水电站浅淹及浸没影响区建筑物防护技术探讨*

李 艳 李 彬

(1.武汉交通职业学院，湖北 武汉 430065；2.长江勘测规划设计研究有限责任公司，湖北 武汉 430010)



水电站浅淹及浸没影响区建筑物防护技术探讨*

李 艳1李 彬2

(1.武汉交通职业学院，湖北 武汉 430065；2.长江勘测规划设计研究有限责任公司，湖北 武汉 430010)

大型水电站建设导致上游影响区内大部分城镇建筑物处于浅淹或基础浸没状态，采取技术措施对建筑物进行处理使其满足结构安全及使用要求，可避免大面积搬迁。文章综合考虑浅淹或浸没区房屋结构型式、基础型式、施工质量、实际使用情况、建成年代等状况，初步形成了地下室回填、底层回填、地下室防渗处理三种水电站浅淹及浸没区房屋建筑防护处理方案，为类似工程项目提供参考。

防护设计；地下室回填；底层回填；地下室防渗

我国水电站选址基本都按照流域规划，综合考虑地理、地质、交通、淹没等各种情况[1]，尽量避开城市集镇，对于无法避免被淹没的城市集镇一般都采取整体搬迁，因此城市集镇整体迁建规划设计是水电站建设需解决的重大问题[2-3]。重庆市某径流式水电站水头较低，受其影响的多个城市集镇处于浅淹或浸没状态，影响区内房屋建筑主要特点表现为：(1)涉及房屋位于城区沿江区域，人口集中，周边配套设施完善，搬迁难度大；(2)建筑物比较密集，部分房屋结构比较新，层数比较高，多采用桩基础。针对浅淹和浸没影响区人口密度及房屋特点，若全部采取搬迁处理，不仅导致城市集镇移民搬迁安置任务重，拆除代价较大，搬迁难度高，同时也造成了社会资源的严重浪费。针对一些建筑年代较近，结构安全状态良好，仅地下室或底层局部受淹没或浸没影响，浸没或浅淹影响有限且在安全范围内，体量较大的单体建筑进行防护处理后可以满足建筑物结构安全，防护价值较高。本文根据现场查勘了解的浅淹或浸没区内房屋建筑结构型式、基础型式、施工质量、实际使用情况、建成年代等综合情况，进行深入的技术经济比较和计算，最终确定了底层回填、地下室回填、地下室防渗处理三种防护方案。

1 建筑物底层回填处理

建库后当遭遇20年一遇洪水时，位于临江城区低洼区域的建筑物底层会被江水淹没或受高水位江水渗透浸没影响，对此类建筑物底层及室外部分进行回填处理，使新的底层及室外地面高度位于防护高程以上。

1.1 回填处理方案

对工程常用的回填材料进行技术经济比较，确定最优回填方案，详见表1。由于EPS聚苯乙烯泡沫板材可有效减小回填材料自重对原结构构件的荷载影响，土石料取材方便，且经济性好，所以建筑物内部和室外靠近建筑物2m范围内采用EPS聚苯乙烯泡沫板材加土石料回填，室外2m范围以外采用土石料回填。

表1 回填方案技术经济比较

回填处理后，底层剩余层高大于2.2m时，恢复原功能使用；剩余层高不足2.2m时，作底层架空层使用；原有道路、绿化等基础设施重新恢复，方便居民出行，保障周围居民的居住条件。

1.2 技术措施

(1)回填前将建筑物原底层的底板沿承台基础、基础梁边缘切割断开或凿除，减少回填荷载对桩基和地基梁影响，确保结构安全。

(2)底框结构及框架结构在回填之前，拆除底层的隔墙、底板及楼梯。

(3)水位上升使砌体结构墙体使用环境发生变化，墙体抗剪强度、竖向承载力急剧下降，在底层砖墙两侧设置钢筋网再喷射高标号水泥砂浆对墙体进行防护，提高墙体的抗剪强度、竖向承载力、抗侧刚度及延性。

