本文以上海黄浦江上游引水1、2期工程为例，分析大型长距离埋地钢筋混凝土矩形输水管道的渗漏原因，以及设计和施工技术的改进。 长距离输水是解决目前城镇给排水量大幅度增长，环境污染日趋严重的重要措施之一。大量工程实践表明：输水量越大，输水距离越长的工程，其管道费用占整个输配水工程投资的50～75%。因此，如何合理、经济、安全可靠地选择输水管材，对降低工程造价，确保安全输水是急待研究解决的课题。
本文以上海黄浦江上游引水1、2期工程为例，分析大型长距离埋地钢筋混凝土矩形输水管道的渗漏原因，以及设计和施工技术的改进。
长距离输水是解决目前城镇给排水量大幅度增长，环境污染日趋严重的重要措施之一。大量工程实践表明：输水量越大，输水距离越长的工程，其管道费用占整个输配水工程投资的50～75%。因此，如何合理、经济、安全可靠地选择输水管材，对降低工程造价，确保安全输水是急待研究解决的课题。
钢筋混凝土多孔矩形输水管道，因具备能承受一定的内水压、耐腐蚀、能耗低、施工方便及投资省等特点，近10余年来，已推荐为大型长距离输水工程中普遍选用的管材。上海金山石化总厂水厂、上海黄浦江上游引水1、2期工程、上海合流污水1、2期工程、浙江黄椒温引水工程等均是大型长距离输水的工程实例。现以黄浦江上游引水工程为例，1期工程总长为17.7km，三孔钢筋混凝土埋地干管已于1987年7月1日建成投产；2期工程总长为23.82km，2×2孔矩形钢筋混凝土并建的4孔埋地干管(见图1)已于1998年10月建成通水。至此，黄浦江上游引水工程总长为41.52km输水主干渠全线贯通，经济效益良好，社会效益明显。
1.管道渗漏
(1)黄浦江上游引水工程经3年余服役运行的考验，于1990年10月进行全线停水检查。检查评价是：除原施工时，因约有3km长输水管道的沉降缝，采用不合格再生橡胶止水带，虽经修补，但橡胶止水带仍有少量渗水点外，又发现该范围倒虹管中6条经维修加固的内贴橡胶止水带局部发生起壳鼓起，1条内贴橡胶止水带脱落。其余全线管道的沉降缝和管内壁较为平整、外观良好，未发现有明显的渗漏水现象，运行良好。
(2)1995年1月，因浦东新区建设发展，原一期输水工程的白莲泾倒虹管南侧100余m管道改道停水时，经检查发现该段管道的沉降缝，目测高差有1～5cm不等的竖向错位(实际最大错位小于3cm)、2条内贴止水带脱落、3处渗漏严重。
(3)1998年12月对运行1年余的2期4孔主干管经外部观测检查发现，渗漏疑点50余处，严重渗漏达7～8处之多。
2.原因分析
钢筋混凝土埋地输水管道防渗漏的关键为2部分，即管体混凝土与沉降伸缩缝(变形缝)。
从国内已建成通水的约近10项埋地输水管道工程调查统计和渗漏分析认为：管道钢筋混凝土结构的抗渗能力能够保证，虽然施工中，局部因施工缝捣制缺陷或墙模的对拉螺栓孔止水效果不佳，导致其渗漏，但经试水检验与修补，管体的抗渗漏得以保证。
而沉降缝则不同，其缝的潜在缺陷将随投产使用时间的推延，因缝材材质及施工沉降等原因，某些缝抗渗能力可能随时间推延逐渐降低；甚至发生严重渗漏。因此，应从设计、施工和管道环境介质、管路等方面进行沉降缝渗漏原因的查找与分析。
(1)设计
软土地基上建造埋地输水管道的最薄弱环节是沉降伸缩缝，采用大开挖施工，使连接处变形缝产生错位与渗漏是常见病，往往是地基不均匀沉降所致。为此，应从设计进行认真分析原因，查找其不足。
①企口式接缝处混凝土浇捣难度高
为适应沉降缝处3cm最大沉降差，虽采用了企口式抗剪榫槽、且混凝土厚度也加厚到700mm，但该处仍因构造筋配置较密，混凝土浇捣密实性受到影响引起管道渗漏。
图1 沉降缝
②某些地质差，相邻软硬不同的地基土或新老接缝因施工时间间隔较长，在设计中，对基坑排水、基土超挖及基土特殊保护处理等增强措施往往考虑不够严密周到，检测监督手段也未作细则规定。③因强调工程投资，未能在设计中，将第2道内侧止水带措施在全线实施。
④内贴橡胶止水带粘贴固定可靠度低，特别在折角处更显薄弱。
⑤采用聚硫橡胶嵌缝材料，其封口防挤出构造处理欠佳。
(2)施工
①开挖后管道基底土体回弹及扰动
施工时基坑开挖后，易产生基底土体回弹和土体超挖而使基底扰动，致使先浇段与相邻后浇段沉降缝的橡胶止水带受到两侧不均匀沉降影响，产生较大的竖向差异沉降。
