位滲漏處理方法有：采用油麻水泥密封穿墻套管，在套管與管道之間塞進(jìn)油麻，兩端采用水泥密封。這種結(jié)構(gòu)沒(méi)有考慮管道的熱脹冷縮問(wèn)題，起不到防滲的作用；采用柔性穿墻套管，在套管與管道之間塞進(jìn)橡膠密封圈等密封材料，兩端采用密封壓蓋結(jié)構(gòu)壓緊，這種結(jié)構(gòu)的安裝精度要求高、成本高，沒(méi)有解決管道的徑向位移問(wèn)題，長(zhǎng)期使用易滲漏；采用聚氨酯化學(xué)灌漿封堵管道周邊的滲漏通道，但聚氨酯遇水反復(fù)膨脹后將失去彈性，耐久性不長(zhǎng)[2- 4]；PTN接縫防滲材料及聚硫密封膏防滲性較好，但強(qiáng)度較低，主要用于迎水面防滲[5- 6]。本文針對(duì)黑龍江雞西、七臺(tái)河市供水工程三個(gè)泵站穿墻管滲漏問(wèn)題，提出了高彈性砂漿+ SK手刮聚脲組合的柔性修復(fù)方案，有效解決了該工程泵站穿墻管周邊滲漏的難題。

2 工程概況

黑龍江雞西、七臺(tái)河市供水工程(干線(xiàn))是為雞西、七臺(tái)河兩市提供城市居民生活用水的大型城市供水工程，建筑物地處嚴(yán)寒地區(qū)，工程等別為II等，工程規(guī)模為大(2)型，輸水線(xiàn)路全長(zhǎng)78.86km，管徑DN2000。供水干線(xiàn)工程包括取水泵站、一號(hào)加壓泵站和二號(hào)加壓泵站等三個(gè)泵站，泵站廠(chǎng)房布置如圖1所示。其中取水泵站與沉井相連，采用四臺(tái)臥式離心泵機(jī)組(三用一備)，設(shè)計(jì)流量3.87m3/s；一號(hào)加壓泵站位于取水泵站下游14.23km處，采用四臺(tái)臥式離心泵機(jī)組(三用一備)，設(shè)計(jì)流量3.87m3/s；二號(hào)加壓泵站位于高位水池下游45.58km處，采用四臺(tái)臥式離心泵機(jī)組(三用一備)，設(shè)計(jì)流量3.46m3/s。

圖1 泵站廠(chǎng)房布置

供水干線(xiàn)工程2014年8月初開(kāi)始施工， 2016年7月25日開(kāi)始向雞西市正式供水。供水以后，2016年底至2017年初各泵站主廠(chǎng)房穿墻套管與泵組進(jìn)出水管線(xiàn)之間陸續(xù)出現(xiàn)填充物析出及滲水現(xiàn)象，施工單位對(duì)滲水部位采用水不漏、油麻繩、環(huán)氧砂漿、化學(xué)灌漿等方法進(jìn)行了多次封堵處理，封堵后短期內(nèi)能達(dá)到封閉效果，但是經(jīng)過(guò)一段時(shí)間運(yùn)行(1～3個(gè)月)或季節(jié)變化，套管仍然出現(xiàn)滲水現(xiàn)象，圖2為泵站廠(chǎng)房穿墻管漏水情況。

圖2 泵站廠(chǎng)房穿墻管漏水情況

3 穿墻管滲漏止水處理方案

各泵站主廠(chǎng)房穿墻套管結(jié)構(gòu)型式均采用國(guó)家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集02S404《防水套管》中的剛性防水套管(A)型，如圖3所示，該型防水套管采用油麻加石棉水泥進(jìn)行密封防水。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)考察后分析認(rèn)為，在泵站機(jī)組長(zhǎng)期運(yùn)行振動(dòng)及溫度變化作用下，穿墻管與套管之間止水材料性能降低，導(dǎo)致泵站墻外地下水沿套管與進(jìn)、出水管之間滲入泵房。

圖3 剛性防水套管(A)型安裝示意圖

由于泵站正常運(yùn)行期間，沒(méi)有條件在迎水面處理穿墻管滲漏問(wèn)題，設(shè)計(jì)只能按背水面處理變形縫滲漏方案考慮，要求處理方案即要滿(mǎn)足承受背水壓力的作用，又要滿(mǎn)足寒冷地區(qū)泵站內(nèi)外溫差導(dǎo)致的溫度變形，同時(shí)還要適應(yīng)泵站運(yùn)行期間輸水管頻繁振動(dòng)的需要。圖4為穿墻鋼管與混凝土墻之間的滲漏處理方案，采用剔除縫內(nèi)部分嵌縫材料，縫內(nèi)回填高彈性砂漿，表面涂刷SK單組分聚脲復(fù)合胎基布，輔助縫內(nèi)聚氨酯化學(xué)灌漿止水的綜合處理措施[7- 10]。

