严寒地区泵站穿墙管渗漏处理工程案例分析

李长利 ，孙志恒

(1.北京市城市河湖管理处 ， 北京 100089；2. 中国水利水电科学研究院， 北京 100038)

1 概述

穿墙管是很常见的建筑结构，在设计中对穿墙管均采用固定式防水构造[1]。但由于施工工艺不到位、止水材料质量缺陷及材料老化等原因，一些工程中的穿墙管常常会发生渗漏现象，特别是在严寒地区的泵站穿墙管，长期受到泵站运行震动和泵站内外温差较大导致温度变形的影响，泵站穿墙管很容易发生渗漏，穿墙管一旦发生渗漏，处理难度较大，且还容易出现反复渗漏。

目前对管道穿墙部位渗漏处理方法有：采用油麻水泥密封穿墙套管，在套管与管道之间塞进油麻，两端采用水泥密封。这种结构没有考虑管道的热胀冷缩问题，起不到防渗的作用；采用柔性穿墙套管，在套管与管道之间塞进橡胶密封圈等密封材料，两端采用密封压盖结构压紧，这种结构的安装精度要求高、成本高，没有解决管道的径向位移问题，长期使用易渗漏；采用聚氨酯化学灌浆封堵管道周边的渗漏通道，但聚氨酯遇水反复膨胀后将失去弹性，耐久性不长[2- 4]；PTN接缝防渗材料及聚硫密封膏防渗性较好，但强度较低，主要用于迎水面防渗[5- 6]。本文针对黑龙江鸡西、七台河市供水工程三个泵站穿墙管渗漏问题，提出了高弹性砂浆+ SK手刮聚脲组合的柔性修复方案，有效解决了该工程泵站穿墙管周边渗漏的难题。

2 工程概况

黑龙江鸡西、七台河市供水工程(干线)是为鸡西、七台河两市提供城市居民生活用水的大型城市供水工程，建筑物地处严寒地区，工程等别为II等，工程规模为大(2)型，输水线路全长78.86km，管径DN2000。供水干线工程包括取水泵站、一号加压泵站和二号加压泵站等三个泵站，泵站厂房布置如图1所示。其中取水泵站与沉井相连，采用四台卧式离心泵机组(三用一备)，设计流量3.87m3/s；一号加压泵站位于取水泵站下游14.23km处，采用四台卧式离心泵机组(三用一备)，设计流量3.87m3/s；二号加压泵站位于高位水池下游45.58km处，采用四台卧式离心泵机组(三用一备)，设计流量3.46m3/s。

图1 泵站厂房布置

供水干线工程2014年8月初开始施工， 2016年7月25日开始向鸡西市正式供水。供水以后，2016年底至2017年初各泵站主厂房穿墙套管与泵组进出水管线之间陆续出现填充物析出及渗水现象，施工单位对渗水部位采用水不漏、油麻绳、环氧砂浆、化学灌浆等方法进行了多次封堵处理，封堵后短期内能达到封闭效果，但是经过一段时间运行(1～3个月)或季节变化，套管仍然出现渗水现象，图2为泵站厂房穿墙管漏水情况。

图2 泵站厂房穿墙管漏水情况

3 穿墙管渗漏止水处理方案

各泵站主厂房穿墙套管结构型式均采用国家建筑标准设计图集02S404《防水套管》中的刚性防水套管(A)型，如图3所示，该型防水套管采用油麻加石棉水泥进行密封防水。通过现场考察后分析认为，在泵站机组长期运行振动及温度变化作用下，穿墙管与套管之间止水材料性能降低，导致泵站墙外地下水沿套管与进、出水管之间渗入泵房。