患者，女，51 岁，身高 158cm，体重 68kg，ASA分级Ⅱ级，入院诊断胆囊结石伴胆囊炎，拟行腹腔镜下胆囊切除术。既往无青霉素、粉尘过敏及过敏性哮喘，患者提供既往出院记录：1周前于当地医院拟行腹腔镜下胆囊切除术，麻醉诱导过程中出现过敏性休克，具体过敏原不详，不排除麻醉药过敏可能，予抢救成功后返回病房，麻醉医师提供诱导用药为丙泊酚、顺式阿曲库铵、舒芬太尼，建议行过敏原检测，并转上级医院治疗。患者出院后未行过敏原检测，3d后经门诊收入我院拟行手术治疗，术前各项检查均未见异常。

(4)室外道路、绿化等区域回填后，按原使用功能重新恢复达到防护高程。居住区内部道路采用水泥混凝土路面进行恢复，道路结构型式自下而上分别为：素土碾压实，土基回弹模量E≥30MPa；级配碎石垫层厚15cm；6%水泥稳定级配碎石基层厚20cm；C30水泥混凝土面层厚20cm。

2 建筑物地下室回填处理

实地调研资料显示，影响区范围内建筑物原地下室底板和侧墙大部分为钢筋混凝土结构和浆砌石结构，基本上不具备防渗功能。地下水位上升时，地下室长期处于浸泡状态，腐水会滋生细菌，产生异味，对居民生活和身体健康造成影响。当地下室面积少，不便于施工，防护处理困难或加固经济效益差，无保护价值时，对地下室进行部分或整体回填处理，使新地下室地面高度位于防护水位以上。

2.1 回填处理方案

地下室回填处理选用EPS加碎石土，回填后地下室净空≥3m时，恢复原功能使用；1.8m≤回填后净空<3m时，作为设备架空层、库房等功能利用；不足1.8m，但能开启通风篦时，作为底层架空层利用；不足以开启通风篦时，考虑安全及卫生要求作整体回填。

2.2 技术措施

回填前将原地下室底板沿承台基础、基础梁边缘切割断开(桩筏基础不能切割断开)，尽量减少回填荷载对桩基和地基梁影响，确保结构安全。

3 地下室防渗处理

当地下室面积较大，便于施工或确有保护价值时，对地下室进行防渗及抗浮设计处理，维持地下室原有使用功能。

由于原地下室和底板基本不具备防渗功能，当地下室防渗水头小于0.3m时，采取涂刷渗透结晶型防水涂料对地下室底板及侧墙进行防渗处理，防渗处理后原则上恢复原有功能使用；当地下室防渗水头大于0.3m时，通过设计新的钢筋混凝土底板及侧墙进行地下室防渗处理，防渗处理后恢复原有功能使用。新增结构采用的防水混凝土及其抗渗等级需满足防水等级要求[4]，底板和侧墙现浇为整体，厚度根据荷载情况计算确定。进行防渗处理的建筑物一般层数较高，桩基较大较深，新增结构对原结构产生的附加荷载较小，对主体桩基几乎不构成影响。

新增底板当计算不满足抗浮时，增设抗浮桩与底板共同作用。基桩抗拔承载力按下式计算[5]：

Nk≤Tuk/2+Gp

(1)

式中，Nk为按荷载效应标准组合计算的基桩拔力；Tuk为群桩呈非整体破坏时基桩的抗拔极限承载力标准值；Gp为桩基自重，地下水位以下取浮溶重。

基桩的抗拔极限承载力标准值按下式计算[5]：

Tuk=∑λiqsikuili

(2)

