水池伸缩缝渗漏修复措施探究

贝震宇

（上海环境工程设计研究院有限公司，上海 200072）

混凝土是以水泥为胶凝材料，砂石为骨料，与水按一定配合比组成的复合材料，必要时还可增加外加剂和矿物掺合料改善性能。混凝土现在广泛应用于土木工程领域。

混凝土凝结硬化的过程主要反应是水泥的水化反应。水泥水化反应的过程包含了物理化学反应，反应过程中会产生水化热，造成混凝土内部和表面温差，水化反应过程中混凝土体积还会产生收缩，后期在建构筑物使用过程中混凝土也会因外界温度和湿度的变化产生伸缩，伴随着混凝土的伸缩，混凝土表面和内部会形成细微裂缝。特别是商品混凝土和机械化泵送工艺在工程中的使用，随着水灰比增大，砂率提高，水泥用量增加，浇灌速度加快，工程上混凝土裂缝增多。混凝土结构的裂缝是不可避免的，但其有害程度是可以控制的[1]。

根据建设经验在混凝土结构中采用永久性变形缝，控制和减少混凝土因变形产生的内力，从而避免有害裂缝，保证建构筑物的美观和耐久性[1]。特别是水池这一类的构筑物，裂缝影响其耐久性，严重时甚至直接影响使用功能。

根据CECS138—2002《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》（以下简称《规程》）第7.1.3 条，钢筋混凝土水池平面尺寸较大时应设计适应温度变化的伸缩缝，第7.1.3 附注2 明确“当在混凝土中加掺合料或设置混凝土后浇带以减少收缩变形时，伸缩缝间距可根据经验确定”[2]。

实际工程中发现，预留的永久变形缝施工中经常出现问题，常常成为一个主要的渗漏点。近年来在工程设计中常采用混凝土外加剂和施工后浇带或膨胀加强带相结合，可以加大水池的伸缩缝最大间距，可以做到少设缝，甚至不设缝。

1 工程概况

某环保项目中污水系统1#池、2#池外轮廓尺寸相同，均为21.95 m×69.05 m，为室外露天半地下水池。水池底板面标高比室外地面低4 m，池顶高出室外地面4.85 m。2 个池体内部按功能不同分成若干个小水池，2个水池之间设9 m 宽设备通廊，2 个水池结构独立。池壁厚度为650 mm，池底筏板厚度为900 mm，采用灰土挤密桩做地基处理，并设置了500 mm 厚的褥垫层。混凝土强度等级C40，抗渗等级P10，抗冻等级F200。场地内地下水位在地面以下40 m。

1#池和2#池平面尺寸均超过了《规程》第7.1.3 条的限值，特别是纵向超出限值较多。设计单位在纵向设置了一道变形缝将水池一分为二，伸缩缝每侧长度不超40 m；另外每一段分别居中设置一道2 000 mm 宽的膨胀加强带；横向居中设置一道2 000 mm 宽的膨胀加强带。水池膨胀加强带和伸缩缝平面布置如图1 所示。永久伸缩缝宽度为30 mm，底板做法如图2 所示，侧壁做法如图3 所示。

图1 水池平面图（单位：mm）

图2 底板伸缩缝详图（单位：mm）

图3 太阳能板在屋顶的安装实拍图

图3 壁板伸缩缝详图（单位：mm）

2 个水池均于2020 年10 月开始施工，在2021 年1 月结构施工完毕。项目现场在11 月中旬以后进入冬季施工。11 月中旬到12 月上旬属于初冬期，平均气温大约在为0 ℃左右，最低气温约-5 ℃。在12 月中旬至次年2 月中旬为严冬期，平均气温在-5 ℃左右，最低气温-10~-15 ℃。在施工时现场采取冬季施工措施：使用硅酸盐水泥，在混凝土中加抗冻早强剂，控制入模温度，搭设棚内生火，混凝土浇筑完成后及时覆盖塑料薄膜和棉被来保温保湿。

2 满水试验

水池结构完工后，根据GB 50141—2008《给水排水构筑物工程施工及验收规范》第6.1.4 条“水处理构筑物施工完毕后必须进行满水试验”[3]做满水试验，满水试验合格后方可进行防腐、防水的施工。因单体池容约12 000 m3，按计划先对1#水池进行满水试验，再将水导到2#水池做满水试验。单池满水试验分3 次注水，第一次加水高度2 m，第二次加水高度3.5 m，最后加至池壁顶部。试验中发现2 个水池均有漏水情况，渗漏部位主要集中在的池壁底部施工缝部位、伸缩缝部位，另外池壁局部也有渗漏现象。

