津滨轻轨过渡段附加防水层防水材料的选择与应用[摘要]津滨轻轨以过渡段作为附加防水层的试验段,选择了“BAC皮肤式”防水卷材作为地下工程的附加防水层材料,首次将“BAC”防水卷材大规模应用在地铁地下工程中,本文对此进行了详细介绍,并通过应用实践对此种防水材料发展方向提出了自已的见解。[关键词]防水技术;BAC防水卷材;地下工程 津滨轻轨过渡段从盾构始发井延伸至高架桥,南侧为护仓河,北侧为光华路,里程DK7+439.2~926.48,在DK7+860出地面,由明挖区间及路基区间两部分组成。DK7+439.2~DK7+862段围护结构为600mm厚2.4~9.8m地下连续墙,墙顶标高2.5、3.0m。基坑最大深度13.99m。明挖区间主体结构采用矩形框架结构,路基区间结构形式为封闭式U形路堑结构,如图1所示。
该段地表以下浅层地下水为孔隙潜水,主要含水层为粉土及粘性土,浅层地下水位埋深1.50~2.65m,地下水位高程0.32~1.36m。地下水主要以大气降水补给为主及附近地表水补给为辅,地下水位年变幅约为1.0m左右。护仓河施工时期测量水深为2.0~4.0m,水位高程为1.03m左右,距围护结构外边线2~10m。1 附加防水层的选择1.1 当前已建成几条地铁附加防水层材料选用情况 1)上海地铁一号线[1] 主要防水材料有:“必坚定”(改性沥青和聚乙烯薄膜复合)、APP改性沥青油毡、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,均用于车站顶、底板防水,“必坚定”为美国进口材料。该线以混凝土自防水为主。站厅部分侧墙内侧另设分离式装饰墙,两层墙间有渗漏水的导水沟槽。 2)北京地铁复八线[1] 0.8mmLDPE(低密度聚乙烯)用于区间隧道;0.8mmEVA(乙烯-醋酸乙烯聚合物)用于地铁车站;1.2mmECB(乙烯-醋酸乙烯与沥青聚合物)用于特殊车站。 3)广州地铁一号线[2] 2mm宝力必思路涂料用于明挖区间及放坡开挖车站顶板;1.5mm宝力必思路涂料用于明挖区间及放坡开挖车站侧墙。 4)广州地铁二号线[3] 1.5mmEVA防水板用于琶州站;混凝土自防水用于公园前站、纪念堂站。 5)天津地铁一号线 SBS改性沥青防水卷材用于车站顶板部分;ECB合成树脂防水片材用于车站边墙和底板。1.2 已建成地铁在附加防水层方面存在的主要问题 1)不考虑附加防水层,而是完全依靠混凝土自防水 由于结构不均匀沉降、混凝土收缩等原因,在实际工程中无法完全避免混凝土开裂,因此虽然取消附加防水层可以节约大量资金,但采取多道防线防水还是必要的。 2)卷材窜水现象 绝大部分防水卷材与结构混凝土是分开的,一旦防水卷材发生一处破损,则地下水在整个防水分区中流动,在结构混凝土薄弱环节形成渗漏,由于无法知道卷材确切的破损位置,堵漏极为困难。在施工中由于钢筋吊装、绑扎、焊接,人工连接卷材的疏漏,以及混凝土灌注中混凝土侧压力对卷材接头的拉伸,混凝土振捣棒触碰等原因,虽可以在施工中通过加强管理措施和试验方法进行克服,但也不能完全避免卷材的破损。 3)施工困难 如SBS等卷材需用热熔法粘接,且需通过充气试验。在钢筋绑扎完毕后发现的破损点修补困难。 4)防水涂料在施工现场由机械或人工喷涂,厚度难以控制。1.3 津滨轻轨附加防水层的选择 根据已建地铁工程实例分析,遵循“以防为主、刚柔结合、多道设防、因地制宜、综合治理”的原则,在混凝土自防水基础上辅以附加防水层是必要的,并确定了如下标准选择附加防水层材料:①采用防水卷材;②材料有良好的拉伸强度、延伸性等物理性能;③在外力作用下所受损伤较小,尤其是要有良好的耐穿刺性能;④满足《地下防水工程质量验收规范》GB50208-2002规定的最小厚度;⑤施工方便、易于控制;⑥材料供应来源有保障;⑦施工后结构混凝土有漏点易封堵;⑧满足《建设部推广应用和限制、禁止使用技术》的规定[4]。 