津?yàn)I輕軌過渡段附加防水層防水材料的選擇與應(yīng)用[摘要]津?yàn)I輕軌以過渡段作為附加防水層的試驗(yàn)段,選擇了“BAC皮膚式”防水卷材作為地下工程的附加防水層材料,首次將“BAC”防水卷材大規(guī)模應(yīng)用在地鐵地下工程中,本文對(duì)此進(jìn)行了詳細(xì)介紹,并通過應(yīng)用實(shí)踐對(duì)此種防水材料發(fā)展方向提出了自已的見解。[關(guān)鍵詞]防水技術(shù);BAC防水卷材;地下工程 津?yàn)I輕軌過渡段從盾構(gòu)始發(fā)井延伸至高架橋,南側(cè)為護(hù)倉河,北側(cè)為光華路,里程DK7+439.2~926.48,在DK7+860出地面,由明挖區(qū)間及路基區(qū)間兩部分組成。DK7+439.2~DK7+862段圍護(hù)結(jié)構(gòu)為600mm厚2.4~9.8m地下連續(xù)墻,墻頂標(biāo)高2.5、3.0m。基坑最大深度13.99m。明挖區(qū)間主體結(jié)構(gòu)采用矩形框架結(jié)構(gòu),路基區(qū)間結(jié)構(gòu)形式為封閉式U形路塹結(jié)構(gòu),如圖1所示。
該段地表以下淺層地下水為孔隙潛水,主要含水層為粉土及粘性土,淺層地下水位埋深1.50~2.65m,地下水位高程0.32~1.36m。地下水主要以大氣降水補(bǔ)給為主及附近地表水補(bǔ)給為輔,地下水位年變幅約為1.0m左右。護(hù)倉河施工時(shí)期測量水深為2.0~4.0m,水位高程為1.03m左右,距圍護(hù)結(jié)構(gòu)外邊線2~10m。1 附加防水層的選擇1.1 當(dāng)前已建成幾條地鐵附加防水層材料選用情況 1)上海地鐵一號(hào)線[1] 主要防水材料有:“必堅(jiān)定”(改性瀝青和聚乙烯薄膜復(fù)合)、APP改性瀝青油氈、氯化聚乙烯橡塑共混卷材、三元乙丙卷材、焦油聚氨酯涂膜。依用量排序,均用于車站頂、底板防水,“必堅(jiān)定”為美國進(jìn)口材料。該線以混凝土自防水為主。站廳部分側(cè)墻內(nèi)側(cè)另設(shè)分離式裝飾墻,兩層墻間有滲漏水的導(dǎo)水溝槽。 2)北京地鐵復(fù)八線[1] 0.8mmLDPE(低密度聚乙烯)用于區(qū)間隧道;0.8mmEVA(乙烯-醋酸乙烯聚合物)用于地鐵車站;1.2mmECB(乙烯-醋酸乙烯與瀝青聚合物)用于特殊車站。 3)廣州地鐵一號(hào)線[2] 2mm寶力必思路涂料用于明挖區(qū)間及放坡開挖車站頂板;1.5mm寶力必思路涂料用于明挖區(qū)間及放坡開挖車站側(cè)墻。 4)廣州地鐵二號(hào)線[3] 1.5mmEVA防水板用于琶州站;混凝土自防水用于公園前站、紀(jì)念堂站。 5)天津地鐵一號(hào)線 SBS改性瀝青防水卷材用于車站頂板部分;ECB合成樹脂防水片材用于車站邊墻和底板。1.2 已建成地鐵在附加防水層方面存在的主要問題 1)不考慮附加防水層,而是完全依靠混凝土自防水 由于結(jié)構(gòu)不均勻沉降、混凝土收縮等原因,在實(shí)際工程中無法完全避免混凝土開裂,因此雖然取消附加防水層可以節(jié)約大量資金,但采取多道防線防水還是必要的。 2)卷材竄水現(xiàn)象 絕大部分防水卷材與結(jié)構(gòu)混凝土是分開的,一旦防水卷材發(fā)生一處破損,則地下水在整個(gè)防水分區(qū)中流動(dòng),在結(jié)構(gòu)混凝土薄弱環(huán)節(jié)形成滲漏,由于無法知道卷材確切的破損位置,堵漏極為困難。在施工中由于鋼筋吊裝、綁扎、焊接,人工連接卷材的疏漏,以及混凝土灌注中混凝土側(cè)壓力對(duì)卷材接頭的拉伸,混凝土振搗棒觸碰等原因,雖可以在施工中通過加強(qiáng)管理措施和試驗(yàn)方法進(jìn)行克服,但也不能完全避免卷材的破損。 3)施工困難 如SBS等卷材需用熱熔法粘接,且需通過充氣試驗(yàn)。在鋼筋綁扎完畢后發(fā)現(xiàn)的破損點(diǎn)修補(bǔ)困難。 