3 渗漏原因分析和修补方案

3.1 渗漏原因

3.1.1 池壁底部施工缝

池壁底部施工缝做法如图4 所示。造成此处渗漏应该是混凝土2 次浇筑的结合面，施工时处理不到位造成的，主要原因如下。

图4 施工缝做法（单位：mm）

（1）施工缝没有凿毛，残渣、杂物没有冲洗干净。

（2）浇筑上层混凝土前没在施工缝上铺设一层水泥浆。

（3）该部位钢筋过密，施工时混凝土未振捣密实。

该部位采用注浆法修补。利用空气压缩机将聚氨酯堵漏剂注入裂缝，堵漏剂在压力作用下顺的裂缝流动，遇到裂缝中的水分会产生聚合反应，发生膨胀并与混凝土紧密结合，从而将裂缝密实封闭。

3.1.2 池壁

池壁裂缝属于工程中经常遇到的常见病，主要由于混凝土水化反应产生的内外部温差和收缩，以及部分未参与水化反应的水分蒸发引起的。这个项目又牵涉到了冬季施工，虽然采取了冬施措施，但依然不能避免裂缝的产生。如果采用了氯化钙做速凝剂还会增加混凝土的收缩量，反而对防止裂缝不利。

池壁裂缝同样采用注浆法修补。注浆孔必须沿裂缝走向在两侧交叉布置，钻孔要避开受力主筋，且应斜穿过裂缝，进入池壁深度为结构厚度的1/3~1/2，孔间距不大于500 mm，孔径为20 mm，斜孔倾角45°。

3.1.3 伸缩缝

伸缩缝是为防止水池由于气候温度变化（热胀、冷缩），使结构产生有害裂缝，在水池结构通长预留的一条构造缝，使水池在使用中可沿长度方向做水平伸缩。伸缩缝处防水主要依靠橡胶止水带。橡胶止水带的质量及其安装质量决定这个节点功能能否达到设计要求。本项目设计采用止水带为B-P-400*10，要求其性能应满足GB18173.2—2014《高分子防水材料 第2 部分：止水带》[4]的指标，止水带用钢板与混凝土内钢筋固定，做法按照10J301《地下建筑防水构造》[5]，如图5 所示。

图5 止水带固定做法

根据现场沉降观测记录，在施工及满水试验过程池体基本无沉降，伸缩缝两侧没有沉降差。止水带不应存在因沉降过大而被拉扯破坏的现象。通过实地查看，伸缩缝处外观问题如下。

（1）池壁伸缩缝不在同一垂直线上，明显扭曲。

（2）伸缩缝表面密封膏已不存在，缝内填充的闭孔性聚乙烯塑料板外露并已经破碎。

（3）本应居中的橡胶止水带竟然在局部位置有外露现象。

由此推断漏水原因主要是因为伸缩缝内预埋橡胶止水带固定不规范，在混凝土浇筑振捣时止水带发生了错位，止水带与混凝土之间不再闭合，可能存在渗漏通道。特别是池壁较高，自池底施工缝到池顶一次性浇筑，流动混凝土侧压力很大，将整个侧壁伸缩缝压变形，造成混凝土硬化后止水带两侧在混凝土中的锚固长度不足。池壁伸缩缝的模板支撑有问题，不能抵抗混凝土浇筑和振捣时产生的力，止水带可能在流动混凝土的压力下发生翘曲，其受力状态与设计不符，在使用中受水压力可能撕裂。由此可以确认中埋式橡胶止水带已经失效，为保证水池使用功能必须采取措施，需用其他材料替换已失效的止水带。

因项目位于陇西黄土高原的西部，②层黄土状粉土具有湿陷性，湿陷等级为Ⅳ级自重湿陷性，虽然已经过地基处理消除了湿陷性，但伸缩缝在使用中一旦渗漏仍会产生严重的后果。因此建设单位聘请了专业单位设计了修补方案，并组织专家对补漏方案进行了反复论证。推选方案共有以下2 种。

3.2 拟采取方案

3.2.1 方案一

采用混凝土超前止水方式，在伸缩缝池内两侧各做500 mm×500 mm 混凝土反口（两反口之间预留30 mm伸缩缝），反口居中另设一道中埋式橡胶止水带，混凝土强度等级和抗渗等级同原水池。新增反口以化学植筋与原水池结构相连，接触面凿毛、冲洗干净并接浆，在反口施工前还需对原有伸缩缝进行处理，清理深度不小于池壁（底板）深度的一半，再采用丙烯酸盐，将清理后的缝隙填实。这种方法相当于重新设置了止水带，替代原有止水带的功能。但因池壁较高，后浇混凝土截面较小，一次性浇筑很难保证振捣密实，如池壁分段浇筑则每段水平施工缝都存在渗漏隐患，且该方案施工周期偏长。

3.2.2 方案二

采用外附外贴式橡胶止水带，池壁内外两侧做法如下（图6）。

图6 池壁修复节点

（1）清理伸缩缝。伸缩缝已严重变形，填充的聚乙烯塑料板已经碎裂，需要将其连同松散的混凝土浮渣一起清除。采用电镐将伸缩缝处混凝土向伸缩缝中部破碎，露出新鲜混凝土界面。施工时注意保护好原中置式橡胶止水带不受损坏。

