地铁施工缝防水探究论文

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摘要:针对现正施工使用的地铁结构施工缝防水进行详细描述及比较,并从施工层面及结果层面分析了各种施工缝防水处理方法的利弊。具体介绍了施工缝的三种处理方法:双道遇水膨胀嵌缝胶与注浆管配合防水、钢边橡胶止水带、缓膨胀型膨润土橡胶遇水膨胀止水条,及三种处理方法的材料材质的性能、安装方法和防水原理,以及三种方法的适用范围。

关键词:地铁;施工缝;防水;施工

0引言

正在兴建的北京地铁新线工程(含5号线、4号线、10号线及奥运支线等)多为地下线,均在市中心区第四系北京冲洪积平原下的多层黏性土、砂砾及卵石互层的地层中修建,受上层滞水、潜水及承压水的影响甚大。为确保地铁结构不渗不漏,满足运营安全和结构使用年限要求,做好地铁结构永久防水至关重要。而地铁施工人员都很清楚的“十缝九漏”的道理,特别是施工缝漏水。地铁工程中现有施工缝的处理方法有很多种,其要求也各有差别,这就容易造成很多工程中因施工操作人员不很熟悉各种施工缝处理方法而影响施工质量的情况,这里详细介绍了现行地铁施工缝处理方法,希望能在以后的施工中起到作用。

1工程概况

北京地铁十号线第一标段万柳—苏州街站区间正线起终点里程分别为K0+497~K1+406.9,长

度909.9m,线间距5m。自万柳站出站后以曲线R-2000m穿过巴沟村北路北侧的平房、加油站、公交车站及万柳垂钓世界的鱼塘而后继续东行,以“S”型反向曲线(R-400m)从万泉河路高架桥北侧桩基间通过,转行于海淀南路南侧路幅下布设至苏州街站。其中K0+730~K1+406.9区段为暗挖双连拱隧道结构,矿山法施工。

2水文地质

根据设计图纸所揭示的地质资料,隧道主要穿过粉质黏土④、③1,粉土④2,粉细砂④3,黏土③2、⑥1,属Ⅵ级围岩,隧道可挖性以Ⅰ~Ⅱ级为主。隧道沿线地基持力层较均匀。隧道结构所穿地层地下水主要为上层滞水及潜水,结构未进入承压水。

施工范围内的地下水状况见表1。

3北京地铁施工缝的防水施工方法

3.1双道遇水膨胀嵌缝胶与预埋注浆管

3.1.1材质要求及材料性能

遇水膨胀嵌缝胶应具有缓胀性能,属不定型产品,挤出后固化成型;注浆管的内径一般为8~15mm。注浆管分为弹簧骨架和树脂骨架两种,均能够满足注浆要求。目测骨架与外层编织布之间应完整,不得有松开和脱离现象。具体性能指标见表2。

①采用海绵橡胶+塑料骨架成型的注浆管材料应满足表中第1、2、5、6项要求。

②采用滤布与弹簧管成型的注浆管材料应满足1~4项要求。

③注浆管必须进行实验室试验,有可靠的试验数据能够证明埋入混凝土中的注浆管在材料供应商推荐的注浆压力下浆液能够充分填充混凝土裂缝(大于0.2mm的裂缝)的情况下才能够正式应用。浆液种类应在试验前确定,避免后期浆液种类的变化影响注浆效果。

3.1.2防水原理

这两种注浆管的特点:管壁上设有多道注浆孔,用网和发泡橡胶条将其盖住防止砂浆堵孔,具有逆止阀功能。其优点:1)现场安装简便易行;2)可注浆修补,注浆时发泡橡胶条被压缩,浆液易压入施工缝的间隙,防水效果好。

注浆管每隔4~5m间距引出一根注浆导管,利用注浆导管进行注浆,使浆液从注浆管孔隙内均匀渗出,填充两道嵌缝胶范围内的空隙,达到止水的目的。

3.1.3施工方法及要求

①粘贴嵌缝胶的施工缝表面需要先凿毛,将疏松、起皮、浮灰等凿除并清理干净,使施工缝表面坚实、基本平整、干燥、无污物。

②遇水膨胀嵌缝胶应具有缓胀性能,属不定型产品,挤出后固化成型,成型后的宽度为15~20mm,高度为8~10mm,采用专用注胶器均匀挤出粘结在施工缝表面,粘贴部位为结构中线两侧各10cm位置。

③嵌缝胶粘贴完毕后,应尽量避免雨天和施工过程中遇水,否则提前膨胀后会导致嵌缝胶的止水能力下降。

④注浆管采用专用扣件固定在施工缝表面结构中线上,固定间距一般控制在40~50cm,沿施工缝通长设置。注浆管采用搭接法进行连接,有效搭接长度不小于2cm(即出浆段的有效搭接长度)。

