防水揭秘：预制综合管廊防水密封性的重要性

预制综合管廊防水构造为插口工作面密封+端面密封（双胶圈密封）的防水构造形式，如图1所示。其优点为：端面压缩密封与插口斜面变形密封的有机结合，密封性好、抗震、抗沉降性好，安装工艺性要求高。

选取的密封圈种类为：

① 插口三元乙丙楔形胶圈+端面腻子复合条；

② 插口三元乙丙楔形胶圈+端面遇水膨胀弹性复合中空胶条；

③ 插口三元乙丙楔形胶圈+端面弹性中空胶条。

 

密封条结构：

插口要要实心、楔形（三角形）结构；端面要要中空、梯形结构。以管廊接口采用承插式接口（插口密封+端面密封相结合）的结构形式为例，采用多道防水结构，其防水工作原理主要分为双胶圈防水、双组份密封胶防水、自黏式防水卷材防水与注胶（浆）防水。

 

1）双胶圈防水

• a）插口深度为100~130mm，接口转角为1.5°~2.5°。接口防水采用2 道橡胶圈主防水，其中插口橡胶为三元乙丙楔形弹性橡胶圈，端面（承口）为CEPZ150型遇水膨胀弹性复合胶垫。

• b）插口胶条采用滑动就位安装方式，主要是针对外侧漏水进入管廊，因此，三元乙丙楔形圈张口方向朝外，抵抗外部水压。

• c）端面为遇水膨胀弹性复合胶垫（CEPZ150），端面胶垫压缩变形密封，弹性防水为主，膨胀防水起辅助补充作用。

• d）水压试验时，任意一侧胶圈渗水都会导致压力下降，能直观地反映防水性能，对于工作时管廊外侧渗水，相当于两层防线。

2）双组份密封胶防水。双组份密封胶对内、外侧嵌缝起到防水、防渗作用。

3）自黏式防水卷材防水。内侧EPIIR 自黏防水胶带除防水、防渗外，还可以防昆虫、鼠咬等的破坏，起到保护内缝密封胶、密封条的作用。外侧PCM自黏聚合物改性沥青防水卷材除有防水功能外，还可以防止植物根茎穿刺造成的破坏，主要起到保护外缝的目的。

4）注胶（浆）防水。预制管廊接口处设置注浆管，一方面可以做管节接缝处防水试压用，测试管节内外胶条防水密封性能；另一方面可以作为后期堵漏的预留通道。若管廊在使用阶段因变形沉降过大，造成局部渗漏后，可以利用注浆管对管廊接口处进行注胶、注浆封装等维护措施。

密封橡胶圈的种类

目前，市场上应用于管廊防水密封结构中的密封橡胶圈的种类主要有腻子复合型密封条、弹性中空密封条、遇水膨胀弹性复合胶条，其结构为中空或梯形。

腻子复合型胶条的结构如图2所示，由三元乙丙泡沫外层复合高黏性聚合物反应性胶泥构成。其特点为：

① 重量轻、安装方便、快捷；

② 三元乙丙泡沫回弹性好、自黏反应性聚合物对混凝土凹凸表面填充性好、黏性强、防水性能好；

③ 预应力张拉力15~20MPa；④双胶圈注水试验可达0.1~0.15MPa。

遇水膨胀弹性复合胶条的结构见图3，由遇水膨胀与三元乙丙弹性橡胶共硫化复合制成，产品永不分层，具有遇水膨胀和弹性两种功能互为补充的特性。其特点为：

① 弹性主防水，遇水膨胀辅助防水；

② 中间开孔、底部开槽结构，具有优异的高回弹性、高压缩变形性；

③ 三元乙丙弹性橡胶弹性好、强度高、耐老化性好、使用寿命长；

④ 耐酸、碱、霉菌、密封性好，胶条界面应力≥1.5MPa，预应力张拉力20~25MPa；

⑤ 双胶圈注水试验可达0.3~0.5MPa。

弹性中空橡胶密封条的结构如图4 所示，由三元乙丙橡胶或氯丁橡胶密封条构成，中部开O形孔。其特点为：

① 梯形结构，中部O形孔，受力小，变形大；

② 三元乙丙橡胶与氯丁橡胶耐酸、碱、霉菌、耐老化性好、强度高、使用寿命长；

③ 胶条界面应力≥1.5MPa，预应力张拉力15~20MPa；

④ 安装方便、快捷；

⑤ 双胶圈中间注水试验可达0.2~2.0MPa。

三元乙丙橡胶楔形胶条是以乙烯、丙烯为主要单体，加入不饱和的第三单体经溶液制成的三元共聚物。其特点为：

① 具有突出的耐臭氧性和耐氧老化性，在拉伸至25%后，在臭氧浓度为150%的条件下，经50℃×200h的老化，其主要物性可保持原状；

② 优越的耐天候性，在阳光下曝晒三年不见裂纹；

③ 耐热老化性较好，一般可以在150℃下长期使用；

④ 对各种极性化学药品以及酸、碱有很好的抗耐性，但是对非极性油类和高浓度强酸的稳定性较差；

⑤ 具有很好的弹性、密度较小。

 

影响管廊接头防水密封的因素

 

1）垫层的平整度对防水性能的影响。预制管廊安装于垫层上，垫层的平整度对于管节对接的影响较大，应在垫层上铺设10mm厚细砂，调整平整度，同时减少构件就位时的摩擦力。

 

2）构件承插口尺寸影响。预制构件的承插口成型尺寸精度影响管节的就位张拉对接，通过严格控制模具加工精确度来保证承插口尺寸，保证**佳的接头效果。模具承口允许偏差（+2~-1mm），模具插口允许偏差（+1~-2mm）。

 

3）吊装工艺的影响。经过多次现场试验，对吊装张拉程序多次调整，**终确定张拉步骤为以下三步：初步就位，精确对位，水压试验。总体原则是：吊装平衡、平行插入、精准对位、底部优先、接缝宽度控制。

 

4）防水材料的影响。防水结构应采用多道防水，橡胶圈在整个接头防水中占有非常重要的作用。而橡胶圈的硬度、尺寸、压缩比是确保胶圈能在接缝处发挥作用的关键因素，其设计方法如下：

• a）胶圈压缩率。端面遇水膨胀弹性复合胶垫的压缩率应为25%~48%，压缩率的取值完全由承插口间隙尺寸决定。胶圈的硬度由压缩应力决定。

• b）橡胶圈的尺寸应严格遵守厚度取值计算公式，具体如下：

• 式中：d0为橡胶圈截面厚度，mm；e为承插口环向间隙，mm；ρ为橡胶圈压缩率；KR 为环径系数，取0.80~0.90。

• c）胶圈应遵守环向内径计算公式：DR=KR×DW

• 式中：DR 为安装前胶圈的环向内径，mm；DW 为插口槽工作面外径，mm。

• d）密封垫及沟槽的截面尺寸应符合下列公式（依据GB 50838-2015《城市综合管廊工程技术规范》8.5.9条规定）：A=1.0A0~1.5A0

• 式中：A 为密封垫的沟槽截面积，mm2；A0为密封垫截面积，mm2。

 

5）橡胶圈的老化性能应适应管廊工程的结构设计使用年限（100年寿命）。