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  工程展示
地下隧道工程防水堵漏新技術與應用
摘要:從防水機理、防水層結構設計、防水材料的選用、防水施工工藝、防水層的保護等對暗挖隧道防水工程作系統的介紹。

關鍵詞:地下隧道 防水卷材 防水施工 皮膚是防水 雨衣式防水 堵漏新技術 BAC

當前, 多數地下隧道采用了復合式襯砌結構,防水一般共設三道防線,第一道是初期支護加背后注漿,第二道是設置封閉防水板,第三道是二次襯砌,并對施工縫、變形縫等作專門處理。大量工程實踐表明,復合式襯砌結構的防水效果基本是可靠的, 但由于防水材料本身和防水施工工藝等方面的問題,導致第二道防水線時常會出現嚴重的缺陷。因此,為提高隧道復合式襯砌防水的可靠性,選用合適的防水材料、適當的防水層結構設計以及嚴格的防水施工工藝,是完全有必要的。

1、 防水機理

隧道復合式初砌是分內外兩層先后施作的隧道襯砌結構,即在隧道開挖后立即施作網噴混凝土作為初期支護,經監控量測確認圍巖及初期支護基本穩定后再鋪設防水層,最后澆筑二次襯砌防水混凝土。

復合式襯砌防水主要依靠全封閉的防水層和二次襯砌混凝土,兩者相輔相成、缺一不可。二次襯砌防水混凝土在硬化過程中,內部存在著溫度應力和收縮應力,這些應力的存在會使防水混凝土產生變形;而初支混凝土表面粗糙、凹凸不平, 必然會對二次襯砌混凝土產生相當大的約束力,阻止其變形,于是就產生了拉應力。當拉應力大于二次襯砌混凝土抗拉強度時,混凝土即被拉裂,特別是在隧道起拱線應力集中區產生的裂縫最多。如果設法消除或減弱初期支護噴射混凝土對二次襯砌混凝土的約束, 使其自由變形或約束力減小,所產生的拉應力小于混凝土的抗拉強度,二次襯砌混凝土就不會產生裂縫。因此封閉的防水層多選用不透水、表面光滑的塑料片材,它不僅起到防水作用,而且還能隔離、潤滑初支噴射混凝土和二次襯砌混凝土, 減少二次襯砌混凝土的開裂幾率。

但是,由于傳統的材料與澆筑混凝土無法粘結,即防水層與混凝土完全脫離,因此,防水層一旦出現破損點、水便在防水層與混凝土之間到處竄流,不容易找到滲漏點,維修十分困難。


從上述圖不難看出,傳統防水做法是雨衣式防水層,一旦有破損點就會形成竄水層,即使是注漿堵漏,但是漏水與混凝土之間的竄水層已經形成,很難控制。

新型防水卷材BAC具有與水泥(砂)漿粘結,以及被混凝土粘結的性能。該卷材膠料中的高分子聚合物(鏈段)與水泥水化物(硅酸鹽網絡)形成(界面)互穿網絡(IPN)結構,水泥初凝前可流動、滲透或浸漬,凝固強度日增,粘結力增強。水泥漿的可流動性使基層的粘結力,從而使BAC防水卷材成為建筑結構的“皮膚”,即使出現損壞點,也不會出現“竄水”現象,提高了防水的可靠度。以上這種技術稱之謂“皮膚式防水”,是目前防水業的一項新型技術。

在南京九華山隧道工程中,主要是利用BAC防水卷材被后續澆注混凝土粘結的性能,實現防水卷材與二襯結構緊密粘結,從而防止“竄水”的發生。

2、 防水層結構設計

地鐵隧道要根據工程所處地質、水文條件及不同的使用要求,采用不同的防水層結構設計。一般大城市地鐵隧道多埋置于地面以下,有水不能自流排出,宜采用全封閉型防水結構。防水層設計主要有兩種形式:一是單層防水卷材鋪設于初期支護噴射混凝土上,用于無水地段;二是雙層結構, 先鋪設一層較柔軟且具有相當強度的片材作緩沖層,克服初支噴射混凝土基面凹凸不平、易損傷防水卷材的弊病,然后在其上再鋪設防水卷材,用于防水要求高的隧道及有水地段。

