浅析U型槽防排水设计

沈恩学

（辽阳市规划设计研究院 辽阳市 111000）

浅析U型槽防排水设计

沈恩学

（辽阳市规划设计研究院 辽阳市 111000）

U型槽以其结构简单稳定、施工方便，并可有效挡土及抑止地下水保持路堑干燥等优点而得到广泛应用和认可。结合辽阳市实际工程项目，对U型槽的防水和排水设计进行了全面细致的介绍和分析，提出了“多重防水”及“管线防水”等一些关于U型槽防排水设计方案，以期为同行提供参考。

U型槽；防水设计；主体防水；细部防水；排水设计；雨水泵站

随着我国城市交通及高铁技术的飞速发展，各等级城市道路下穿铁路的情况越来越多，U形槽的应用将变得十分普遍。为保持路堑的长期干燥，以及雨季交通的安全顺畅，必须保证U型槽及铁路框构桥完整封闭，不能有漏水点，路面雨水也应快速排除不得有积水。可见U型槽的防排水设计与结构设计一样是其能否正常使用的前提，应引起大家的重视。

1　工程概况

本项目为辽阳市中心城区中的一条次干道—小庄街，为单块板式断面，新建工程。本次设计的起点为胜利路，终点为铁西路，道路全长766.308m，其中291.097m为U型槽段，118.903m为既有框构桥段，其它为道路段，规划道路红线宽32m。该路段与长大铁路和哈大快客线路垂直相交，铁路部门已为小庄街的下穿预留了三孔式框构桥，其边墙和中墙宽度均为1.0m，边墙间净宽为28.90m，机动车道限高4.9m，非机动车道限高3.5m。

框构桥西侧U型槽长123.127m，东侧U型槽长167.970m，每隔20.0m设一道沉降缝，道路最低点设于框构桥东侧的出口处，也是U型槽的集中排水点。

本文仅针对小庄街项目中U型槽的防水和排水设计进行介绍和分析，其结构设计部分，在此不予赘述。

2　地质条件

2.1岩土特征

场地范围内，基岩埋藏较深，第四系覆盖层较厚，钻探所揭示的地层厚度、岩性特征等由上而下予以描述：

杂填土：杂色，厚0.5～1.5m，由粘性土夹角砾碎石及建筑垃圾等组成，稍湿，松散。

粉质粘土：分布广，褐色，厚0.8～1.6m，软塑～硬塑，稍有光泽，无摇振反应，强度中等，韧性中等。基本承载力δ=150kPa。

中砂：黄褐色，纯净，饱和，中密，厚2.5～3.5m。基本承载力δ=350 kPa。

粗圆砾土：分布广，黄褐色，潮湿至饱和，中密，厚度超过5.0m，一般粒径20～60mm，最大粒径＞100mm，主要成份多为岩浆岩和变质岩，孔隙由粗砂填充。基本承载力δ=500kPa。

2.2水文信息

场地范围内，地下水的基本类型为潜水型地下水，存于中砂和粗圆砾土中，由大气降水和地下径流补给，一般初见水位深度3.7～5.80m，稳定水位在地面下3.3～4.5m，绝对高程为16.82～15.62m，高于路面设计标高。

根据调查资料显示，2010年铁路框构桥施工时测量地下水位深度为3.0～3.8m，水位年变化幅度1.0～2.0m。设计时应按最高水位进行计算。另外，杂填土层含季节性上层滞水。水量、水位变化不均，季节性影响较大。取水样化验表明，该地下水无腐蚀性。

3　防水设计

3.1防水系统

U型槽主体结构长期处于地下水位以下，其防水设计直接影响结构本身的坚固性和耐久性。防水应以“经济合理，多重设防”的原则进行设计。

U型槽防水设计主要包括主体结构防水和细部构造防水两项，其中主体结构防水主要是通过采用防渗混凝土解决，细部构造防水主要包括缝隙防水和管线防水。缝隙防水主要是指沉降缝和施工缝的防水处理，管线防水主要是指路面最低处横穿U型槽边墙的排水管线和纵向穿过端隔板的其它管线的防水处理。

本工程主体结构采用C30防水混凝土就地支模浇筑，根据《地下工程防水技术规范》GB 50108-2008中相关规定，确定本U型槽的防水等级为二级，不允许漏水，混凝土抗渗等级P6。底板下部素混凝土垫层标号为C20，厚度应为15cm。

施工缝通常采用企口式，并应保证距离U型槽底板上边面1.0m以上。本设计仅对边墙施工缝进行防水处理，中心涂抹遇水膨胀密封胶，迎水面粘贴预铺式冷自粘防水卷材。中墙不涉及任何防水处理。

本工程主要针对横穿U型槽边墙的排水钢管进行防水处理，设计采用B型柔性防水套管作为主要的防水装置，迎水面辅以遇水膨胀密封胶（聚硫密封胶、聚胺酯密封胶）进行嵌缝阻防。其它管线的防水可参考此方案进行处理。

做好防水处理是相当困难的一件事，需要多方的努力和配合，每个环节都不能出现任何闪失。缝隙防水和管线防水是整个防水体系中最为薄弱的两个环节，且管线防水又很容易被忽视。关于沉降缝防水，详见“传统防水”和“多重防水”。

3.2传统防水

传统防水设计多采用单层或双层防水，单层防水主要采用PE1-127型中埋式橡胶止水带进行防水，双层防水是在单层的基础上在迎水面增加一道预铺式防水卷材（SBS胎基）进行封堵，详见图2。

理论上单层防水是完全可以满足沉降缝的防水要求的，但理论和实践是存在一定差距的，受施工能力和使用环境等条件的制约，要想达到设计的理想化状态几乎是不可能的，也就是说我们无法保证所有橡胶止水带在施工及使用过程中不会出现任何的破损，一旦橡胶止水带在某一环节出现任何微小的漏点将导致整个防水系统崩溃，且不可逆。