圖4 穿墻鋼管與混凝土墻之間滲漏處理方案

高彈性聚脲砂漿材料性能指標(biāo)見(jiàn)表1[11]。這種材料的最大特點(diǎn)是有極佳的彈性，彈性模量為16～50MPa，比普通砂漿低1000倍左右，其伸長(zhǎng)率在10%～30%之間(根據(jù)配比不同而異)，壓縮50%后可以完全恢復(fù)，在零下45℃仍為柔性。該材料用于嚴(yán)寒地區(qū)混凝土伸縮縫嵌縫堵漏具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

表1 高彈性砂漿技術(shù)指標(biāo)

SK手刮聚脲為單組分涂料[12- 13]，由異氰酸酯預(yù)聚體和封閉的胺類(lèi)化合物、助劑等構(gòu)成的液態(tài)混合物，采用涂刷、輥涂或刮涂方法施工，在空氣中水分作用下，封閉的胺類(lèi)化合物產(chǎn)生端氨基并與預(yù)聚體產(chǎn)生交聯(lián)點(diǎn)而形成的彈性膜。具有強(qiáng)度高、延伸率大、抗沖磨性能好，與基礎(chǔ)混凝土粘接強(qiáng)度大于2.5MPa、耐老、無(wú)毒、防滲、防碳化、抗凍效果好，零下-45°仍有50%的延伸率，施工簡(jiǎn)單、方便。其主要技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表2。

表2 SK手刮聚脲主要技術(shù)指標(biāo)

4 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施

(1)將穿墻鋼管周邊的修補(bǔ)材料鑿除，將鋼管周邊混凝土打磨至新混凝土面；剔除套管與鋼管之間的纖維水泥，深度大于10～15cm，泵站穿墻管周邊鑿除步驟如下：

(2)將鋼管周邊混凝土墻表面打磨，寬度25cm，泵站穿墻管周邊混凝土打磨；將伸出墻的鋼管表面打磨，清除鋼管表面防銹漆，寬度20cm。

(3)將套管與輸水鋼管之間槽內(nèi)打磨、清洗、晾干(或烘干)。

(4)施工過(guò)程中如果有明水，埋設(shè)灌漿管，沿套管與鋼管之間采用快凝水泥堵漏(厚度約5cm)，保證施工作業(yè)面干燥。

(5)進(jìn)行化學(xué)灌漿，臨時(shí)封堵滲漏通道，灌漿材料為高強(qiáng)聚氨酯灌漿材料，漿液固化后，剔除灌漿管。

(6)槽內(nèi)、鋼管及混凝土墻表面涂刷界面劑，界面劑表干后，涂刷2遍SK單組分聚脲，聚脲表干后，在槽內(nèi)嵌填高彈性砂漿(深度大于10cm，采用插搗施工方式分兩次回填)。

(7)高彈性砂漿養(yǎng)護(hù)2d后，在鋼管及鋼管周邊混凝土墻表面再涂刷SK單組分聚脲，拐角部位的聚脲中間復(fù)合一層胎基布，聚脲厚度為4mm。

(8)自然養(yǎng)護(hù)。

(9)施工及養(yǎng)護(hù)期間要停機(jī)，防止因鋼管振動(dòng)影響處理效果。

5 實(shí)施效果

圖5為泵站穿墻管滲漏止水處理后的情況。運(yùn)行兩年多來(lái)，在處理的32個(gè)穿墻滲漏管中僅有兩處因墻體裂縫原因出現(xiàn)局部滲漏現(xiàn)象，采用同樣的方案對(duì)裂縫進(jìn)行了處理。目前32個(gè)穿墻管周邊無(wú)滲漏現(xiàn)象，處理效果良好，滿(mǎn)足了泵站正常運(yùn)行的要求。

圖5 泵站穿墻管滲漏止水處理后情

6 結(jié)語(yǔ)

由于嚴(yán)寒地區(qū)泵站穿墻管內(nèi)外溫差較大，且存在長(zhǎng)期震動(dòng)問(wèn)題，滲漏處理方案要充分考慮到管道疲勞震動(dòng)及溫度變形的影響，同時(shí)要能適應(yīng)背水面施工要求。采用高彈性砂漿+SK手刮聚脲組合的柔性方案處理泵站穿墻管滲漏具有防滲效果好，在零下45℃低溫下防滲體仍然為柔性，可以適應(yīng)管道的震動(dòng)及溫差變形。實(shí)踐證明該方案具有快速、經(jīng)濟(jì)、可靠的特性，值得推廣應(yīng)用。