津濱輕軌過渡段附加防水層防水材料的選擇與應用[摘要]津濱輕軌以過渡段作為附加防水層的試驗段,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”防水卷材大規模應用在地鐵地下工程中,本文對此進行了詳細介紹,并通過應用實踐對此種防水材料發展方向提出了自已的見解。[關鍵詞]防水技術;BAC防水卷材;地下工程 津濱輕軌過渡段從盾構始發井延伸至高架橋,南側為護倉河,北側為光華路,里程DK7+439.2~926.48,在DK7+860出地面,由明挖區間及路基區間兩部分組成。DK7+439.2~DK7+862段圍護結構為600mm厚2.4~9.8m地下連續墻,墻頂標高2.5、3.0m。基坑最大深度13.99m。明挖區間主體結構采用矩形框架結構,路基區間結構形式為封閉式U形路塹結構,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給為主及附近地表水補給為輔,地下水位年變幅約為1.0m左右。護倉河施工時期測量水深為2.0~4.0m,水位高程為1.03m左右,距圍護結構外邊線2~10m。1 附加防水層的選擇1.1 當前已建成幾條地鐵附加防水層材料選用情況 1)上海地鐵一號線[1] 主要防水材料有:“必堅定”(改性瀝青和聚乙烯薄膜復合)、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,“必堅定”為美國進口材料。該線以混凝土自防水為主。站廳部分側墻內側另設分離式裝飾墻,兩層墻間有滲漏水的導水溝槽。 2)北京地鐵復八線[1] 0.8mmLDPE(低密度聚乙烯)用于區間隧道;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)廣州地鐵一號線[2] 2mm寶力必思路涂料用于明挖區間及放坡開挖車站頂板;1.5mm寶力必思路涂料用于明挖區間及放坡開挖車站側墻。 4)廣州地鐵二號線[3] 1.5mmEVA防水板用于琶州站;混凝土自防水用于公園前站、紀念堂站。 5)天津地鐵一號線 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 由于結構不均勻沉降、混凝土收縮等原因,在實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)卷材竄水現象 絕大部分防水卷材與結構混凝土是分開的,一旦防水卷材發生一處破損,則地下水在整個防水分區中流動,在結構混凝土薄弱環節形成滲漏,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壓力對卷材接頭的拉伸,混凝土振搗棒觸碰等原因,雖可以在施工中通過加強管理措施和試驗方法進行克服,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。在鋼筋綁扎完畢后發現的破損點修補困難。 4)防水涂料在施工現場由機械或人工噴涂,厚度難以控制。1.3 津濱輕軌附加防水層的選擇 根據已建地鐵工程實例分析,遵循“以防為主、剛柔結合、多道設防、因地制宜、綜合治理”的原則,在混凝土自防水基礎上輔以附加防水層是必要的,并確定了如下標準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《地下防水工程質量驗收規范》GB50208-2002規定的最小厚度;⑤施工方便、易于控制;⑥材料供應來源有保障;⑦施工后結構混凝土有漏點易封堵;⑧滿足《建設部推廣應用和限制、禁止使用技術》的規定[4]。 通過性價比選最終確定采用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,滿足津濱輕軌附加層選擇標準。2 BAC卷材技術性能及特點2.1 BAC卷材主要技術性能 BAC卷材結構如圖2所示,其主要技術性能應符合表1的要求。2.2 BAC卷材的特點 1)BAC卷材采用自粘橡膠瀝青膠料制成,可與結構混凝土緊密粘結,抗剪性能達6.0N/mm,抗剝離性能達2.0N/mm,而與圍護結構則臨時粘結,形成“皮膚式”防水。防止了卷材一處破損,水在卷材與結構之間亂竄的現象,而且在一定程度上防止了主體混凝土與圍護變形不一致對防水層的破壞。國家建筑材料測試中心對其粘結面防竄水性能進行了測試,證明了它在不同條件下與結構混凝土是可以保證粘結的。 2)施工方便 將保護膜撕掉后自粘橡膠瀝青膠料可方便地與墊層、另一塊卷材進行粘結,因此防水卷材在底板的鋪設,兩片卷材搭接以及修補時均很方便。 