工程实践证明传统防水设计出现漏点的现象还是有一定比例的，没有人可以确保沉降缝处一定不会出现漏点，但我们可以通过其它方式来提高其防水能力和防水概率。

3.3多重防水

多重防水是利用多种高性能防水材料，发挥其各自优点增加防水概率的一种综合性防水设计。与传统防水设计相比多重防水的性能更强效果更好。本工程采用的就是多重防水设计，详见图3。

由图3我们可以看到主防水结构仍然是橡胶止水带，但同时增加了4道辅助防水层，为提高其防水概率有时可能会更多。图中预埋注浆管用于混凝土养护结束之后的注浆防水，本工程选用的是聚胺酯注浆液。

由于本工程既有框构桥采用的是预制箱涵，顶推就位的施工工艺，因此不能采用双肢止水带，只能采用单肢型止水带，单肢埋于U型槽底板及边墙内，靠橡胶孔的挤压变形来达到止水的目的。其它辅助防水层均可按图3顺利施工。

4　排水设计

4.1排水系统

U型槽的排水设计直接关乎路面结构的稳定性和耐久性，从而影响交通的安全性和顺畅性。整个排水系统由泄水管、盖板明沟、横向排水管、集水池和雨水泵站组成。也就是说我们要将所有流入U型槽内的雨水最终全部排入集水池，由雨水泵站将其快速提升排走，且边入边排。本项目泄水管设在U型槽中墙压顶内，盖板明沟设在U型槽中墙和机动车道相交处，横向排水管设在框构桥东侧道路最低点处的路基内，集水池及雨水泵站设在U型槽北侧距离边墙20.0m处。

4.2排水过程

按照“减入增出，明暗结合”的原则，U型槽两侧端隔板外侧路面应设置成反坡，尽可能地减少雨水流入U型槽内的体量，有利于减轻雨水泵站的排水压力，加快排水速度，必要时还可适当减小泵站规模，经济合理。

流入U型槽内的雨水包括人行道雨水、非机动车道雨水及机动车道雨水，人行道和非机动车道雨水顺横坡流向中墙，通过设置在压顶内的泄水管排入机动车道，机动车道雨水及汇入的人行道和非机动车道雨水一同流向铸铁盖板明沟，雨水流入明沟后通过两根D400横向排水钢管排入集水池，最后由泵站内的潜水泵抽排至既有市政排水系统内。

道路管养部门要定期特别是汛期来临前务必做好安全检查工作，及时清理U型槽内盖板明沟、横向排水管以及集水池内垃圾以免堵塞积水，导致雨水泵站无法正常工作，造成不必要的损失。

5　注意事项

（1）施工U型槽底板垫层前应采取一定的排水措施（本工程在基坑外缘布置管井降水）进行降水，使地下水位始终保持在垫层以下0.5m，直到边墙墙背填料及上部道路基层施工结束后方可停止降水作业。

（2）橡胶止水带必须符合国家技术标准《高分子防水材料第二部分止水带》GB18173.2-2000中的相关规定。

（3）橡胶止水带在搬运、安装过程中，不得损坏，如有破损，禁止使用。止水带位置应端正，其中心线应与沉降缝中轴线重合，防止扭曲、偏斜、被钢筋等割破。底板止水带下的混凝土及边墙止水带外侧的混凝土均应特别注意捣固密实，保证无空隙，以免漏水。

（4）橡胶止水带的安装应严格按照图纸施工，沉降缝宽度不得超过3.0cm，以防止止水带起不到止水的作用。

（5）边墙橡胶止水带的最高点应高于丰水期最高地下水位线，以保证地下水不能从止水带上方溢出。

（6）要保证U型槽基础的压实度，避免发生不均匀沉降而拉裂止水带，使其失去止水作用。

6　结语

本次设计的小庄街U型槽部分已全部施工完毕，但道路部分尚未竣工通车，所以其防排水能力和使用效果还有待进一步的观察和研究。

以往我们都把注意力集中在了U型槽的主体结构上，而忽视了其防排水设计。大量工程实例表明，几乎所有出现问题的U形槽项目均为防水处理不当或排水不畅所致，与结构无关，望同行们引以为戒。随着U型槽结构的逐步推广和应用以及实践经验的不断积累，其防排水设计将得到进一步的提高和完善，从而形成一整套统一的设计规范，更好地为城市交通服务。

［1］ 张建军，才西月.槽式挡土墙在城市地道桥引道上的应用［J］.辽宁省交通高等专科学校学报，2003，5（2）：6-7.

［2］费文燕.下穿立交引道中U型槽结构设计与分析［J］.路基工程，2015（5）：151-152.

［3］周永丰.浅析封闭式路堑U型槽优化设计［J］.北方交通，2015（6）：61-62.

Brief Discussion on Waterproofing and Drainage Design for U-Shape Groove

SHEN En-xue
（Liaoyang City Planning Design and Research Institute，Liaoyang 111000，China）

The U-shape groove is widely applied and accepted due to some merits like simple and stable structure，convenient construction，effectiveness for earth retaining and underground water control to keep dry of road cutting and so on.In combination with practical engineering project in Liaoyang，the waterproofing and drainage design for U-shape groove is introduced and analyzed comprehensively，some design schemes for U-shape groove waterproofing and drainage like“multi-proof”and“pipeline-proof”，thus providing reference for colleague of the same trade.

U-shape groove；Waterproofing design；Waterproofing for main body；Waterproofing for detail；Drainage design；Rainwater pumping station

U416.1

B

1673-6052（2016）03-0085-03

10.15996/j.cnki.bfjt.2016.03.025