一种基于自动排水功能的变形缝防排水系统及其施工工艺的制作方法

本发明属于隧道工程技术领域，具体涉及一种基于自动排水功能的变形缝防排水系统及其施工工艺。

背景技术：

针对各类结构工程，目前的设计规范要求在地层条件变化、结构形式变化以及荷载变化处，均应考虑设置变形缝(沉降缝，因此变形缝(沉降缝在各类工程领域中广泛存在。但对于目前国内各大城市的地下工程而言，变形缝的渗漏水问题却异常突出，有的变形缝在暴雨季节甚至出现突水、冒水现象，由此造成的经济损失与维护成本已经成为制约地下空间发展的一大突出因素。

变形缝处地下结构断开、不连续，因此成为了地下水潜在的渗流通道，通过外贴式止水带、中置式止水带以及接水盒，形成由外至内的三道防水装置，但由于施工工艺与技术水平所限，变形缝防水体系很难将地下水完全封堵于结构之外，“十缝九漏”早已经是业界公认现状，尤其在富水地区。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于自动排水功能的变形缝防排水系统及其施工工艺，于变形缝内侧埋设锯齿状排水槽，排水槽与地下空间侧墙墙脚处设置的排水沟直接连通，预置排水槽纵向设置一定坡度，一方面可将变形缝处的局部渗漏水沿纵坡引流至结构墙脚处排水沟，再由排水沟引排至尽端集水坑或集水井，另一方面锯齿状咬合连接与砂浆密封，可确保变形缝处渗漏水沿着钢制排水槽自由流动而不渗漏至主体结构内侧。可实现变形缝处渗漏水自动引排的功能，满足地下空间(结构内部干燥、安全的基本使用功能需求，提升地下空间使用品质。

本发明采用以下技术方案：

一种基于自动排水功能的变形缝防排水系统，主要包括地下空间、变形缝与排水沟，变形缝沿地下空间环向设置一道或多道，闭合成环，在地下空间的侧墙墙脚处设置有排水沟，排水沟沿地下空间的主体结构纵向设置，并与变形缝连接贯通，排水沟的尽端连接至集水坑或集水井，水平方向布置的变形缝与排水沟内部均设置有不小于千分之五的纵坡。

具体的，变形缝内侧设置有预留凹槽，预留凹槽的形状为外小内大的梯形结构，两侧边为锯齿形结构。

进一步的，预留凹槽内设置有钢制排水槽，钢制排水槽通过两侧边的锯齿状结构与变形缝机械咬合连接。

更进一步的，钢制排水槽侧边锯齿形构造的阶梯数不小于四个，钢制排水槽的两个侧边与水平方向的夹角不小于85°。

更进一步的，钢制排水槽顶部的开口尺寸大于变形缝宽度10～20mm，能够满足两侧锯齿状斜边的上下错位变形。

更进一步的，排水沟的深度大于钢制排水槽的深度3～5mm。

进一步的，变形缝内部设置有聚乙烯板，变形缝的两侧通过中置式止水带连接注浆管，聚乙烯板填塞于变形缝宽度范围，中置式止水带设置于主体结构中间部位并与变形缝垂直，注浆管一端在主体结构内侧、另一端与中置式止水带端部相连用于注浆封堵。

具体的，主体结构的外侧设置有围护结构，主体结构与围护结构之间设置有外部防水层，外部防水层黏贴于主体结构的外表面。

本发明的另一个技术方案是，一种基于自动排水功能的变形缝防排水系统的施工工艺，包括以下步骤：

s1、施做地下空间基坑围护结构，进行基坑降水，进行地下空间土方开挖，基坑开挖完成后敷设防水层并浇筑变形缝以外区域的主体结构，主体结构浇筑期间，预留变形缝与排水沟的施工作业空间；

s2、在变形缝外侧敷设附加防水层，设置端模板，架立中置式止水带，预埋注浆管，并根据钢制排水槽形状要求设立专用锯齿形模板，随后浇筑变形缝处主体结构，形成相对封闭的地下空间；

s3、在施做完成的变形缝处填塞聚乙烯板，完成变形缝处所有止水工艺；

s4、在变形缝内按要求压入锯齿状钢制排水槽，压入后钢制排水槽外表面应与主体结构表面平顺衔接，满足平整度要求与空间正常使用要求；

s5、采用水泥砂浆将钢制排水槽与主体结构之间的缝隙抹平；

s6、在地下空间两侧底角处，清理主体结构预留空间形成排水沟，形成上部开口且不小于10×15cm的矩形断面，排水沟的深度大于钢制排水槽的深度3～5mm；

s7、在排水沟与变形缝相交处，割除排水沟范围内的钢制排水槽，形成由相交部位向排水沟两端引排的排水路径；

s8、根据变形缝渗漏水自动引排需要，调整钢制排水槽与排水沟的纵向坡度，确保水平向设置的排水沟槽纵坡坡度不小于千分之五，实现变形缝处渗漏水沿着钢制排水槽自由流动而不渗漏至结构内侧，进而形成自动排水、防排结合的变形缝防水系统。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明一种基于自动排水功能的变形缝防排水系统，在地下空间(或通道内设置的环状分布的变形缝，与地下空间侧墙墙脚处设置的排水沟直接连通，水平向钢制排水槽与排水沟的纵向坡度不小于千分之五，确保形成自动引排、防排结合的新型变形缝防排水系统。