注浆导管的开孔部位应做好临时封堵,避免浇筑混凝土时杂物进入堵塞导管。注浆材料一般为聚氨酯浆液或丙烯酸树脂浆液,采用高固含量的聚氨酯浆液(厂家提供)。注浆压力应根据注浆管材料供应商推荐压力以及现场渗漏水量、裂缝大小确定,但应注意注浆压力不得对二次衬砌混凝土造成破坏。一般注浆压力控制在0.3~2.0MPa。预埋注浆管的注浆时间一般应控制在结构全部完工,停止降水后。当施工缝出现渗漏水时再进行注浆修补,不在工程进行当中进行注浆。

⑤注浆导管应在结构内的钢筋内穿行一段距离后再引出结构表面,引出位置应距施工缝不小于20cm间距。不必直接穿过背水面嵌缝胶直接引出。以免影响嵌缝胶的防水密封效果。

3.1.4适用范围

暗挖车站主体结构施工缝、车站与出入口通道接口部位施工缝、车站与区间接口部位施工缝、车站与通风道接口部位施工缝、盾构洞口后浇环梁两侧施工缝、区间隧道断面变化部位的施工缝、所有与既有结构接口部位的施工缝(相当于后浇带)、车站和区间迎水面结构无法安装钢边橡胶止水带的施工缝。此类施工缝均采用双道遇水膨胀嵌缝胶与预埋注浆管的方法进行防水处理。

此种施工缝处理方法见图1。

3.1.5优点

这种施工缝处理方法简单易行,无论是隧道纵向及环向施工缝安装都容易。同时具有不可逆止性能的注浆管保证了施工缝能多次、长期注浆处理。同时,注浆设备基本为便携设备,注浆工作简单快捷。

3.2钢边止水带(见图2)

.2.1材质要求与材料性能

HJGB型橡胶止水带,宽度350mm,材料为天然橡胶。适用于淡水防渗工程,适用温度-40~60℃。

3.2.2防水原理

钢边橡胶止水带两翼带有薄板,它在与混凝土粘接时,两边钢板与周围的混凝土结构以及钢板与橡胶之间具有牢固的粘接力。当结构变形时只存在橡胶部分形变而被拉长、变薄,而钢板与混凝土、钢板与橡胶之间不会产生新的渗漏。因此,钢边橡胶止水带增强了结构形变的防渗性能。钢边止水带防水原理首先靠中间的橡胶段在混凝土变形缝之间被压缩或拉伸,而起到密封止水作用。另一方面,钢带和混凝土有着良好的粘附性,使止水构件能承受较大的拉力和扭力,从而保证止水构件在混凝土的有效变形范围内不会产生松动和脱落现象,提高止水效果。

3.2.3钢边止水带安装方法及要求

①钢边橡胶止水带采用铁丝固定在结构钢筋上,固定间距40cm。要求固定牢固可靠,避免浇筑和振捣混凝土时止水带倒伏影响埋入两侧混凝土中的高度。

②水平设置的止水带在结构平面部位均采用盆式安装(仰拱部位除外),盆式开孔向上,保证浇捣混凝土时混凝土内产生的气泡顺利排出。钢边止水带盆式安装方法见图3。

③钢边橡胶止水带除对接外,其它接头部位(T字型、十字型等)接头均采用工厂接头,不得在现场进行接头处理,对接可采用冷接法。对接过程为:1)先用厂家提供的U型箍件将两条钢边止水带夹住,然后用铆钉枪将钢边止水带的钢边与U型箍件铆紧;2)用14cm宽2mm厚的丁基双面胶带将对接处的钢边止水带缠绕一圈粘住;3)用20cm宽3mm厚的橡胶片与丁基双面胶带的外侧胶粘住,然后橡胶片外侧用U型箍件夹住;4)结构厚度不大于50cm时,止水带设置在结构中线位置,结构两侧厚度差均不得大于5cm。钢边橡胶止水带的纵向中线与施工缝表面的距离差不得大于3cm。结构厚度大于50cm时,止水带靠近施工人员一侧的混凝土厚度控制在25~30cm即可,便于后期对止水带的维修处理;5)浇筑和振捣施工缝部位(尤其是侧墙水平施工缝)的混凝土时,应注意边浇筑和振捣边用手将止水带扶正。避免止水带出现过大的蛇型和倒伏;6)水平施工缝由于止水带的阻挡,止水带与围护结构之间的杂物清理比较困难。需要对施工缝表面进行认真的凿毛并清理干净;7)止水带部位的混凝土必须振捣充分,保证止水带与混凝土咬合密实,这是止水带发挥治水作用的关键,应确实做好。振捣时严禁振捣棒触及止水带。