②基坑排水不畅，基土局部泡水软化
部分倒虹管和新老相接的管道，因先后浇捣或泵水试验的时间差，使该管道沉降缝处基坑开挖较深，排水措施不力或效果不佳，使前述先后施工管道的基土泡水时间长，管道基土软化，增加不均匀沉降差。
③橡胶止水带质量缺陷
橡胶水止带用于钢筋混凝土贮液结构的沉降、伸缩缝，已在国内外十分普遍地应用，大量的工程实践证明，橡胶止水带确实是一种经济、安全可靠、有效的止水措施。设计中，对橡胶止水带的形状、长度、材质和外观等均有科学的指标规定。但由于部分止水带掺加了再生胶或制造加工的材质缺损与庇病和质量检验的失控，造成输水工程沉降、伸缩缝处质量隐患，达不到应有效果，引起暗渠接缝渗漏。
④止水带施工操作不规范
止水带安装、固定与保护十分重要，因沉降缝处构造钢筋较密，止水带安装不正确，止水带固定不准，尤其是矩形截面4个角处止水带的定位与固定不当，使模板与止水带中间空心圆环不够密贴，降低沉降变形调节伸缩量。同时由于混凝土浇捣时，施工操作的不规范，振捣不密实，止水带与模板间隙也会引起混凝土浆液流失，造成沉降缝处蜂窝与空洞，导致沉降缝渗漏。
对止水带保护不当，特别是新老接缝，先后浇捣或泵水试验段接缝处外露橡胶止水带应加强保护。风吹雨打及紫外线直射影响下，如果施工保护措施不力，易加速止水带老化与受损，降低止水带止水效果，影响使用寿命。
⑤管顶面回填土不均匀
沉降伸缩缝处管顶面覆土，为避免加载集中，引起附加不均匀沉降，应按设计要求分层均匀，轻夯回填。但实际施工时，不少施工段的沉降缝处为抢工期，缺质量监督，不均匀回填现象较为严重，致使该沉降缝两侧不均匀沉降过量地增加。
(3)管渠周围环境保护与管理不严
①管渠顶面过高的堆土和非法违章搭建，增加的渠顶荷载远超于设计荷载值，增加管体的沉降量。
②管渠周围环境因施工或堆土使管道侧、底之静、活荷载引起变化及影响。
1.沉降缝的设计改进
(1)输水管道因管线距离长，其基底地质和地下水位等变化较大，设计应根据地质勘察报告，必要时加密管道分段处的地质钻孔数量，对关键部位接缝处，应按不同地质、施工情况以及不同的工况分段进行地基处理设计。
(2)沉降缝企口榫槽按沉降差3cm进行结构设计较为合理(见图1，1-1)，但结构调整尺寸尚需改进。如按阴阳榫等强设计，其凹榫根部厚度应比上凸榫根部厚度略大5～10cm，企口榫槽宽30mm应减小，采用具有弹性的软木橡胶垫板，以避免缝隙过大，加大沉降缝角变与下沉。
(3)接缝中企口榫槽所承受剪力按W/3～W/4(W为1节管道的自重、水和土重)计算，但投产使用时，基底的地基反力可能由于调整使该值减小，则凸榫根部厚度也可相应减小。
(4)为使接缝处混凝土浇筑密实，可将凸榫高度120mm减为80～100mm，适当增加止水带至混凝土侧面的锚固长度，改进缝的构造钢筋，应将止水带固定的钢筋槽口略向上翘，使止水带处混凝土振捣密实，提高抗渗能力。
(5)凡管道接缝，宜设置第2道内张式氯丁胶止水带(见图2)，以增加抗渗漏防线，并在折角处加密压紧螺栓间距。
图2 第2道止水详图
(6)接缝处嵌缝材料采用聚硫橡胶作为防渗隔离技术措施十分有效。(见图2，详图B)但须确保混凝土基面的干燥，应在设计中严格规定，聚硫橡胶外侧应加刚性保护层或设内张圈，以防止其被地下水挤出，影响其效果。必要时，嵌缝材料可采用遇水膨胀橡胶腻子，则抗渗效果更佳。
2.施工技术的改进
(1)基坑开挖如采用水冲法，应按设计规定采取切实有效的保证措施，以避免超挖和基坑泡水。
(2)为控制基坑开挖后基土回弹及土体扰动，沟槽开挖必须严格分层、分段，按规定放坡。开挖时限、降水深度及排水要求等施工作业应严格管理与操作。
(3)回填土时应严格分层均匀进行，以控制复土引起的差异沉降，以减少不均匀沉降量。
(4)接缝处止水带材质与安装定位应有保证，特别是管道四周角点处止水带定位牢固、可靠，加强质量检查和验收，并对外露的止水带采取可靠有效的保护。
(5)接缝处混凝土浇捣与养护应严格规范化、确保混凝土浇捣时与止水带密合。
(6)接缝处混凝土表面应平直，且无浮灰。缝内应保持干燥，严格按设计规定施工，使其具有良好的粘着力和防渗效果。