式中，Tuk为基桩抗拔承载力标准值；ui为桩身周长；qsik为桩侧表面第i层土的抗压极限侧阻力标准值；λi为抗拔系数。

3.2技术措施

(1)新增梁板结构大面积施工，根据规范构造要求设置变形缝，变形缝宽度为20～30mm，变形缝采用止水铜片止水，密封胶填缝。

(2)底板施工应按规范构造要求设置后浇带，后浇带宽1m，采用C30补偿收缩混凝土浇筑，后浇带两侧采用阶梯缝处理。

(3)新增梁板体系与原框架柱、剪力墙等新旧交接处是防渗处理的薄弱环节，易形成渗漏。常用的防渗处理方案有压力化学注浆、涂刷水泥基渗透结晶防水涂料、外包钢板止水等方案。

①压力化学注浆。通过在新增底板与柱(剪力墙)连接处预留注浆孔进行注浆处理，不能保证注浆覆盖的全面性，个别质量缺陷即可导致严重渗水。

②涂刷水泥基渗透结晶防水涂料。新增底板浇筑混凝土前，在交接处老结构面上刷水泥基渗透结晶防水涂料，可以渗透到新老混凝土内部形成不透水保护系统，达到防水的目的，施工做法如图1所示。此材料已成功用在结构迎水面，但在新老结构结合面上使用，其效果还有待进一步论证，存在一定风险。

图1 涂刷水泥基渗透结晶防水涂料示意图

③钢板止水。止水钢板从原底板沿柱(剪力墙)包到防护高层，钢板与原柱(剪力墙)之间的缝隙注浆填满，即使注浆质量有缺陷，也不影响防渗效果，施工做法如图2所示。

图2 钢板止水示意图

3种方案中，外包钢板止水方案比较可靠。但钢板位于潮湿环境易锈蚀，需要特别考虑钢板的防锈问题，确保钢板处于能够满足止水功能的结构状态。设计要求钢板采用全焊透一级焊缝，焊接时要确保焊缝质量，焊缝表面不得有裂缝、表面气孔、夹渣等缺陷。施工可选择符合有关标准、规范并且实际使用效果良好的防腐、防锈涂料，设计采用适当增多涂刷遍数，适当控制涂层厚度(例如总厚度>150um)等措施来综合控制钢板防锈质量。在水库运行过程中，当发现局部钢板止水出现严重锈蚀，应及时加固或更换。

4 结语

本文在缺少类似工程经验参照的情况下，针对仅地下室或底层受浅淹(浸没)影响，且建设年代较近、结构安全状态良好的房屋建筑提供了3种防护处理方案：当底层受影响时，对底层直接进行回填处理；当地下室受影响时，根据地下室防护价值及施工技术可行性综合选择回填处理或防渗处理。专家们认为防护方案总体合理可行，可大大减轻移民安置工作，具有明显的经济效益和社会效益。

[1]唐山松.中小型水电站选址时应考虑的诸多因素[J]. 中国农村水利水电，2007(2):96-98.

[2]冯琳玲,彭经纬,王喜春.潘口工程库区田家坝镇迁建规划设计[J]. 人民长江,2012(16):93-95.

[3]冯琳玲.浅议水电站库区城集镇迁建规划设计的特性[J]. 水利发电,2012,38(12):5-7.

[4]GB50108-2008,地下工程防水技术规范[S].

[5]JGJ94-2008,建筑桩基技术规范[S].

2016-10-08

湖北省教育科学规划课题“高职建筑类专业教师信息化职业能力提升对策研究”(编号：2016GB276)；全国交通运输职业教育教学指导委员会路桥工程类专业指导委员会教研课题“基于翻转课堂的高职路桥工程类专业教学模式研究”(编号：2015011)。

李 艳(1983-)，女，湖北公安人，武汉交通职业学院讲师，博士，主要从事结构计算分析、高职教育教学研究。李 彬(1981-)，男，湖北天门人，长江勘测规划设计研究有限责任公司工程师，主要从事结构设计研究。

10.3969/j.issn.1672-9846.2016.04.019

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