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海底隧道怎么做到120年不漏水的?

2020-09-14

建筑滲漏被行業戲稱為“建筑癌癥”,在住建部《關于深入開展全國工程質量專項治理工作的通知》中也被列為治理重點,似乎已成為建筑行業難以根治的質量通病了。但是,我們要知道,已建成的的港珠澳大橋,其水下40米的海底隧道,卻能保證在120年的設計壽命中“滴水不漏”!我們不禁自問:海底隧道都能做到120年滴水不漏,建筑行業為何還做不好防水?


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                                                                               我們(men)先來看看港珠(zhu)澳大橋工程

                                                                   ;                    水下40米的海(hai)底隧道

                                                                                   是如何(he)做到“滴水不漏”的?


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         ? 創新(xin)復合地基(ji)

港珠澳大(da)橋的地質環境是厚軟土地基,所以沉管基礎剛度協調及不均勻沉降控制非(fei)常困難,這(zhe)個問題解決(jue)不好,隧道(dao)就有可能會漏(lou)水。


為(wei)了使(shi)沉降(jiang)標(biao)準達標(biao),工程師在(zai)如何使(shi)軟土層變硬(ying)上做文(wen)章,經過無數(shu)次工法比選、理(li)論計算和試驗驗證,在(zai)40多米(mi)深的(de)(de)水下為(wei)沉管基床底部鋪上2到3米(mi)的(de)(de)塊石并夯(hang)平,創(chuang)造一種(zhong)新的(de)(de)復合(he)地基,使(shi)沉管的(de)(de)沉降(jiang)值大(da)大(da)縮(suo)小,平均沉降(jiang)值控(kong)制在(zai)10公分以(yi)內(nei),而國外的(de)(de)同等數(shu)據是20公分左(zuo)右(you)。

         ? 半剛性結構

自1928年人類工程史上修建第一條鋼筋混凝土沉管隧道以來,沉管制作的“工具箱”里只有剛性和柔性兩種方法。無論是選擇哪種結構,Z終目的是為應對地基發生不均勻沉降時,Z大程度減少對海底隧道的影響。但是,港珠澳大橋島隧工程是世界上第一個也是唯一的深埋沉管隧道,工程師們通過大量計算分析發現,在20多米的覆蓋層、超過傳統概念沉管5倍的荷載情況下,采用傳統的剛性或柔性結構體系,沉管結構安全是得不到保障的。


工程創新性(xing)地提出半剛(gang)性(xing)結構設想,是保(bao)留甚至強化(hua)串起小管(guan)節(jie)(jie)(jie)之間的(de)鋼絞線,加強小管(guan)節(jie)(jie)(jie)之間的(de)連接,使180米(mi)長、由8個小節(jie)(jie)(jie)段連接而成的(de)標(biao)準管(guan)節(jie)(jie)(jie)的(de)變(bian)形受到更大的(de)約(yue)束,增強深(shen)埋沉管(guan)的(de)防錯位能(neng)力。

         ? 配合比混凝土

從表面上看,混凝土配合比計算只是水泥、砂子、石子、水這四種組成材料的用量。實質上是根據組成材料的情況,確定滿足“強度、耐久性、施工性、抗裂性”四項基本要求的三大參數:水灰比、單位用水量和砂率。


為了尋找(zhao)這個(ge)混(hun)凝(ning)土配方,工程師(shi)們通(tong)過不懈地摸索,在耗時近一年、用壞了4個(ge)混(hun)凝(ning)土攪拌(ban)機進行了海量的試驗后(hou),基礎配方終于出爐。


又經(jing)過上百(bai)次的(de)試驗調整,開(kai)展(zhan)6次現場小(xiao)尺寸(cun)模(mo)(mo)型試驗,2次足尺模(mo)(mo)型試驗,18個人工島沉箱(xiang)混(hun)凝土(tu)(tu)驗證,Z終配(pei)制出滿足沉管(guan)施工工藝性能要求,并具(ju)有(you)(you)低水(shui)化(hua)熱、低收縮的(de)沉管(guan)施工混(hun)凝土(tu)(tu)配(pei)合比,提高(gao)了混(hun)凝土(tu)(tu)的(de)抗裂性能,從而(er)使沉管(guan)混(hun)凝土(tu)(tu)不出現裂縫具(ju)有(you)(you)可能性。

