李 艷 李 彬

(1.武漢交通職業(yè)學院，湖北 武漢 430065；2.長江勘測規(guī)劃設計研究有限責任公司，湖北 武漢 430010)

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水電站淺淹及浸沒影響區(qū)建筑物防護技術(shù)探討*

李 艷1李 彬2

(1.武漢交通職業(yè)學院，湖北 武漢 430065；2.長江勘測規(guī)劃設計研究有限責任公司，湖北 武漢 430010)

大型水電站建設導致上游影響區(qū)內(nèi)大部分城鎮(zhèn)建筑物處于淺淹或基礎浸沒狀態(tài)，采取技術(shù)措施對建筑物進行處理使其滿足結(jié)構(gòu)安全及使用要求，可避免大面積搬遷。文章綜合考慮淺淹或浸沒區(qū)房屋結(jié)構(gòu)型式、基礎型式、施工質(zhì)量、實際使用情況、建成年代等狀況，初步形成了地下室回填、底層回填、地下室防滲處理三種水電站淺淹及浸沒區(qū)房屋建筑防護處理方案，為類似工程項目提供參考。

防護設計；地下室回填；底層回填；地下室防滲

我國水電站選址基本都按照流域規(guī)劃，綜合考慮地理、地質(zhì)、交通、淹沒等各種情況[1]，盡量避開城市集鎮(zhèn)，對于無法避免被淹沒的城市集鎮(zhèn)一般都采取整體搬遷，因此城市集鎮(zhèn)整體遷建規(guī)劃設計是水電站建設需解決的重大問題[2-3]。重慶市某徑流式水電站水頭較低，受其影響的多個城市集鎮(zhèn)處于淺淹或浸沒狀態(tài)，影響區(qū)內(nèi)房屋建筑主要特點表現(xiàn)為：(1)涉及房屋位于城區(qū)沿江區(qū)域，人口集中，周邊配套設施完善，搬遷難度大；(2)建筑物比較密集，部分房屋結(jié)構(gòu)比較新，層數(shù)比較高，多采用樁基礎。針對淺淹和浸沒影響區(qū)人口密度及房屋特點，若全部采取搬遷處理，不僅導致城市集鎮(zhèn)移民搬遷安置任務重，拆除代價較大，搬遷難度高，同時也造成了社會資源的嚴重浪費。針對一些建筑年代較近，結(jié)構(gòu)安全狀態(tài)良好，僅地下室或底層局部受淹沒或浸沒影響，浸沒或淺淹影響有限且在安全范圍內(nèi)，體量較大的單體建筑進行防護處理后可以滿足建筑物結(jié)構(gòu)安全，防護價值較高。本文根據(jù)現(xiàn)場查勘了解的淺淹或浸沒區(qū)內(nèi)房屋建筑結(jié)構(gòu)型式、基礎型式、施工質(zhì)量、實際使用情況、建成年代等綜合情況，進行深入的技術(shù)經(jīng)濟比較和計算，最終確定了底層回填、地下室回填、地下室防滲處理三種防護方案。

1 建筑物底層回填處理

建庫后當遭遇20年一遇洪水時，位于臨江城區(qū)低洼區(qū)域的建筑物底層會被江水淹沒或受高水位江水滲透浸沒影響，對此類建筑物底層及室外部分進行回填處理，使新的底層及室外地面高度位于防護高程以上。

1.1 回填處理方案

對工程常用的回填材料進行技術(shù)經(jīng)濟比較，確定最優(yōu)回填方案，詳見表1。由于EPS聚苯乙烯泡沫板材可有效減小回填材料自重對原結(jié)構(gòu)構(gòu)件的荷載影響，土石料取材方便，且經(jīng)濟性好，所以建筑物內(nèi)部和室外靠近建筑物2m范圍內(nèi)采用EPS聚苯乙烯泡沫板材加土石料回填，室外2m范圍以外采用土石料回填。

表1 回填方案技術(shù)經(jīng)濟比較

回填處理后，底層剩余層高大于2.2m時，恢復原功能使用；剩余層高不足2.2m時，作底層架空層使用；原有道路、綠化等基礎設施重新恢復，方便居民出行，保障周圍居民的居住條件。

1.2 技術(shù)措施

(1)回填前將建筑物原底層的底板沿承臺基礎、基礎梁邊緣切割斷開或鑿除，減少回填荷載對樁基和地基梁影響，確保結(jié)構(gòu)安全。

(2)底框結(jié)構(gòu)及框架結(jié)構(gòu)在回填之前，拆除底層的隔墻、底板及樓梯。

(3)水位上升使砌體結(jié)構(gòu)墻體使用環(huán)境發(fā)生變化，墻體抗剪強度、豎向承載力急劇下降，在底層磚墻兩側(cè)設置鋼筋網(wǎng)再噴射高標號水泥砂漿對墻體進行防護，提高墻體的抗剪強度、豎向承載力、抗側(cè)剛度及延性。