进一步的，在变形缝最内侧嵌入的梯形钢制排水槽，地下空间涉及的钢筋混凝土、变形缝涉及的各类防水材料、排水槽钢构件以及排水沟等为常规材料(设备，其相应尺寸为常规类型，便于加工制造，在常规变形缝内侧预留梯形凹槽，凹槽两侧边采用锯齿状设计，与后期压入的钢制排水槽尺寸匹配，锯齿阶梯数量、梯形凹槽深度等可根据情况灵活调整，钢制排水槽与地下空间侧墙墙脚处设置的排水沟相通，水平向钢制排水槽与排水沟纵向均设置成一定坡度，满足自由引排水需要，实现了自动汇集、自由引排的功能要求，施工工艺简单、可靠。

进一步的，钢制排水槽具有一定的刚度，可在一定范围内满足两侧锯齿状斜边上下错位变形需求，可确保变形缝得到有效封堵，局部渗漏水或积水不会沿钢制排水槽渗漏至地下空间，更为重要的是也满足了变形缝两侧主体结构竖向错位的需求。

进一步的，钢制排水槽的梯形截面形状与尺寸可根据引排水需要与侧边固定要求灵活调整，钢制排水槽侧边与水平向夹角不小于85°，有利于锯齿形侧边的机械咬合。

进一步的，钢制排水槽顶部的开口尺寸大于变形缝宽度尺寸10～20mm，有利于变形缝内的局部渗漏水顺利流入钢制排水槽。

进一步的，排水沟深度比钢制排水槽大3～5mm，确保钢制排水槽内积水顺利汇入排水沟。

进一步的，变形缝内设置的聚乙烯板、中置式止水带与注浆管等变形缝处常规止水措施，可满足一般情况下变形缝渗漏水封堵要求。

进一步的，围护结构是为了确保地下空间基坑开挖安全，围护结构与主体结构之间设置的外部防水层，是为了在地下结构外侧形成全封闭防水体系。

一种基于自动排水功能的变形缝防排水系统的施工工艺，既能满足地下空间变形缝的常规止水功能，又增加了局部渗漏水的自动收集与引排功能，拓宽了现有变形缝以排水为主的设计理念，丰富了地下工程防排水施做方法

综上所述，本发明工艺简单、施工简便，具有较高的经济效益和社会效益，在城市轨道交通、铁路、公路等工程中有广泛的应用前景。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为地下空间变形缝排水系统图；

图2为结构变形缝防排水构造图；

图3为嵌入式排水槽示意图；

图4为图1中节点a的立面图。

其中：1.地下空间；2.变形缝；3.排水沟；4.围护结构；5.主体结构；6.外部防水层；7.聚乙烯板；8.中置式止水带；9.注浆管；10.密封胶；11.钢制排水槽。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“一侧”、“一端”、“一边”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供了一种基于自动排水功能的变形缝防排水系统及其施工工艺，在地下空间(或通道内设置的环状分布的变形缝，在变形缝最内侧设置的梯形钢制排水槽，一方面可确保变形缝得到有效封堵，确保地下空间形成一个相对封闭的空间，局部渗漏水或积水不会沿钢制排水槽渗漏至主体结构内部，也满足了变形缝两侧结构自由变形的需求，同时也为变形缝处渗漏水的自由流动的需求。“以防为主、防排结合”的设计理念，对现有变形缝只防不排的功能是一个极大的提升。同时工艺简单、施工简便，为确保实现地下工程“滴水不漏”提供了全新的思路。

请参阅图1，本发明一种基于自动排水功能的变形缝防排水系统，包括地下空间1、变形缝2与排水沟3；变形缝2根据需要在地下空间1环向设置一道或多道，闭合成环，排水沟3设置在地下空间1侧墙墙脚处，与变形缝2连接，水平方向的变钢制排水槽11与排水沟3均设置成不小于千分之五的纵坡，确保水流的自由流动；排水沟3沿地下空间1纵向设置，尽端与集水坑或集水井相连。

请参阅图2，地下空间1指封闭式地下空间(通道)或局部敞开的下沉式地下空间，包括围护结构4和主体结构5，围护结构4设置在主体结构5的外侧形成保护层，主体结构5内侧设置有用于安装钢制排水槽11的预留凹槽，预留凹槽采用外小内大的梯形结构，同时两侧边采用锯齿形构造。