         ? 橡膠止水帶

沉管在預(yu)制過程(cheng)中由工廠化標(biao)準生(sheng)產,分(fen)段澆(jiao)筑(zhu)。同時,在每個(ge)管節(jie)之(zhi)間,都有(you)止水帶(dai),止水帶(dai)之(zhi)間進行注漿,以防止江水滲漏。


沉管對(dui)接(jie)后沉管連接(jie)處有(you)25厘米距離,這(zhe)是兩節管段橡膠止(zhi)(zhi)(zhi)水(shui)(shui)帶(dai)的(de)‘夾(jia)縫(feng)’。整個過(guo)江段隧道僅有(you)13條環向(xiang)接(jie)縫(feng),縱(zong)向(xiang)無接(jie)縫(feng),環向(xiang)接(jie)縫(feng)均采用進口GINA止(zhi)(zhi)(zhi)水(shui)(shui)帶(dai)進行水(shui)(shui)下壓接(jie)止(zhi)(zhi)(zhi)水(shui)(shui),水(shui)(shui)密性(xing)好,同時(shi)接(jie)頭內側采用可拆卸式OMEGA止(zhi)(zhi)(zhi)水(shui)(shui)帶(dai)作為(wei)二次(ci)防水(shui)(shui)保障措施。


兩節沉管拉合(he)到一定程度后,膠圈形成(cheng)了(le)一個密封(feng)的狀態(tai),這時(shi)候將兩個管節封(feng)閉門(men)之間的水(shui)和空氣抽掉,形成(cheng)了(le)一個真空的空腔,江(jiang)水(shui)巨大的壓(ya)力將會推動待接(jie)(jie)沉管往前(qian)壓(ya),使橡膠止(zhi)水(shui)帶充分壓(ya)縮,從而完成(cheng)了(le)兩個沉管的對接(jie)(jie)。

        ? 156道(dao)工序管理


從一(yi)根鋼筋(jin)、一(yi)方混(hun)凝(ning)土到一(yi)個180米長的巨型(xing)沉(chen)管(guan),需要經過(guo)鋼筋(jin)加工、鋼筋(jin)籠綁(bang)扎、混(hun)凝(ning)土澆(jiao)筑、管(guan)節一(yi)次舾(xi)裝、深淺(qian)塢蓄排水及管(guan)節起浮橫移(yi)等156道(dao)(dao)工序。每一(yi)道(dao)(dao)工序都關系(xi)著120年(nian)的使用壽(shou)命,每一(yi)個過(guo)程都充滿(man)風(feng)險,每一(yi)個環節都關乎產品(pin)質量(liang)。


為了(le)讓每個崗位上(shang)的人員都有操作標(biao)準,項目總部和工(gong)區(qu)共同(tong)制(zhi)(zhi)定出《港(gang)珠澳大橋島隧工(gong)程沉管預(yu)制(zhi)(zhi)質量(liang)控(kong)制(zhi)(zhi)點管理》體系文件(jian),文件(jian)包括6個大項、23個子項、116個小(xiao)(xiao)項。對所有工(gong)序全面實行星級管理,對每一個小(xiao)(xiao)項的質量(liang)標(biao)準、質量(liang)控(kong)制(zhi)(zhi)層級、檢查方式(shi)、檢查頻率(lv)、質量(liang)控(kong)制(zhi)(zhi)要點,質量(liang)缺陷處(chu)罰制(zhi)(zhi)度都有著明確的標(biao)準。


                                                                     若對比建設和(he)使(shi)用環境的嚴(yan)苛程度

                                                                                建筑(zhu)遠不及海底隧(sui)道(dao)

                                                                   那(nei)為何建(jian)筑滲漏通病卻一直難以解決(jue)?