4)防水涂料在施工現(xiàn)場由機(jī)械或人工噴涂,厚度難以控制。1.3 津?yàn)I輕軌附加防水層的選擇 根據(jù)已建地鐵工程實(shí)例分析,遵循“以防為主、剛?cè)峤Y(jié)合、多道設(shè)防、因地制宜、綜合治理”的原則,在混凝土自防水基礎(chǔ)上輔以附加防水層是必要的,并確定了如下標(biāo)準(zhǔn)選擇附加防水層材料:①采用防水卷材;②材料有良好的拉伸強(qiáng)度、延伸性等物理性能;③在外力作用下所受損傷較小,尤其是要有良好的耐穿刺性能;④滿足《地下防水工程質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50208-2002規(guī)定的最小厚度;⑤施工方便、易于控制;⑥材料供應(yīng)來源有保障;⑦施工后結(jié)構(gòu)混凝土有漏點(diǎn)易封堵;⑧滿足《建設(shè)部推廣應(yīng)用和限制、禁止使用技術(shù)》的規(guī)定[4]。 通過性價(jià)比選最終確定采用4mm厚單層BAC防水卷材,這是一種新型的“皮膚式”防水卷材,它能基本克服地鐵附加防水層存在的主要問題,滿足津?yàn)I輕軌附加層選擇標(biāo)準(zhǔn)。2 BAC卷材技術(shù)性能及特點(diǎn)2.1 BAC卷材主要技術(shù)性能 BAC卷材結(jié)構(gòu)如圖2所示,其主要技術(shù)性能應(yīng)符合表1的要求。2.2 BAC卷材的特點(diǎn) 1)BAC卷材采用自粘橡膠瀝青膠料制成,可與結(jié)構(gòu)混凝土緊密粘結(jié),抗剪性能達(dá)6.0N/mm,抗剝離性能達(dá)2.0N/mm,而與圍護(hù)結(jié)構(gòu)則臨時(shí)粘結(jié),形成“皮膚式”防水。防止了卷材一處破損,水在卷材與結(jié)構(gòu)之間亂竄的現(xiàn)象,而且在一定程度上防止了主體混凝土與圍護(hù)變形不一致對(duì)防水層的破壞。國家建筑材料測試中心對(duì)其粘結(jié)面防竄水性能進(jìn)行了測試,證明了它在不同條件下與結(jié)構(gòu)混凝土是可以保證粘結(jié)的。 2)施工方便 將保護(hù)膜撕掉后自粘橡膠瀝青膠料可方便地與墊層、另一塊卷材進(jìn)行粘結(jié),因此防水卷材在底板的鋪設(shè),兩片卷材搭接以及修補(bǔ)時(shí)均很方便。 3)BAC卷材緊隨墊層鋪貼,有效防止墊層中的水分過快蒸發(fā),使墊層也可以起到剛性防水層的作用。 4)自愈性好。3 施工工藝 根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況,確定了不同的施工工藝。3.1 空鋪工藝 底板、頂板及U形槽側(cè)墻外包防水采用此種工藝。施工工藝流程:清理基層至平整、堅(jiān)實(shí),無明水→刷冷底子油(僅U形槽側(cè)墻用)→節(jié)點(diǎn)按規(guī)范加強(qiáng)處理→空鋪卷材→長、短邊粘貼搭接→噴燈預(yù)熱,加熱刮平進(jìn)行長、短邊密封→質(zhì)量驗(yàn)收。3.2 機(jī)械固定工藝 明挖段BAC與地下連續(xù)墻連接采用此種工藝。施工工藝流程:清理基層→防水卷材就位→用射釘加橡膠墊片按500mm間距將卷材固定于地下連續(xù)墻上→射釘部位噴燈預(yù)熱,加熱刮平密封或補(bǔ)貼一塊直徑為100mm的BAC卷材片進(jìn)行密封→噴燈預(yù)熱,加熱刮平密封,進(jìn)行長、短邊粘貼搭接→節(jié)點(diǎn)按規(guī)范在大面積卷材鋪貼完畢后加強(qiáng)處理→質(zhì)量驗(yàn)收。4 注意事項(xiàng) 1)基面必須平順,地下連續(xù)墻鑿平修補(bǔ)后平整度<3cm,無尖銳突起,防止在主體結(jié)構(gòu)混凝土施工中混凝土的側(cè)壓力將防水卷材破壞。 2)所有陰角部位均做成50mm×50mm倒角。 3)防水卷材施工前,確保穿墻管、預(yù)埋件施工完畢,嚴(yán)禁在防水層上開洞。 