通过性价比选最终确定采用4mm厚单层BAC防水卷材,这是一种新型的“皮肤式”防水卷材,它能基本克服地铁附加防水层存在的主要问题,满足津滨轻轨附加层选择标准。2 BAC卷材技术性能及特点2.1 BAC卷材主要技术性能 BAC卷材结构如图2所示,其主要技术性能应符合表1的要求。2.2 BAC卷材的特点 1)BAC卷材采用自粘橡胶沥青胶料制成,可与结构混凝土紧密粘结,抗剪性能达6.0N/mm,抗剥离性能达2.0N/mm,而与围护结构则临时粘结,形成“皮肤式”防水。防止了卷材一处破损,水在卷材与结构之间乱窜的现象,而且在一定程度上防止了主体混凝土与围护变形不一致对防水层的破坏。国家建筑材料测试中心对其粘结面防窜水性能进行了测试,证明了它在不同条件下与结构混凝土是可以保证粘结的。 2)施工方便 将保护膜撕掉后自粘橡胶沥青胶料可方便地与垫层、另一块卷材进行粘结,因此防水卷材在底板的铺设,两片卷材搭接以及修补时均很方便。 3)BAC卷材紧随垫层铺贴,有效防止垫层中的水分过快蒸发,使垫层也可以起到刚性防水层的作用。 4)自愈性好。3 施工工艺 根据现场实际情况,确定了不同的施工工艺。3.1 空铺工艺 底板、顶板及U形槽侧墙外包防水采用此种工艺。施工工艺流程:清理基层至平整、坚实,无明水→刷冷底子油(仅U形槽侧墙用)→节点按规范加强处理→空铺卷材→长、短边粘贴搭接→喷灯预热,加热刮平进行长、短边密封→质量验收。3.2 机械固定工艺 明挖段BAC与地下连续墙连接采用此种工艺。施工工艺流程:清理基层→防水卷材就位→用射钉加橡胶垫片按500mm间距将卷材固定于地下连续墙上→射钉部位喷灯预热,加热刮平密封或补贴一块直径为100mm的BAC卷材片进行密封→喷灯预热,加热刮平密封,进行长、短边粘贴搭接→节点按规范在大面积卷材铺贴完毕后加强处理→质量验收。4 注意事项 1)基面必须平顺,地下连续墙凿平修补后平整度<3cm,无尖锐突起,防止在主体结构混凝土施工中混凝土的侧压力将防水卷材破坏。 2)所有阴角部位均做成50mm×50mm倒角。 3)防水卷材施工前,确保穿墙管、预埋件施工完毕,严禁在防水层上开洞。 4)加热刮平进行长、短边密封时,要平刮或从双层处向单层处刮,防止出现局部卷材厚度小于规范要求的4mm,不能满足耐久性的要求[5]。 5)在电焊施工时要在对应处洒水保护。5 结语 1)到目前为止,路基区间已经过了一个雨季考验,明挖区间也已基本竣工,结构混凝土表面尚未发现大的渗漏点,尤其是路基段防水效果良好,证明此种材料是一种优良的防水卷材,后续的东兴路地下车站结构外防水已选用此种材料。 2)“皮肤式”防水材料要突破防护的难关。明挖段原设计附加了5mmXPE+AL板保护层,因保护层本身具有透水性,违背了“皮肤式”防水的理念,因此将其变更取消,但在下步施工时要特别注意洒水或用土工布等进行临时防护,工作量很大。美国格雷斯“必优胜”防水卷材,性能与BAC相同,且不需使用保护板,但其价格高昂,因此如何在不大幅增加成本情况下突破防护关,应是此类防水材料发展的方向之一。 3)由于和地下连续墙接触处并不需要粘结,因此除搭接部分外其余自粘橡胶沥青胶料并没有作用,因此可以取消,但要考虑不规则卷材的搭接。此种做法可进一步降低成本,提高性价比。参考文献:[1]沈春林,詹福民.防水工程实例手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2000.[2]铁道第二勘察设计院,广州市地下铁道总公司.回顾与思考:广州市地下铁道一号线工程设计总结[M].北京:中国铁道出版社,2002.[3]广州市地下铁道总公司,广州市地下铁道设计研究院.广州地铁二号线设计总结[M].北京:科学出版社,2005.[4]沈春林.地下防水工程实用技术[M].北京:机械工业出版社,2005.[5]山西建筑工程(集团)总公司.GB50208-2002地下防水工程质量验收规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2002.