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        光明日報曾在《390個標準“治”不了建筑滲漏,原因何在?》報道中指出,我國的防水標準是全世界Z多的,卻治不好的建筑            滲漏的“高發癥”。

……


標準(zhun)多(duo),卻治(zhi)不了(le)房屋滲(shen)漏(lou)高發


中國建筑防水協會和北京零點調查公司用一年多的時間調查了全國28個城市的850多個社區,走訪了2000多棟樓房,發現建筑屋頂的滲漏率是95.33%,地下室滲漏率是57.51%,住戶的滲漏率是37.48%。


……

“建筑外觀是大家看得見的,而防水是看不見的,防水品質完全是內在的質量。但滲漏會使鋼筋銹蝕,造成嚴重的安全問題。”葉林標指出。


……


“目前我國的防水標準是全世界Z多的,材料標準300個,施工規范90個,相關政策文件也是Z多的,防水新技術和新材料也是Z多的。但是建筑物年年漏,年年修。”中國硅酸鹽學會房建材料分會防水材料專業委員會主任沈春林說起治不好的建筑滲漏“高發癥”。


追責(ze)任,誰都無責(ze)該“責(ze)”誰


當一個建筑工程發生滲漏后,經常會遇到這樣的局面:建筑設計師說,我是按照規范做的,沒有違反規定;防水施工隊說,我們是按照標準去采購的,施工也按規定做了;監理說,我是按照質監標準做的檢查……業主責問,我花了那么多錢還漏水,錢都哪兒去了?


葉林標(biao)指(zhi)出(chu),造(zao)成房屋(wu)滲(shen)(shen)漏(lou)的(de)(de)(de)(de)原因是(shi)多方(fang)面(mian)的(de)(de)(de)(de):一是(shi)設計不(bu)(bu)到位,占(zhan)到漏(lou)水原因的(de)(de)(de)(de)26%;二(er)是(shi)防水材料(liao)不(bu)(bu)過關,假冒偽劣產品造(zao)成的(de)(de)(de)(de)滲(shen)(shen)漏(lou)占(zhan)22%;三是(shi)施工(gong)不(bu)(bu)合(he)格,俗話說“三分(fen)(fen)材料(liao)七分(fen)(fen)施工(gong)”,48%的(de)(de)(de)(de)滲(shen)(shen)漏(lou)是(shi)由施工(gong)不(bu)(bu)當引(yin)起的(de)(de)(de)(de);四是(shi)在(zai)管(guan)理(li)、維護(hu)、使用、成品保(bao)護(hu)等方(fang)面(mian)存(cun)在(zai)的(de)(de)(de)(de)問(wen)題又造(zao)成4%的(de)(de)(de)(de)滲(shen)(shen)漏(lou)。


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建筑防水協會理事長朱冬青說,目前我國的建筑防水總產值已經超過1500億元,但是建筑防水行業也面臨著諸多問題,產能嚴重過剩,而且是落后產能居多,市場集中度低,低水平重復建設嚴重,市場惡性競爭激烈,假冒偽劣猖獗,行業的誠信備受挑戰。


治病根,清除黑色產業鏈


“由(you)于建筑(zhu)制度(du)和管(guan)理方面存在瑕疵,比如Z低價中標,層(ceng)層(ceng)分包(bao),建筑(zhu)監管(guan)不是很到(dao)位,使大量假冒(mao)偽劣產(chan)品流入(ru)市(shi)場。再加(jia)上建筑(zhu)終端市(shi)場上大多由(you)沒有資(zi)質或者缺少技能(neng)的(de)(de)工人(ren)來施工,假冒(mao)偽劣材(cai)料和無技能(neng)的(de)(de)施工人(ren)員成為建筑(zhu)防水市(shi)場的(de)(de)主(zhu)體,這(zhe)些因素共同形(xing)成了一個(ge)黑色的(de)(de)產(chan)業鏈,使得(de)建筑(zhu)滲漏高發。”朱冬青說(shuo)。


“解決滲漏(lou)頑(wan)疾,必(bi)須(xu)動員政府、行業(ye)、企業(ye)和(he)社會(hui)(hui)的力(li)量,齊抓(zhua)共管,綜合治理(li),徹(che)底改(gai)變(bian)我國(guo)防水(shui)行業(ye)存(cun)在(zai)的‘小(xiao)企業(ye)過多(duo)低價競(jing)標(biao)成風’的現狀(zhuang)。引領技(ji)術進(jin)步,推動產(chan)業(ye)升級是防水(shui)企業(ye)發展的Z終(zhong)方向(xiang)。”中國(guo)建筑防水(shui)協(xie)會(hui)(hui)副(fu)理(li)事(shi)長、凱倫建材(cai)董事(shi)長錢林(lin)弟強調。