3.2.4适用范围

明挖车站迎水面结构施工缝、矿山法区间迎水面结构施工缝、明挖区间迎水面结构施工缝等所有有条件安装止水带的部位,均采用宽度为35cm的钢边橡胶止水带进行防水处理。

3.2.5钢边止水带的优缺点

钢边止水带安装方便,但其作用只是加长了施工缝处的水流通道。基本不具备后期处理的机会。对于底板钢边止水带的下部混凝土振捣困难很难保证钢边止水带与混凝土密贴、拱墙钢边止水带外侧只能靠混凝土流动更不具备振捣的可能性,更造成钢边止水带外侧混凝土的不密贴。这就已经违背了钢边止水带设置的初衷。同时对于钢边止水带对街接头更是难以保证,因为丁基双面胶带不可能和钢边止水带完全密贴,使得钢边止水带对接接头处也是一个缺陷。并且,因为隧道混凝土的每组施工长度一般不长,钢边止水带的对接接头就更多,更容易漏水。

3.3制品型(PZ)遇水膨胀橡胶止水条

3.3.1材质要求与材料性能

制品型遇水膨胀橡胶止水条又称PZ制品型遇水膨胀止水条。制品型遇水膨胀橡胶止水条是由橡胶加入水溶性高分子遇水材料经混炼加工而成的产品。制品型止水条是一种即有一般橡胶制品特性,又有遇水自行膨胀进而止水的功能。膨胀体具有橡胶性质,更耐水?耐酸?耐碱。制品型止水条有优良的弹性,延伸性和膨胀止水性能,在水中的膨胀率能在40%~250%调节,膨胀体保持橡胶的弹性和延伸性,膨胀率不受水质的影响。

3.3.2防水原理

该材料具有弹性接缝止水材料的密封防水作用,由于该材料具有遇水膨胀的特性,在材料膨胀范围以内起止水作用,在橡胶遇水后会产生至少2~5倍的膨胀变形,并充满接触的所有不规则表面,空穴及间隙,同时产生巨大的接触压力,彻底防止渗漏。

3.3.3具体施工方法和要求

制品型遇水膨胀橡胶止水条可以利用自身的粘性,直接粘贴在混凝土施工缝表面,遇水后体积能膨胀堵塞施工缝及周围的毛细孔,达到可靠的防渗漏要求。存入备用或运输时,切忌重压以防材料变形。

①将所需密封的施工缝清理干净、无浮灰、表面干燥。施工缝表面宜尽量预留凹槽,槽的尺寸为下口宽20mm,上口宽30mm,深10mm的梯形凹槽。槽中心线距结构表面(面向施工人员一侧)20~25cm。

②将自粘性止水条顺缝捕开、捺平。隔离纸取下,在胶面上做装饰或保护层即可。

③施工缝表面预留凹槽困难时,可将止水条直接固定在经过处理的施工缝表面。止水条一般采用专用胶粘剂粘贴在凹槽或施工缝表面。基面潮湿无法粘贴时,可采用水泥钉固定在基面上,固定间距不得小于20cm。

④浇筑施工缝部位的混凝土时,应进行充分的振捣,保证施工缝两侧的混凝土密实。振捣时振捣棒不得触及止水条。

3.3.4适用范围

结构永久竖井施工缝、通风井施工缝、车站楼板施工缝等非迎水面结构施工缝均采用制品型遇水膨胀橡胶止水条进行防水处理,止水条的断面尺寸为10mm×20mm。止水条的安装方法见图4。

3.3.5制品型遇水膨胀橡胶止水条优缺点

制品型遇水膨胀橡胶止水条安装不复杂,但是其要求先浇注的混凝土在施工缝处要预留凹槽。同时遇水膨胀止橡胶水条由于太粗并不是十分柔软,这就造成即使固定点再密也会出现橡胶遇水膨胀止水条与施工缝表面不密贴的情况,这样,后浇注混凝土过程中遇水膨胀橡胶止水条就有可能进入后浇注的混凝土中,使其失去了意义。同时这种施工缝处理方法也基本不具备后期维修的可能。

4结语

以上就是现正建设的地铁中施工的施工缝处理方法,必须根据地铁结构各部位的不同作用及不同的防水要求,因地制宜,在保证防水质量的同时,考虑成本的投入,选择合理的方法。

参考文献:

[1]GB50208—2002地下防水工程质量验收规范[S].北京:中国建筑工业工版社,2002.

[2]GB50299—1999地下铁道工程施工及验收规范[S].北京:中国计划出版社,2004.

[3]GBJ208—83地下防水工程施工及验收规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2002.

[4]GB50108-2001地下工程防水技术规范[S].北京:中国计划出版社,2001.

[5]02J301地下建筑防水构造[S].北京:中国计划出版社,2003.