该段地表以下浅层地下水为孔隙潜水,主要含水层为粉土及粘性土,浅层地下水位埋深1.50~2.65m,地下水位高程0.32~1.36m。地下水主要以大气降水补给为主及附近地表水补给为辅,地下水位年变幅约为1.0m左右。护仓河施工时期测量水深为2.0~4.0m,水位高程为1.03m左右,距围护结构外边线2~10m。1 附加防水层的选择1.1 当前已建成几条地铁附加防水层材料选用情况 1)上海地铁一号线[1] 主要防水材料有:“必坚定”(改性沥青和聚乙烯薄膜复合)、APP改性沥青油毡、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,均用于车站顶、底板防水,“必坚定”为美国进口材料。该线以混凝土自防水为主。站厅部分侧墙内侧另设分离式装饰墙,两层墙间有渗漏水的导水沟槽。 2)北京地铁复八线[1] 0.8mmLDPE(低密度聚乙烯)用于区间隧道;0.8mmEVA(乙烯-醋酸乙烯聚合物)用于地铁车站;1.2mmECB(乙烯-醋酸乙烯与沥青聚合物)用于特殊车站。 3)广州地铁一号线[2] 2mm宝力必思路涂料用于明挖区间及放坡开挖车站顶板;1.5mm宝力必思路涂料用于明挖区间及放坡开挖车站侧墙。 4)广州地铁二号线[3] 1.5mmEVA防水板用于琶州站;混凝土自防水用于公园前站、纪念堂站。 5)天津地铁一号线 SBS改性沥青防水卷材用于车站顶板部分;ECB合成树脂防水片材用于车站边墙和底板。1.2 已建成地铁在附加防水层方面存在的主要问题 1)不考虑附加防水层,而是完全依靠混凝土自防水 由于结构不均匀沉降、混凝土收缩等原因,在实际工程中无法完全避免混凝土开裂,因此虽然取消附加防水层可以节约大量资金,但采取多道防线防水还是必要的。 2)卷材窜水现象 绝大部分防水卷材与结构混凝土是分开的,一旦防水卷材发生一处破损,则地下水在整个防水分区中流动,在结构混凝土薄弱环节形成渗漏,由于无法知道卷材确切的破损位置,堵漏极为困难。在施工中由于钢筋吊装、绑扎、焊接,人工连接卷材的疏漏,以及混凝土灌注中混凝土侧压力对卷材接头的拉伸,混凝土振捣棒触碰等原因,虽可以在施工中通过加强管理措施和试验方法进行克服,但也不能完全避免卷材的破损。 3)施工困难 如SBS等卷材需用热熔法粘接,且需通过充气试验。在钢筋绑扎完毕后发现的破损点修补困难。 4)防水涂料在施工现场由机械或人工喷涂,厚度难以控制。1.3 津滨轻轨附加防水层的选择 根据已建地铁工程实例分析,遵循“以防为主、刚柔结合、多道设防、因地制宜、综合治理”的原则,在混凝土自防水基础上辅以附加防水层是必要的,并确定了如下标准选择附加防水层材料:①采用防水卷材;②材料有良好的拉伸强度、延伸性等物理性能;③在外力作用下所受损伤较小,尤其是要有良好的耐穿刺性能;④满足《地下防水工程质量验收规范》GB50208-2002规定的最小厚度;⑤施工方便、易于控制;⑥材料供应来源有保障;⑦施工后结构混凝土有漏点易封堵;⑧满足《建设部推广应用和限制、禁止使用技术》的规定[4]。 通过性价比选最终确定采用4mm厚单层BAC防水卷材,这是一种新型的“皮肤式”防水卷材,它能基本克服地铁附加防水层存在的主要问题,满足津滨轻轨附加层选择标准。2 BAC卷材技术性能及特点2.1 BAC卷材主要技术性能 BAC卷材结构如图2所示,其主要技术性能应符合表1的要求。