3)BAC卷材緊隨墊層鋪貼,有效防止墊層中的水分過快蒸發,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 根據現場實際情況,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、堅實,無明水→刷冷底子油(僅U形槽側墻用)→節點按規范加強處理→空鋪卷材→長、短邊粘貼搭接→噴燈預熱,加熱刮平進行長、短邊密封→質量驗收。3.2 機械固定工藝 明挖段BAC與地下連續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墻上→射釘部位噴燈預熱,加熱刮平密封或補貼一塊直徑為100mm的BAC卷材片進行密封→噴燈預熱,加熱刮平密封,進行長、短邊粘貼搭接→節點按規范在大面積卷材鋪貼完畢后加強處理→質量驗收。4 注意事項 1)基面必須平順,地下連續墻鑿平修補后平整度<3cm,無尖銳突起,防止在主體結構混凝土施工中混凝土的側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、預埋件施工完畢,嚴禁在防水層上開洞。 4)加熱刮平進行長、短邊密封時,要平刮或從雙層處向單層處刮,防止出現局部卷材厚度小于規范要求的4mm,不能滿足耐久性的要求[5]。 5)在電焊施工時要在對應處灑水保護。5 結語 1)到目前為止,路基區間已經過了一個雨季考驗,明挖區間也已基本竣工,結構混凝土表面尚未發現大的滲漏點,尤其是路基段防水效果良好,證明此種材料是一種優良的防水卷材,后續的東興路地下車站結構外防水已選用此種材料。 2)“皮膚式”防水材料要突破防護的難關。明挖段原設計附加了5mmXPE+AL板保護層,因保護層本身具有透水性,違背了“皮膚式”防水的理念,因此將其變更取消,但在下步施工時要特別注意灑水或用土工布等進行臨時防護,工作量很大。美國格雷斯“必優勝”防水卷材,性能與BAC相同,且不需使用保護板,但其價格高昂,因此如何在不大幅增加成本情況下突破防護關,應是此類防水材料發展的方向之一。 3)由于和地下連續墻接觸處并不需要粘結,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,但要考慮不規則卷材的搭接。此種做法可進一步降低成本,提高性價比。參考文獻:[1]沈春林,詹福民.防水工程實例手冊[M].北京:中國建筑工業出版社,2000.[2]鐵道第二勘察設計院,廣州市地下鐵道總公司.回顧與思考:廣州市地下鐵道一號線工程設計總結[M].北京:中國鐵道出版社,2002.[3]廣州市地下鐵道總公司,廣州市地下鐵道設計研究院.廣州地鐵二號線設計總結[M].北京:科學出版社,2005.[4]沈春林.地下防水工程實用技術[M].北京:機械工業出版社,2005.[5]山西建筑工程(集團)總公司.GB50208-2002地下防水工程質量驗收規范[S].北京:中國建筑工業出版社,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給為主及附近地表水補給為輔,地下水位年變幅約為1.0m左右。護倉河施工時期測量水深為2.0~4.0m,水位高程為1.03m左右,距圍護結構外邊線2~10m。1 附加防水層的選擇1.1 當前已建成幾條地鐵附加防水層材料選用情況 1)上海地鐵一號線[1] 主要防水材料有:“必堅定”(改性瀝青和聚乙烯薄膜復合)、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,“必堅定”為美國進口材料。該線以混凝土自防水為主。站廳部分側墻內側另設分離式裝飾墻,兩層墻間有滲漏水的導水溝槽。 2)北京地鐵復八線[1] 0.8mmLDPE(低密度聚乙烯)用于區間隧道;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)廣州地鐵一號線[2] 2mm寶力必思路涂料用于明挖區間及放坡開挖車站頂板;1.5mm寶力必思路涂料用于明挖區間及放坡開挖車站側墻。 4)廣州地鐵二號線[3] 1.5mmEVA防水板用于琶州站;混凝土自防水用于公園前站、紀念堂站。 5)天津地鐵一號線 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 由于結構不均勻沉降、混凝土收縮等原因,在實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)卷材竄水現象 絕大部分防水卷材與結構混凝土是分開的,一旦防水卷材發生一處破損,則地下水在整個防水分區中流動,在結構混凝土薄弱環節形成滲漏,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壓力對卷材接頭的拉伸,混凝土振搗棒觸碰等原因,雖可以在施工中通過加強管理措施和試驗方法進行克服,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。