3、防水材料的選擇

目前, 隧道復合式襯砌防水層主要選用 PVC( 聚氯乙烯)、ECB( 乙烯- 共聚物瀝青)、LDPE( 低密度聚乙烯)、HDPE( 高密度聚乙烯) 、EVA( 乙烯- 醋酸乙烯共聚物) 和“貼必定”BAC等防水卷材, 應用最多的是 EVA 膜。從常用防水材料的綜合性能指標看:“貼必定”BAC防水卷材性價高,最為合適。

“貼必定”BAC防水卷材為濕鋪法復合雙面自粘橡膠瀝青防水卷材,所謂BAC卷材,它是“Bituminous Waterpoofing sheets<瀝青基防水卷材>”、“Adhered by<粘貼>”、“Cementious materials<水泥基材料>”三個英文短語的縮寫,即“由水泥基材料粘貼的瀝青基防水卷材”。

BAC防水卷材由上至下的構造如下:


4、BAC復合雙面自粘橡膠瀝青防水卷材的優勢:

4.1最優性價比。專利技術生產,可與未固化的水泥粘結,省找平層和底板保護層,與結構共同構筑超乎尋常的“皮膚”式的牢固防水體系,可靠度高,系統造價低。

4.2基面要求低,節省工期。潮濕甚至未找平基面均可施工,無須底涂,施工自由度高。不受天氣影響,雨季施工時,優勢更加突出。是保障工期的最強有力的防水“武器”。特別是地下防水最為實用。

4.3預鋪粘結。可與后續澆筑的混凝土粘為一體,長期浸泡下也依然密不可分。該功能為國內首創,解決了國內預鋪(外防內貼)防水的難題。

4.4被涂料牢固粘結。表面可與后續涂刮的水皮優等涂料融為一體,從而解決了穿管、收頭和連接等難題。卷材和涂料優勢互補,實現了卷材的無縫化作業。

4.5剛柔結合。濕鋪所用的水泥漿得到遮蓋式保水養護,初凝、終凝和其后關鍵一周的水化過程均在理想的環境中完成,其強度、密實度和抗裂性能都大大優于淋水養護的水泥漿,完全可以起到剛性防水層的作用,給用戶一份“額外”的收獲。

4.6粘結可靠,便于檢修。BAC防水卷材與結構永久牢固粘結。卷材出現任何局部破壞,水都會被限定在很小的范圍內,不竄流、不滲透。退一步說,任何個別的滲漏點也會與破壞點一致,極易檢修。

4.7安全環保。施工過程中省溶劑和燃料,避免了環境污染和消防隱患,節約了資源。

4.8尺寸穩定。斷面看,中間的優質胎體和率先涂敷的SBS瀝青膠料避免卷材的過度收縮,改善了卷材的尺寸穩定性。

BAC防水層施工工藝:

5.1施工原則:

5.1.1卷材防水施工前,需對影響防水層施工的初期支護結構滲漏水進行封堵、引排水處理。 5.1.2卷材防水施工前,需對初期支護表面尖銳突出物進行割除并在基面用水泥砂漿修補,斷面變化或陰陽轉角應抹成園弧型。

5.1.3在結構混凝土澆筑完畢前,應酌情保留局部積水坑,并及時抽水。

5.1.4卷材防水層施工時基面不得有明水,尤其是拱部必須將水引走。

5.1.5卷材防水施工采用機械固定為主,輔以自粘施工(卷材之間搭接為冷自粘)。

5.2施工順序:

5.3防水層施工:

5.3.1工藝流程:

定位——卷材就位——卷材一邊打釘固定、另一邊粘貼搭接——下一幅卷材——………

5.3.2施工做法:

1)、仰拱:

(1)將卷材防水基層清理干凈。

(2)根據現場施工部位情況,進行BAC防水卷材預鋪。

(3)揭除BAC卷材下表面隔離膜。

(4)將卷材空鋪于水泥砂漿找平層上。

(5)鋪貼第二副卷材時,先將第一幅卷材搭接部位上表面隔離膜揭除,并確保兩幅卷材之間的搭接寬度為100mm,并用壓輥或刮板對搭接邊進行輥壓。

(6)將BAC卷材上表面隔離膜全部揭除,并根據現場情況,可在卷材上表面干撒水泥粉,以防止粘腳。

2)、拱墻:

(1)在初襯噴混凝土表面修補后,將基層進行清理。

(2)根據現場施工部位情況,進行BAC防水卷材預鋪。

(3)第一幅卷材兩側邊及幅中用射釘加鋼墊片按500mm間距(根據基層平整情況,在適當部位增設固定點)固定。

(4)將第一幅BAC防水卷材上表面隔離膜揭除。

(5)鋪貼第二幅卷材時,先將與第一幅卷材搭接的另一邊及幅中按上述方法打釘固定后,再將與第一幅卷材搭接邊與第一幅卷材進行搭接。

(6)將第二幅BAC防水卷材上表面隔離膜揭除。(7)卷材幅中射釘穿透防水層的孔眼,加貼100×100mm BAC卷材片(四周剪成圓角)進行修補。

(8)依此類推,進行卷材施工。

3)、拱部:

(1)在基層修補、土工布施工完畢后進行防水層施工。

(2)根據現場施工部位情況,進行BAC防水卷材預鋪。

(3)第一幅卷材兩側邊及幅中用射釘加鋼墊片按30mm間距(根據基層平整情況,在適當部位增設固定點)固定,宜以拱部最高點為固定點。

(4)將第一幅BAC防水卷材上表面隔離膜揭除。

(5)鋪貼第二幅卷材時,先將與第一幅卷材搭接的另一邊及幅中按上述方法打釘固定后,再將與第一幅卷材搭接邊與第一幅卷材進行搭接。

(6)將第二幅BAC防水卷材上表面隔離膜揭除。

(7)卷材幅中射釘穿透防水層的孔眼,加貼100×100mm BAC卷材片(四周剪成圓角)進行修補。

(8)依此類推,進行卷材施工。

5.4施工注意事項:

5.4.1相鄰環向卷材間短邊接頭要相互錯開300mm以上。

5.4.2預留甩頭的卷材應保留隔離膜,并采取妥善的臨時保護措施。在后續施工時,揭除隔離膜后進行卷材粘結。

5.4.3每流水段內除第一幅卷材為兩邊固定外、其余各幅卷材要順側墻、拱部混凝土澆筑方向搭接。兩側固定的第一幅卷材外露固定點的一邊與另一流水段銜接時,將固定點拆掉并搭接與相鄰卷材上方。每流水段施工前向土建單位了解混凝土澆筑方向。

5.4.4當基層為雙曲面時,需局部裁剪卷材,但要注意保證卷材間有效的搭接寬度。

5.4.5進行鋼筋垂直、水平運輸時,遵守輕拿輕放的原則,鋼筋吊放點采用木板等臨時保護措施,避免鋼筋扎破卷材。

5.4.6焊接鋼筋時,用不燃物(如石棉水泥板)遮擋并在卷材表面灑水,以免火花燒壞防水層,澆注混凝土時振搗棒不得直接接觸防水層。

5.4.7綁扎鋼筋過程中,如鋼筋移動需要使用撬棍時應在其下設木墊板臨時保護,以避免破壞防水卷材。

5.4.8土建施工單位在防水層后續施工過程中,如不慎破壞了防水層,一經發現應及時報請防水施工單位進行修補。在防水層后續施工過程中,如發現卷材破損,采用BAC卷材片作為補救措施及時補修,切周圍剪成圓角。

5.5質量要求:

5.5.1卷材外觀質量、物理力學性能(復試)合格。

5.5.2卷材接縫嚴密,無破損、斷裂、刻痕、異狀粘結及明顯異常的皺褶缺陷。

5.5.3卷材搭接寬度允許偏差—10mm。


6、 防水層的防護

防水層施工完后,必須注意嚴加防護,否則極易被人為破壞,導致防水質量下降乃至局部漏水。在沒有保護層部位(如拱頂、側墻)綁扎鋼筋時,必須注意不得破壞防水層;焊接鋼筋時必須在此周圍用石棉水泥板進行遮擋,以免濺出火花燒壞防水層;在澆筑二襯混凝土時,振搗棒要特別注意不得接觸防水層,因為由振搗棒引起的對防水層的破壞不易被發現、也不易修補。

 


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