2.2 BAC卷材的特点 1)BAC卷材采用自粘橡胶沥青胶料制成,可与结构混凝土紧密粘结,抗剪性能达6.0N/mm,抗剥离性能达2.0N/mm,而与围护结构则临时粘结,形成“皮肤式”防水。防止了卷材一处破损,水在卷材与结构之间乱窜的现象,而且在一定程度上防止了主体混凝土与围护变形不一致对防水层的破坏。国家建筑材料测试中心对其粘结面防窜水性能进行了测试,证明了它在不同条件下与结构混凝土是可以保证粘结的。 2)施工方便 将保护膜撕掉后自粘橡胶沥青胶料可方便地与垫层、另一块卷材进行粘结,因此防水卷材在底板的铺设,两片卷材搭接以及修补时均很方便。 3)BAC卷材紧随垫层铺贴,有效防止垫层中的水分过快蒸发,使垫层也可以起到刚性防水层的作用。 4)自愈性好。3 施工工艺 根据现场实际情况,确定了不同的施工工艺。3.1 空铺工艺 底板、顶板及U形槽侧墙外包防水采用此种工艺。施工工艺流程:清理基层至平整、坚实,无明水→刷冷底子油(仅U形槽侧墙用)→节点按规范加强处理→空铺卷材→长、短边粘贴搭接→喷灯预热,加热刮平进行长、短边密封→质量验收。3.2 机械固定工艺 明挖段BAC与地下连续墙连接采用此种工艺。施工工艺流程:清理基层→防水卷材就位→用射钉加橡胶垫片按500mm间距将卷材固定于地下连续墙上→射钉部位喷灯预热,加热刮平密封或补贴一块直径为100mm的BAC卷材片进行密封→喷灯预热,加热刮平密封,进行长、短边粘贴搭接→节点按规范在大面积卷材铺贴完毕后加强处理→质量验收。4 注意事项 1)基面必须平顺,地下连续墙凿平修补后平整度<3cm,无尖锐突起,防止在主体结构混凝土施工中混凝土的侧压力将防水卷材破坏。 2)所有阴角部位均做成50mm×50mm倒角。 3)防水卷材施工前,确保穿墙管、预埋件施工完毕,严禁在防水层上开洞。 4)加热刮平进行长、短边密封时,要平刮或从双层处向单层处刮,防止出现局部卷材厚度小于规范要求的4mm,不能满足耐久性的要求[5]。 5)在电焊施工时要在对应处洒水保护。5 结语 1)到目前为止,路基区间已经过了一个雨季考验,明挖区间也已基本竣工,结构混凝土表面尚未发现大的渗漏点,尤其是路基段防水效果良好,证明此种材料是一种优良的防水卷材,后续的东兴路地下车站结构外防水已选用此种材料。 2)“皮肤式”防水材料要突破防护的难关。明挖段原设计附加了5mmXPE+AL板保护层,因保护层本身具有透水性,违背了“皮肤式”防水的理念,因此将其变更取消,但在下步施工时要特别注意洒水或用土工布等进行临时防护,工作量很大。美国格雷斯“必优胜”防水卷材,性能与BAC相同,且不需使用保护板,但其价格高昂,因此如何在不大幅增加成本情况下突破防护关,应是此类防水材料发展的方向之一。 3)由于和地下连续墙接触处并不需要粘结,因此除搭接部分外其余自粘橡胶沥青胶料并没有作用,因此可以取消,但要考虑不规则卷材的搭接。此种做法可进一步降低成本,提高性价比。参考文献:[1]沈春林,詹福民.防水工程实例手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2000.[2]铁道第二勘察设计院,广州市地下铁道总公司.回顾与思考:广州市地下铁道一号线工程设计总结[M].北京:中国铁道出版社,2002.[3]广州市地下铁道总公司,广州市地下铁道设计研究院.广州地铁二号线设计总结[M].北京:科学出版社,2005.[4]沈春林.地下防水工程实用技术[M].北京:机械工业出版社,2005.[5]山西建筑工程(集团)总公司.GB50208-2002地下防水工程质量验收规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2002.