在鋼筋綁扎完畢后發現的破損點修補困難。 4)防水涂料在施工現場由機械或人工噴涂,厚度難以控制。1.3 津濱輕軌附加防水層的選擇 根據已建地鐵工程實例分析,遵循“以防為主、剛柔結合、多道設防、因地制宜、綜合治理”的原則,在混凝土自防水基礎上輔以附加防水層是必要的,并確定了如下標準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《地下防水工程質量驗收規范》GB50208-2002規定的最小厚度;⑤施工方便、易于控制;⑥材料供應來源有保障;⑦施工后結構混凝土有漏點易封堵;⑧滿足《建設部推廣應用和限制、禁止使用技術》的規定[4]。 通過性價比選最終確定采用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,滿足津濱輕軌附加層選擇標準。2 BAC卷材技術性能及特點2.1 BAC卷材主要技術性能 BAC卷材結構如圖2所示,其主要技術性能應符合表1的要求。2.2 BAC卷材的特點 1)BAC卷材采用自粘橡膠瀝青膠料制成,可與結構混凝土緊密粘結,抗剪性能達6.0N/mm,抗剝離性能達2.0N/mm,而與圍護結構則臨時粘結,形成“皮膚式”防水。防止了卷材一處破損,水在卷材與結構之間亂竄的現象,而且在一定程度上防止了主體混凝土與圍護變形不一致對防水層的破壞。國家建筑材料測試中心對其粘結面防竄水性能進行了測試,證明了它在不同條件下與結構混凝土是可以保證粘結的。 2)施工方便 將保護膜撕掉后自粘橡膠瀝青膠料可方便地與墊層、另一塊卷材進行粘結,因此防水卷材在底板的鋪設,兩片卷材搭接以及修補時均很方便。 3)BAC卷材緊隨墊層鋪貼,有效防止墊層中的水分過快蒸發,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 根據現場實際情況,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、堅實,無明水→刷冷底子油(僅U形槽側墻用)→節點按規范加強處理→空鋪卷材→長、短邊粘貼搭接→噴燈預熱,加熱刮平進行長、短邊密封→質量驗收。3.2 機械固定工藝 明挖段BAC與地下連續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墻上→射釘部位噴燈預熱,加熱刮平密封或補貼一塊直徑為100mm的BAC卷材片進行密封→噴燈預熱,加熱刮平密封,進行長、短邊粘貼搭接→節點按規范在大面積卷材鋪貼完畢后加強處理→質量驗收。4 注意事項 1)基面必須平順,地下連續墻鑿平修補后平整度<3cm,無尖銳突起,防止在主體結構混凝土施工中混凝土的側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、預埋件施工完畢,嚴禁在防水層上開洞。 4)加熱刮平進行長、短邊密封時,要平刮或從雙層處向單層處刮,防止出現局部卷材厚度小于規范要求的4mm,不能滿足耐久性的要求[5]。 5)在電焊施工時要在對應處灑水保護。5 結語 1)到目前為止,路基區間已經過了一個雨季考驗,明挖區間也已基本竣工,結構混凝土表面尚未發現大的滲漏點,尤其是路基段防水效果良好,證明此種材料是一種優良的防水卷材,后續的東興路地下車站結構外防水已選用此種材料。 2)“皮膚式”防水材料要突破防護的難關。明挖段原設計附加了5mmXPE+AL板保護層,因保護層本身具有透水性,違背了“皮膚式”防水的理念,因此將其變更取消,但在下步施工時要特別注意灑水或用土工布等進行臨時防護,工作量很大。美國格雷斯“必優勝”防水卷材,性能與BAC相同,且不需使用保護板,但其價格高昂,因此如何在不大幅增加成本情況下突破防護關,應是此類防水材料發展的方向之一。 3)由于和地下連續墻接觸處并不需要粘結,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,但要考慮不規則卷材的搭接。此種做法可進一步降低成本,提高性價比。參考文獻:[1]沈春林,詹福民.防水工程實例手冊[M].北京:中國建筑工業出版社,2000.[2]鐵道第二勘察設計院,廣州市地下鐵道總公司.回顧與思考:廣州市地下鐵道一號線工程設計總結[M].北京:中國鐵道出版社,2002.[3]廣州市地下鐵道總公司,廣州市地下鐵道設計研究院.廣州地鐵二號線設計總結[M].北京:科學出版社,2005.[4]沈春林.地下防水工程實用技術[M].北京:機械工業出版社,2005.[5]山西建筑工程(集團)總公司.GB50208-2002地下防水工程質量驗收規范[S].北京:中國建筑工業出版社,2002.