（2）现场伸缩缝宽度不一致且在不在平面同一铅垂线上，需要将其复位。采用化学植筋法固定钢筋、支模，采用高强水泥基灌浆料浇筑，使成型后伸缩缝宽度控制在30 mm 左右，并使原中置式橡胶止水带尽量保持在居缝中心位置。灌浆料达到强度后在其表面涂刷混凝土界面剂。

（3）缝内嵌入高弹性压缩密封体，设置深度为池壁厚度的一半。

（4）伸缩缝内灌注高弹性柔性防水材料，高出缝表面10~20 mm。

（5）采用304 不锈钢板封闭伸缩缝，钢板宽度200 mm，将高弹性柔性防水材料压紧。

（6）粘贴外贴式止水带。先对伸缩缝两侧处进行基面处理，露出混凝土新鲜界面，用环氧密封胶粘贴高分子橡胶止水带，橡胶止水带宽度不小于300 mm。并用宽度200 mm 的碳纤维布（300 g）将止水带两侧边缘进行封闭。

（7）碳纤维彻底固化后在碳纤维表面和橡胶止水带表面进行手涂聚脲施工，涂5 遍，厚度不小于4 mm。

池底侧做法如下（具体施工要求同池壁）。

（1）清理伸缩缝。将水池底板面以下450 mm 范围的碎塑料板连同碎渣全部凿除。

（2）灌浆料修复伸缩缝，修复深度为450 mm。并涂刷界面剂。

（3）缝内嵌入高弹性压缩密封体，设置深度为底板厚度的一半。

（4）伸缩缝内灌注高弹性柔性防水材料。因已有橡胶止水带可能已有裂缝，而且止水带另一侧无法清理、封闭，按照JGJ/T212—2010《地下工程渗漏治理技术规程》[6]要求钻斜孔穿过止水带至底板背面，钻孔间距不超过1 000 mm，底板背面灌注时灌注量由现场确定，采用慢速、低压连续灌注，保证将伸缩缝填实。

（5）池内采用304 不锈钢板封闭伸缩缝。

（6）粘贴橡胶止水带。

（7）手涂聚脲施工。

重新浇筑的伸缩缝内填充的高弹性柔性防水材料采用MS 密封胶。MS 胶是硅烷改性聚醚胶的简称，主要是采用MS 聚合物作为基础聚合物，配合填料、增塑剂和其他功能性助剂而成的双组分弹性密封胶。这种材料的延伸率大，弹性恢复率高，固化速度能满足灌注的要求，工作温度覆盖项目所在地的极端气温，其主要指标见表1。

表1 MS 胶性能指标

外贴式止水带主要指标见表2。

表2 止水带性能指标

聚脲是由异氰酸酯组份与氨基化合物组份反应生成的一种弹性体物质，最基本的特性就是防水、防腐、耐磨等。主要指标见表3。

表3 聚脲性能指标

3.2.3 伸缩缝修复方案确定

因为修复方案二施工难度相对较低、施工工期相对较短，能满足项目进度的要求，业主和参与评审的专家确定采用该方案修复伸缩缝。

4 伸缩缝现场修复施工和满水试验验收

确定修复方案后，鉴于伸缩缝的重要性，对修复施工单位进行了慎重的审核和筛选。首先施工单位必须具备防水工程施工资质，另外还需要具有类似项目的施工经验。最后选择了一家承担过地铁项目裂缝修补的单位实施修复。

同时在施工过程中要求监理单位对使用材料和每一施工步骤加强验收，严格控制施工质量。

2 个水池修复交错施工，总工期月45 d。修复完成后，将水池上预留管道孔、进出水口临时封堵，按要求做满水试验检验修复成果。试验结果证明修复有效，2个水池均达到了设计预定功能，无渗漏现象。

5 结束语

我国设计规范对混凝土结构受力裂缝的计算有明确的公式，且对裂缝允许宽度有严格的限制。对非受力裂缝通过控制建构筑物的长度，超长时需按规范设置伸缩缝，并控制伸缩缝最大间距，以此来控制混凝土硬化过程和使用过程中的伸缩裂缝，避免有害裂缝产生。

针对冬季施工国家也有相应的施工措施。本工程设计均满足规范要求，施工也采取了冬季措施，但依然产生了渗漏，特别是伸缩缝处的渗漏，修补花费了很大的代价。主要原因还是现场实际施工人员的责任心，在室外零下十几度时工作难度要大很多，一旦一线工人因主观或客观因素影响，施工不到位，监督人员也疏于监管，分部分项工程验收流于形式，后续建构筑物成型后发生问题就要花几倍的代价去修复。

国家现在推广预制装配式建筑是为了在工厂里通过固定的流程控制结构构件的质量，但像水池这一类对防渗漏要求高的构筑物现在还不具备预制化建造的条件，所以现场参与人员，包括施工班组，总包技术人员、监理等都要具有责任心，严格控制每一个施工步骤。只有这样才能使建构筑物符合设计要求，满足使用功能、安全性和耐久性。