图3 刚性防水套管(A)型安装示意图

由于泵站正常运行期间，没有条件在迎水面处理穿墙管渗漏问题，设计只能按背水面处理变形缝渗漏方案考虑，要求处理方案即要满足承受背水压力的作用，又要满足寒冷地区泵站内外温差导致的温度变形，同时还要适应泵站运行期间输水管频繁振动的需要。图4为穿墙钢管与混凝土墙之间的渗漏处理方案，采用剔除缝内部分嵌缝材料，缝内回填高弹性砂浆，表面涂刷SK单组分聚脲复合胎基布，辅助缝内聚氨酯化学灌浆止水的综合处理措施[7- 10]。

图4 穿墙钢管与混凝土墙之间渗漏处理方案

高弹性聚脲砂浆材料性能指标见表1[11]。这种材料的最大特点是有极佳的弹性，弹性模量为16～50MPa，比普通砂浆低1000倍左右，其伸长率在10%～30%之间(根据配比不同而异)，压缩50%后可以完全恢复，在零下45℃仍为柔性。该材料用于严寒地区混凝土伸缩缝嵌缝堵漏具有明显的优势。

表1 高弹性砂浆技术指标

SK手刮聚脲为单组分涂料[12- 13]，由异氰酸酯预聚体和封闭的胺类化合物、助剂等构成的液态混合物，采用涂刷、辊涂或刮涂方法施工，在空气中水分作用下，封闭的胺类化合物产生端氨基并与预聚体产生交联点而形成的弹性膜。具有强度高、延伸率大、抗冲磨性能好，与基础混凝土粘接强度大于2.5MPa、耐老、无毒、防渗、防碳化、抗冻效果好，零下-45°仍有50%的延伸率，施工简单、方便。其主要技术指标见表2。

表2 SK手刮聚脲主要技术指标

4 现场实施

(1)将穿墙钢管周边的修补材料凿除，将钢管周边混凝土打磨至新混凝土面；剔除套管与钢管之间的纤维水泥，深度大于10～15cm，泵站穿墙管周边凿除步骤如下：

(2)将钢管周边混凝土墙表面打磨，宽度25cm，泵站穿墙管周边混凝土打磨；将伸出墙的钢管表面打磨，清除钢管表面防锈漆，宽度20cm。

(3)将套管与输水钢管之间槽内打磨、清洗、晾干(或烘干)。

(4)施工过程中如果有明水，埋设灌浆管，沿套管与钢管之间采用快凝水泥堵漏(厚度约5cm)，保证施工作业面干燥。

(5)进行化学灌浆，临时封堵渗漏通道，灌浆材料为高强聚氨酯灌浆材料，浆液固化后，剔除灌浆管。

(6)槽内、钢管及混凝土墙表面涂刷界面剂，界面剂表干后，涂刷2遍SK单组分聚脲，聚脲表干后，在槽内嵌填高弹性砂浆(深度大于10cm，采用插捣施工方式分两次回填)。

(7)高弹性砂浆养护2d后，在钢管及钢管周边混凝土墙表面再涂刷SK单组分聚脲，拐角部位的聚脲中间复合一层胎基布，聚脲厚度为4mm。

(8)自然养护。

(9)施工及养护期间要停机，防止因钢管振动影响处理效果。

5 实施效果

图5为泵站穿墙管渗漏止水处理后的情况。运行两年多来，在处理的32个穿墙渗漏管中仅有两处因墙体裂缝原因出现局部渗漏现象，采用同样的方案对裂缝进行了处理。目前32个穿墙管周边无渗漏现象，处理效果良好，满足了泵站正常运行的要求。

图5 泵站穿墙管渗漏止水处理后情

6 结语

由于严寒地区泵站穿墙管内外温差较大，且存在长期震动问题，渗漏处理方案要充分考虑到管道疲劳震动及温度变形的影响，同时要能适应背水面施工要求。采用高弹性砂浆+SK手刮聚脲组合的柔性方案处理泵站穿墙管渗漏具有防渗效果好，在零下45℃低温下防渗体仍然为柔性，可以适应管道的震动及温差变形。实践证明该方案具有快速、经济、可靠的特性，值得推广应用。