4)加熱刮平進(jìn)行長、短邊密封時(shí),要平刮或從雙層處向單層處刮,防止出現(xiàn)局部卷材厚度小于規(guī)范要求的4mm,不能滿足耐久性的要求[5]。 5)在電焊施工時(shí)要在對(duì)應(yīng)處灑水保護(hù)。5 結(jié)語 1)到目前為止,路基區(qū)間已經(jīng)過了一個(gè)雨季考驗(yàn),明挖區(qū)間也已基本竣工,結(jié)構(gòu)混凝土表面尚未發(fā)現(xiàn)大的滲漏點(diǎn),尤其是路基段防水效果良好,證明此種材料是一種優(yōu)良的防水卷材,后續(xù)的東興路地下車站結(jié)構(gòu)外防水已選用此種材料。 2)“皮膚式”防水材料要突破防護(hù)的難關(guān)。明挖段原設(shè)計(jì)附加了5mmXPE+AL板保護(hù)層,因保護(hù)層本身具有透水性,違背了“皮膚式”防水的理念,因此將其變更取消,但在下步施工時(shí)要特別注意灑水或用土工布等進(jìn)行臨時(shí)防護(hù),工作量很大。美國格雷斯“必優(yōu)勝”防水卷材,性能與BAC相同,且不需使用保護(hù)板,但其價(jià)格高昂,因此如何在不大幅增加成本情況下突破防護(hù)關(guān),應(yīng)是此類防水材料發(fā)展的方向之一。 3)由于和地下連續(xù)墻接觸處并不需要粘結(jié),因此除搭接部分外其余自粘橡膠瀝青膠料并沒有作用,因此可以取消,但要考慮不規(guī)則卷材的搭接。此種做法可進(jìn)一步降低成本,提高性價(jià)比。參考文獻(xiàn):[1]沈春林,詹福民.防水工程實(shí)例手冊(cè)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2000.[2]鐵道第二勘察設(shè)計(jì)院,廣州市地下鐵道總公司.回顧與思考:廣州市地下鐵道一號(hào)線工程設(shè)計(jì)總結(jié)[M].北京:中國鐵道出版社,2002.[3]廣州市地下鐵道總公司,廣州市地下鐵道設(shè)計(jì)研究院.廣州地鐵二號(hào)線設(shè)計(jì)總結(jié)[M].北京:科學(xué)出版社,2005.[4]沈春林.地下防水工程實(shí)用技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005.[5]山西建筑工程(集團(tuán))總公司.GB50208-2002地下防水工程質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2002.
該段地表以下淺層地下水為孔隙潛水,主要含水層為粉土及粘性土,淺層地下水位埋深1.50~2.65m,地下水位高程0.32~1.36m。地下水主要以大氣降水補(bǔ)給為主及附近地表水補(bǔ)給為輔,地下水位年變幅約為1.0m左右。護(hù)倉河施工時(shí)期測量水深為2.0~4.0m,水位高程為1.03m左右,距圍護(hù)結(jié)構(gòu)外邊線2~10m。1 附加防水層的選擇1.1 當(dāng)前已建成幾條地鐵附加防水層材料選用情況 1)上海地鐵一號(hào)線[1] 主要防水材料有:“必堅(jiān)定”(改性瀝青和聚乙烯薄膜復(fù)合)、APP改性瀝青油氈、氯化聚乙烯橡塑共混卷材、三元乙丙卷材、焦油聚氨酯涂膜。依用量排序,均用于車站頂、底板防水,“必堅(jiān)定”為美國進(jìn)口材料。該線以混凝土自防水為主。站廳部分側(cè)墻內(nèi)側(cè)另設(shè)分離式裝飾墻,兩層墻間有滲漏水的導(dǎo)水溝槽。 2)北京地鐵復(fù)八線[1] 0.8mmLDPE(低密度聚乙烯)用于區(qū)間隧道;0.8mmEVA(乙烯-醋酸乙烯聚合物)用于地鐵車站;1.2mmECB(乙烯-醋酸乙烯與瀝青聚合物)用于特殊車站。 3)廣州地鐵一號(hào)線[2] 2mm寶力必思路涂料用于明挖區(qū)間及放坡開挖車站頂板;1.5mm寶力必思路涂料用于明挖區(qū)間及放坡開挖車站側(cè)墻。 