患者，女，51 歲，身高 158cm，體重 68kg，ASA分級Ⅱ級，入院診斷膽囊結(jié)石伴膽囊炎，擬行腹腔鏡下膽囊切除術(shù)。既往無青霉素、粉塵過敏及過敏性哮喘，患者提供既往出院記錄：1周前于當?shù)蒯t(yī)院擬行腹腔鏡下膽囊切除術(shù)，麻醉誘導過程中出現(xiàn)過敏性休克，具體過敏原不詳，不排除麻醉藥過敏可能，予搶救成功后返回病房，麻醉醫(yī)師提供誘導用藥為丙泊酚、順式阿曲庫銨、舒芬太尼，建議行過敏原檢測，并轉(zhuǎn)上級醫(yī)院治療。患者出院后未行過敏原檢測，3d后經(jīng)門診收入我院擬行手術(shù)治療，術(shù)前各項檢查均未見異常。

(4)室外道路、綠化等區(qū)域回填后，按原使用功能重新恢復達到防護高程。居住區(qū)內(nèi)部道路采用水泥混凝土路面進行恢復，道路結(jié)構(gòu)型式自下而上分別為：素土碾壓實，土基回彈模量E≥30MPa；級配碎石墊層厚15cm；6%水泥穩(wěn)定級配碎石基層厚20cm；C30水泥混凝土面層厚20cm。

2 建筑物地下室回填處理

實地調(diào)研資料顯示，影響區(qū)范圍內(nèi)建筑物原地下室底板和側(cè)墻大部分為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和漿砌石結(jié)構(gòu)，基本上不具備防滲功能。地下水位上升時，地下室長期處于浸泡狀態(tài)，腐水會滋生細菌，產(chǎn)生異味，對居民生活和身體健康造成影響。當?shù)叵率颐娣e少，不便于施工，防護處理困難或加固經(jīng)濟效益差，無保護價值時，對地下室進行部分或整體回填處理，使新地下室地面高度位于防護水位以上。

2.1 回填處理方案

地下室回填處理選用EPS加碎石土，回填后地下室凈空≥3m時，恢復原功能使用；1.8m≤回填后凈空<3m時，作為設備架空層、庫房等功能利用；不足1.8m，但能開啟通風篦時，作為底層架空層利用；不足以開啟通風篦時，考慮安全及衛(wèi)生要求作整體回填。

2.2 技術(shù)措施

回填前將原地下室底板沿承臺基礎、基礎梁邊緣切割斷開(樁筏基礎不能切割斷開)，盡量減少回填荷載對樁基和地基梁影響，確保結(jié)構(gòu)安全。

3 地下室防滲處理

當?shù)叵率颐娣e較大，便于施工或確有保護價值時，對地下室進行防滲及抗浮設計處理，維持地下室原有使用功能。

由于原地下室和底板基本不具備防滲功能，當?shù)叵率曳罎B水頭小于0.3m時，采取涂刷滲透結(jié)晶型防水涂料對地下室底板及側(cè)墻進行防滲處理，防滲處理后原則上恢復原有功能使用；當?shù)叵率曳罎B水頭大于0.3m時，通過設計新的鋼筋混凝土底板及側(cè)墻進行地下室防滲處理，防滲處理后恢復原有功能使用。新增結(jié)構(gòu)采用的防水混凝土及其抗?jié)B等級需滿足防水等級要求[4]，底板和側(cè)墻現(xiàn)澆為整體，厚度根據(jù)荷載情況計算確定。進行防滲處理的建筑物一般層數(shù)較高，樁基較大較深，新增結(jié)構(gòu)對原結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的附加荷載較小，對主體樁基幾乎不構(gòu)成影響。

新增底板當計算不滿足抗浮時，增設抗浮樁與底板共同作用?；鶚犊拱纬休d力按下式計算[5]：

Nk≤Tuk/2+Gp

(1)

式中，Nk為按荷載效應標準組合計算的基樁拔力；Tuk為群樁呈非整體破壞時基樁的抗拔極限承載力標準值；Gp為樁基自重，地下水位以下取浮溶重。

基樁的抗拔極限承載力標準值按下式計算[5]：

Tuk=∑λiqsikuili

(2)

式中，Tuk為基樁抗拔承載力標準值；ui為樁身周長；qsik為樁側(cè)表面第i層土的抗壓極限側(cè)阻力標準值；λi為抗拔系數(shù)。

3.2技術(shù)措施

(1)新增梁板結(jié)構(gòu)大面積施工，根據(jù)規(guī)范構(gòu)造要求設置變形縫，變形縫寬度為20～30mm，變形縫采用止水銅片止水，密封膠填縫。