……

        安(an)徽日報曾(ceng)在《建筑滲漏率為何居高不(bu)下(xia)》報道中(zhong)指(zhi)出,要把(ba)建筑防水(shui)上升到建筑質量安(an)全的意識上,重視(shi)結構(gou)自防水(shui)。

……


建筑滲漏影響房屋整體安全


……


“建筑防水關系到結構安全質量問題。但長期以來社會重視程度不夠,人們對建筑防水技術復雜性、綜合性認識不足。在設計和施工上對防水工程按程序簡單化處理,缺乏有效的防水方案設計和選材,加上施工不當,是經常造成滲漏的根源。”安徽寰宇設計院總工程師李強表示,現在在防水施工過程中,由于費用壓的很低,施工中只是簡單湊合地把防水做完,漏了再堵,這是普遍的觀點。另外還有一種現象,反正是漏水,干脆就不做防水,漏了以后再去堵、再去修。實際上,把防水作為功能問題,沒有把防水的滲漏問題上升到質量安全的意識上。


安徽省建筑科學研究設計院副總工程師邵華良認為,防水行業素有“三分材料,七分施工”的說法。防水材料是半成品,必須通過防水工人的正確施工才能達到防水功能。然而,在許多防水工地上,由于工藝流程管理混亂,工人們往往僅憑經驗求多求快施工,常常出現基層處理不到位、部分細節點不注意、涂膜厚度不足等問題。尤其到了防水施工的旺季,施工人員緊缺,私招亂拉農民工現象普遍,他們在施工過程中邊干邊學,根本談不上工藝水平。由于防水產業工人的缺失和素質偏低,嚴重制約了防水工程質量。

低劣防水材料成建筑隱患


……


安徽建(jian)筑大學材化學院副院長(chang)丁益教授認為,建(jian)筑防(fang)(fang)(fang)水(shui)效果的(de)好(hao)壞關鍵(jian)在于(yu)防(fang)(fang)(fang)水(shui)材料是否具有(you)良好(hao)的(de)性能(neng)(neng)。據不(bu)完全(quan)統計,我國目(mu)前(qian)有(you)6000余家防(fang)(fang)(fang)水(shui)企(qi)(qi)業,但(dan)卻只(zhi)有(you)三分(fen)之一企(qi)(qi)業擁有(you)生(sheng)產(chan)許可證。而與之對應的(de),則是生(sheng)產(chan)工藝落后、節能(neng)(neng)環(huan)保(bao)不(bu)達標(biao)的(de)中(zhong)小企(qi)(qi)業數(shu)量眾多,在個別(bie)地區,無證生(sheng)產(chan)和制假售假窩點甚(shen)至已經形成半公開化的(de)“基地”。


……


結構自防水是防滲漏關鍵


“建(jian)(jian)(jian)筑(zhu)滲漏(lou)已成(cheng)為除(chu)建(jian)(jian)(jian)筑(zhu)結(jie)(jie)構安全外影響(xiang)建(jian)(jian)(jian)筑(zhu)質(zhi)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)第(di)二大問題,是(shi)老百姓反(fan)映Z強烈、建(jian)(jian)(jian)筑(zhu)工(gong)程(cheng)(cheng)質(zhi)量(liang)投訴Z多的(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)程(cheng)(cheng)項目。”安徽朗凱奇建(jian)(jian)(jian)材(cai)有限(xian)公司(si)董事長(chang)喬(qiao)啟(qi)信(xin)說。我(wo)國(guo)現行《屋面工(gong)程(cheng)(cheng)技術規范》GB 50343-2012將防(fang)水(shui)(shui)分為兩個(ge)等級:Ⅰ級適用于(yu)(yu)重(zhong)要建(jian)(jian)(jian)筑(zhu)和高(gao)層建(jian)(jian)(jian)筑(zhu),Ⅱ級適用于(yu)(yu)一般建(jian)(jian)(jian)筑(zhu)。“在2004年(nian)(nian)的(de)(de)(de)(de)(de)規范中(zhong),要求防(fang)水(shui)(shui)層耐用年(nian)(nian)限(xian)Z長(chang)的(de)(de)(de)(de)(de)也只有25年(nian)(nian),這(zhe)與建(jian)(jian)(jian)筑(zhu)物的(de)(de)(de)(de)(de)壽命遠遠不相匹配(pei)。而目前,我(wo)國(guo)防(fang)水(shui)(shui)工(gong)程(cheng)(cheng)普遍執行的(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)5年(nian)(nian)保(bao)(bao)修(xiu)期。 ”喬(qiao)啟(qi)信(xin)認為,表面上(shang)看,這(zhe)對防(fang)水(shui)(shui)施工(gong)單位(wei)的(de)(de)(de)(de)(de)施工(gong)質(zhi)量(liang)有一定(ding)要求,而實(shi)際上(shang),5年(nian)(nian)之內什么時(shi)間漏(lou)、每年(nian)(nian)漏(lou)幾次都(dou)沒限(xian)制,等于(yu)(yu)滲漏(lou)合法(fa)化(hua)(hua),因為保(bao)(bao)修(xiu)不是(shi)保(bao)(bao)證不漏(lou)。從(cong)眾(zhong)多案例來看,防(fang)水(shui)(shui)已成(cheng)建(jian)(jian)(jian)筑(zhu)物的(de)(de)(de)(de)(de)“短板”,除(chu)影響(xiang)建(jian)(jian)(jian)筑(zhu)使(shi)用功(gong)能外,還嚴重(zhong)制約建(jian)(jian)(jian)筑(zhu)物的(de)(de)(de)(de)(de)生命周期。因此(ci),強化(hua)(hua)混凝土結(jie)(jie)構主體自防(fang)水(shui)(shui),是(shi)目前解決防(fang)水(shui)(shui)工(gong)程(cheng)(cheng)困境的(de)(de)(de)(de)(de)唯一出路。