4)廣州地鐵二號(hào)線[3] 1.5mmEVA防水板用于琶州站;混凝土自防水用于公園前站、紀(jì)念堂站。 5)天津地鐵一號(hào)線 SBS改性瀝青防水卷材用于車站頂板部分;ECB合成樹脂防水片材用于車站邊墻和底板。1.2 已建成地鐵在附加防水層方面存在的主要問題 1)不考慮附加防水層,而是完全依靠混凝土自防水 由于結(jié)構(gòu)不均勻沉降、混凝土收縮等原因,在實(shí)際工程中無法完全避免混凝土開裂,因此雖然取消附加防水層可以節(jié)約大量資金,但采取多道防線防水還是必要的。 2)卷材竄水現(xiàn)象 絕大部分防水卷材與結(jié)構(gòu)混凝土是分開的,一旦防水卷材發(fā)生一處破損,則地下水在整個(gè)防水分區(qū)中流動(dòng),在結(jié)構(gòu)混凝土薄弱環(huán)節(jié)形成滲漏,由于無法知道卷材確切的破損位置,堵漏極為困難。在施工中由于鋼筋吊裝、綁扎、焊接,人工連接卷材的疏漏,以及混凝土灌注中混凝土側(cè)壓力對(duì)卷材接頭的拉伸,混凝土振搗棒觸碰等原因,雖可以在施工中通過加強(qiáng)管理措施和試驗(yàn)方法進(jìn)行克服,但也不能完全避免卷材的破損。 3)施工困難 如SBS等卷材需用熱熔法粘接,且需通過充氣試驗(yàn)。在鋼筋綁扎完畢后發(fā)現(xiàn)的破損點(diǎn)修補(bǔ)困難。 4)防水涂料在施工現(xiàn)場由機(jī)械或人工噴涂,厚度難以控制。1.3 津?yàn)I輕軌附加防水層的選擇 根據(jù)已建地鐵工程實(shí)例分析,遵循“以防為主、剛?cè)峤Y(jié)合、多道設(shè)防、因地制宜、綜合治理”的原則,在混凝土自防水基礎(chǔ)上輔以附加防水層是必要的,并確定了如下標(biāo)準(zhǔn)選擇附加防水層材料:①采用防水卷材;②材料有良好的拉伸強(qiáng)度、延伸性等物理性能;③在外力作用下所受損傷較小,尤其是要有良好的耐穿刺性能;④滿足《地下防水工程質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50208-2002規(guī)定的最小厚度;⑤施工方便、易于控制;⑥材料供應(yīng)來源有保障;⑦施工后結(jié)構(gòu)混凝土有漏點(diǎn)易封堵;⑧滿足《建設(shè)部推廣應(yīng)用和限制、禁止使用技術(shù)》的規(guī)定[4]。 通過性價(jià)比選最終確定采用4mm厚單層BAC防水卷材,這是一種新型的“皮膚式”防水卷材,它能基本克服地鐵附加防水層存在的主要問題,滿足津?yàn)I輕軌附加層選擇標(biāo)準(zhǔn)。2 BAC卷材技術(shù)性能及特點(diǎn)2.1 BAC卷材主要技術(shù)性能 BAC卷材結(jié)構(gòu)如圖2所示,其主要技術(shù)性能應(yīng)符合表1的要求。2.2 BAC卷材的特點(diǎn) 1)BAC卷材采用自粘橡膠瀝青膠料制成,可與結(jié)構(gòu)混凝土緊密粘結(jié),抗剪性能達(dá)6.0N/mm,抗剝離性能達(dá)2.0N/mm,而與圍護(hù)結(jié)構(gòu)則臨時(shí)粘結(jié),形成“皮膚式”防水。防止了卷材一處破損,水在卷材與結(jié)構(gòu)之間亂竄的現(xiàn)象,而且在一定程度上防止了主體混凝土與圍護(hù)變形不一致對(duì)防水層的破壞。國家建筑材料測試中心對(duì)其粘結(jié)面防竄水性能進(jìn)行了測試,證明了它在不同條件下與結(jié)構(gòu)混凝土是可以保證粘結(jié)的。 2)施工方便 將保護(hù)膜撕掉后自粘橡膠瀝青膠料可方便地與墊層、另一塊卷材進(jìn)行粘結(jié),因此防水卷材在底板的鋪設(shè),兩片卷材搭接以及修補(bǔ)時(shí)均很方便。 3)BAC卷材緊隨墊層鋪貼,有效防止墊層中的水分過快蒸發(fā),使墊層也可以起到剛性防水層的作用。 4)自愈性好。