请参阅图2和图3，变形缝2指新旧结构或尺寸差异明显结构相接时设置的沉降缝，包括外部防水层6、聚乙烯板7、中置式止水带8、注浆管9、密封胶10与钢制排水槽11。

变形缝2设置在主体结构5某一部位，变形缝2外侧与围护结构4的连接处设置有外部防水层6，变形缝2的内侧设置有钢制排水槽11，钢制排水槽11通过两侧边的锯齿状结构与变形缝2预留凹槽机械咬合连接；变形缝2的防水系统主要由外部防水层6、内部填塞的聚乙烯板7，中间部位设置的中置式止水带8，以及预留注浆管9组成，外部防水层6黏贴于主体结构5外表面，聚乙烯板7填塞于变形缝2宽度范围，中置式止水带8设置于主体结构5中间部位并与变形缝2垂直，注浆管9一端在主体结构5内侧、另一端与中置式止水带8端部相连，以便随时进行注浆封堵。

钢制排水槽11设置在变形缝2内侧的预留凹槽内，随着变形缝走向环向设置于地下空间1四周。

变形缝2内预留有凹槽，钢制排水槽11的形状、尺寸与变形缝2内预留的凹槽相匹配，钢制排水槽11与变形缝2内侧预留凹槽侧边锯齿状阶梯数量与角度，可根据固定要求灵活调整。

请参阅图3，钢制排水槽11侧边锯齿形构造的阶梯数不小于4个，同时与变形缝2预留的凹槽完全一致，确保钢制排水槽11与变形缝2预留凹槽有效咬合；钢制排水槽11的两个侧边与水平方向夹角为α，α不小于85°，控制上下两边长度差、确保钢制排水槽11顺利压入变形缝2的预留凹槽；沿变形缝2内侧嵌入的成环闭合的钢制排水槽11，与主体结构5一起形成了相对封闭的地下空间，可满足各种情况下变形缝处渗漏水自动汇集、自由引排的需求。

钢制排水槽11顶部开口尺寸大于变形缝2宽度尺寸10～20mm，利于收集变形缝2的渗漏水。

钢制排水槽11采用q235或q345钢材。

排水沟3指埋设于地下空间1侧墙墙脚处的敞开式集水、排水沟槽。

请参阅图4，水平向设置的钢制排水槽11与地下空间1侧墙墙脚处设置的排水沟3纵向坡度不小于千分之五，同时具体横截面宽度、高度，可根据提前预估的排水量确定。

本发明一种基于自动排水功能的变形缝防排水系统的施工工艺，包括以下步骤：

s1、根据设计要求，施做地下空间1基坑围护结构4，进行基坑降水，按既定方案进行地下空间1土方开挖，随后敷设防水层6并浇筑变形缝2以外区域地下空间主体结构5；

地下空间1主体结构5浇筑期间，根据设计要求预留变形缝2与排水沟3的施工作业空间。

s2、在变形缝2外侧敷设附加防水层6，设置端模板，架立中置式止水带8，预埋注浆管9，并根据钢制排水槽11形状要求设立专用锯齿形模板，随后浇筑变形缝2处主体结构5，形成相对封闭的地下空间1；

s3、在施做完成的变形缝处填塞聚乙烯板7，完成变形缝2处所有止水工艺；

s4、在变形缝2内按要求压入锯齿状钢制排水槽11，压入后钢制排水槽11外表面应与主体结构5表面平顺衔接，满足平整度要求与空间正常使用要求；

s5、将钢制排水槽11与主体结构5之间缝隙采用水泥砂浆抹平；

s6、在地下空间1两侧底角处，清理主体结构5预留空间，形成不小于10×15cm尺寸的排水沟3，排水沟3的深度大于钢制排水槽11的深度3～5mm，确保钢制排水槽11内积水顺利汇入排水沟3；

s7、在排水沟3与变形缝2相交处，割除排水沟3范围内的钢制排水槽11，形成由相交部位向排水沟3两端引排的排水路径；

s8、根据变形缝渗漏水自动引排需要，适当调整钢制排水槽11与排水沟3的纵向坡度，确保水平向设置的排水沟槽纵坡坡度不小于千分之五，形成自动排水、防排结合的新型变形缝防水系统。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中的描述和所示的本发明实施例的组件可以通过各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

要从理论上找出能适应任意条件下地下结构的防排水体系与施工工艺，在现有的理论水平与施工技术条件下，仍有相当大的难度，因为各类地下工程遇到的地层条件、结构形式与使用功能需求是不一样的，边界条件与周边环境千变万化，地下结构防排水需求与功能设置也需要随之进行相应调整。目前，地下工程地下水处理思路，仍应遵从“以防为主、防排结合”的基本理念，在常规排水体系的基础上，增加各类结构缝处的排水能力，在确保各类结构缝防水能力的情况下，实现自动汇集、自由排水的功能，构建全新的地下工程防排水体系。目前的地下空间防排水设计，仍需本着功能第一、因地制宜、对症下药、灵活应用的基本原则。

综上所述，本发明“基于自动排水功能的新型变形缝施工工艺”主要指通过通过结构缝内侧设置的预埋式钢制排水槽，自动收集结构缝处的局部渗漏水，并将其自动引排至既有排水沟槽，实现以防为主、防排结合的全新结构缝设计方案，提高地下空间整体使用品质，提升地下空间的安全性与可靠性，具有较高的经济效益和社会效益，在城市轨道交通、铁路、公路等工程中有广泛的应用前景。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。