(2)底板施工應按規(guī)范構(gòu)造要求設置后澆帶，后澆帶寬1m，采用C30補償收縮混凝土澆筑，后澆帶兩側(cè)采用階梯縫處理。

(3)新增梁板體系與原框架柱、剪力墻等新舊交接處是防滲處理的薄弱環(huán)節(jié)，易形成滲漏。常用的防滲處理方案有壓力化學注漿、涂刷水泥基滲透結(jié)晶防水涂料、外包鋼板止水等方案。

①壓力化學注漿。通過在新增底板與柱(剪力墻)連接處預留注漿孔進行注漿處理，不能保證注漿覆蓋的全面性，個別質(zhì)量缺陷即可導致嚴重滲水。

②涂刷水泥基滲透結(jié)晶防水涂料。新增底板澆筑混凝土前，在交接處老結(jié)構(gòu)面上刷水泥基滲透結(jié)晶防水涂料，可以滲透到新老混凝土內(nèi)部形成不透水保護系統(tǒng)，達到防水的目的，施工做法如圖1所示。此材料已成功用在結(jié)構(gòu)迎水面，但在新老結(jié)構(gòu)結(jié)合面上使用，其效果還有待進一步論證，存在一定風險。

圖1 涂刷水泥基滲透結(jié)晶防水涂料示意圖

③鋼板止水。止水鋼板從原底板沿柱(剪力墻)包到防護高層，鋼板與原柱(剪力墻)之間的縫隙注漿填滿，即使注漿質(zhì)量有缺陷，也不影響防滲效果，施工做法如圖2所示。

圖2 鋼板止水示意圖

3種方案中，外包鋼板止水方案比較可靠。但鋼板位于潮濕環(huán)境易銹蝕，需要特別考慮鋼板的防銹問題，確保鋼板處于能夠滿足止水功能的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。設計要求鋼板采用全焊透一級焊縫，焊接時要確保焊縫質(zhì)量，焊縫表面不得有裂縫、表面氣孔、夾渣等缺陷。施工可選擇符合有關(guān)標準、規(guī)范并且實際使用效果良好的防腐、防銹涂料，設計采用適當增多涂刷遍數(shù)，適當控制涂層厚度(例如總厚度>150um)等措施來綜合控制鋼板防銹質(zhì)量。在水庫運行過程中，當發(fā)現(xiàn)局部鋼板止水出現(xiàn)嚴重銹蝕，應及時加固或更換。

4 結(jié)語

本文在缺少類似工程經(jīng)驗參照的情況下，針對僅地下室或底層受淺淹(浸沒)影響，且建設年代較近、結(jié)構(gòu)安全狀態(tài)良好的房屋建筑提供了3種防護處理方案：當?shù)讓邮苡绊憰r，對底層直接進行回填處理；當?shù)叵率沂苡绊憰r，根據(jù)地下室防護價值及施工技術(shù)可行性綜合選擇回填處理或防滲處理。專家們認為防護方案總體合理可行，可大大減輕移民安置工作，具有明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。

[1]唐山松.中小型水電站選址時應考慮的諸多因素[J]. 中國農(nóng)村水利水電，2007(2):96-98.

[2]馮琳玲,彭經(jīng)緯,王喜春.潘口工程庫區(qū)田家壩鎮(zhèn)遷建規(guī)劃設計[J]. 人民長江,2012(16):93-95.

[3]馮琳玲.淺議水電站庫區(qū)城集鎮(zhèn)遷建規(guī)劃設計的特性[J]. 水利發(fā)電,2012,38(12):5-7.

[4]GB50108-2008,地下工程防水技術(shù)規(guī)范[S].

[5]JGJ94-2008,建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].

2016-10-08

湖北省教育科學規(guī)劃課題“高職建筑類專業(yè)教師信息化職業(yè)能力提升對策研究”(編號：2016GB276)；全國交通運輸職業(yè)教育教學指導委員會路橋工程類專業(yè)指導委員會教研課題“基于翻轉(zhuǎn)課堂的高職路橋工程類專業(yè)教學模式研究”(編號：2015011)。

李 艷(1983-)，女，湖北公安人，武漢交通職業(yè)學院講師，博士，主要從事結(jié)構(gòu)計算分析、高職教育教學研究。李 彬(1981-)，男，湖北天門人，長江勘測規(guī)劃設計研究有限責任公司工程師，主要從事結(jié)構(gòu)設計研究。

10.3969/j.issn.1672-9846.2016.04.019

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1672-9846(2016)04-0077-03