目前,地下工程防水體系主要由混凝土結構主體自防水和其他防水層防水兩部分構成。“根據《地下工程防水技術規范》GB 50108-2008要求,結構主體自防水應當是地下防水工作的基礎,其他防水層則處于附屬性地位。然而,現實情況卻是結構自防水‘悄然隱身’,附著在結構外面的其他防水層 ‘喧賓奪主’,結構主體自防水的重要性被忽略了。”對防水施工有著多年研究的邵華良深有感觸,建筑結構自防水做得好,其他防水層在此基礎上就是錦上添花;結構自防水差,結構質量就可能存在各種問題和隱患,一旦滲漏,外部防水層就成了替罪羔羊。這種本末倒置的做法,必須引起相關部門的重視。萬丈高樓始于地下,地下防水應與結構壽命相同,重視結構性自防水就是重視結構質量。要將建筑防水工程提升到與結構工程同等重要的高度,這樣才能保證建筑質量安全,提升建筑工程壽命。


“建筑(zhu)(zhu)防(fang)(fang)(fang)(fang)水是(shi)一(yi)項(xiang)系統工(gong)程,涉及(ji)防(fang)(fang)(fang)(fang)水材(cai)料生產、銷售、建筑(zhu)(zhu)防(fang)(fang)(fang)(fang)水工(gong)程設計、審圖、工(gong)程施工(gong)、監理(li)、監測、驗(yan)收等眾多環節。而這些(xie)環節又分別(bie)歸口不同的部(bu)(bu)門(men)管理(li)。若某個環節出現問(wen)題,就難以(yi)保證(zheng)防(fang)(fang)(fang)(fang)水工(gong)程質量。”廖紹鋒表示(shi),“防(fang)(fang)(fang)(fang)水要從源頭(tou)抓起(qi),必須重視結構自防(fang)(fang)(fang)(fang)水,再輔以(yi)外部(bu)(bu)防(fang)(fang)(fang)(fang)水材(cai)料。這就意味著設計院、甲方、施工(gong)單位和防(fang)(fang)(fang)(fang)水分包方要通力(li)合作,方能(neng)解(jie)(jie)決(jue)建筑(zhu)(zhu)物滲漏(lou)高(gao)發問(wen)題。”同時,政(zheng)府部(bu)(bu)門(men)應采取(qu)相(xiang)應的行(xing)政(zheng)或法治手段(duan)協調相(xiang)關(guan)部(bu)(bu)門(men)共同解(jie)(jie)決(jue)。也希望社會(hui)各(ge)界(jie)都(dou)重視建筑(zhu)(zhu)物滲漏(lou)問(wen)題,要站在“建筑(zhu)(zhu)品質”和“建筑(zhu)(zhu)安全”的高(gao)度上來認(ren)識(shi)這一(yi)問(wen)題。









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