3 施工工藝 根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況,確定了不同的施工工藝。3.1 空鋪工藝 底板、頂板及U形槽側(cè)墻外包防水采用此種工藝。施工工藝流程:清理基層至平整、堅(jiān)實(shí),無明水→刷冷底子油(僅U形槽側(cè)墻用)→節(jié)點(diǎn)按規(guī)范加強(qiáng)處理→空鋪卷材→長、短邊粘貼搭接→噴燈預(yù)熱,加熱刮平進(jìn)行長、短邊密封→質(zhì)量驗(yàn)收。3.2 機(jī)械固定工藝 明挖段BAC與地下連續(xù)墻連接采用此種工藝。施工工藝流程:清理基層→防水卷材就位→用射釘加橡膠墊片按500mm間距將卷材固定于地下連續(xù)墻上→射釘部位噴燈預(yù)熱,加熱刮平密封或補(bǔ)貼一塊直徑為100mm的BAC卷材片進(jìn)行密封→噴燈預(yù)熱,加熱刮平密封,進(jìn)行長、短邊粘貼搭接→節(jié)點(diǎn)按規(guī)范在大面積卷材鋪貼完畢后加強(qiáng)處理→質(zhì)量驗(yàn)收。4 注意事項(xiàng) 1)基面必須平順,地下連續(xù)墻鑿平修補(bǔ)后平整度<3cm,無尖銳突起,防止在主體結(jié)構(gòu)混凝土施工中混凝土的側(cè)壓力將防水卷材破壞。 2)所有陰角部位均做成50mm×50mm倒角。 3)防水卷材施工前,確保穿墻管、預(yù)埋件施工完畢,嚴(yán)禁在防水層上開洞。 4)加熱刮平進(jìn)行長、短邊密封時(shí),要平刮或從雙層處向單層處刮,防止出現(xiàn)局部卷材厚度小于規(guī)范要求的4mm,不能滿足耐久性的要求[5]。 5)在電焊施工時(shí)要在對(duì)應(yīng)處灑水保護(hù)。5 結(jié)語 1)到目前為止,路基區(qū)間已經(jīng)過了一個(gè)雨季考驗(yàn),明挖區(qū)間也已基本竣工,結(jié)構(gòu)混凝土表面尚未發(fā)現(xiàn)大的滲漏點(diǎn),尤其是路基段防水效果良好,證明此種材料是一種優(yōu)良的防水卷材,后續(xù)的東興路地下車站結(jié)構(gòu)外防水已選用此種材料。 2)“皮膚式”防水材料要突破防護(hù)的難關(guān)。明挖段原設(shè)計(jì)附加了5mmXPE+AL板保護(hù)層,因保護(hù)層本身具有透水性,違背了“皮膚式”防水的理念,因此將其變更取消,但在下步施工時(shí)要特別注意灑水或用土工布等進(jìn)行臨時(shí)防護(hù),工作量很大。美國格雷斯“必優(yōu)勝”防水卷材,性能與BAC相同,且不需使用保護(hù)板,但其價(jià)格高昂,因此如何在不大幅增加成本情況下突破防護(hù)關(guān),應(yīng)是此類防水材料發(fā)展的方向之一。 3)由于和地下連續(xù)墻接觸處并不需要粘結(jié),因此除搭接部分外其余自粘橡膠瀝青膠料并沒有作用,因此可以取消,但要考慮不規(guī)則卷材的搭接。此種做法可進(jìn)一步降低成本,提高性價(jià)比。參考文獻(xiàn):[1]沈春林,詹福民.防水工程實(shí)例手冊(cè)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2000.[2]鐵道第二勘察設(shè)計(jì)院,廣州市地下鐵道總公司.回顧與思考:廣州市地下鐵道一號(hào)線工程設(shè)計(jì)總結(jié)[M].北京:中國鐵道出版社,2002.[3]廣州市地下鐵道總公司,廣州市地下鐵道設(shè)計(jì)研究院.廣州地鐵二號(hào)線設(shè)計(jì)總結(jié)[M].北京:科學(xué)出版社,2005.[4]沈春林.地下防水工程實(shí)用技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005.[5]山西建筑工程(集團(tuán))總公司.GB50208-2002地下防水工程質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2002.
