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地铁和隧道防水技术研究.pdf

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上传者: johnny43 2012-12-16 评分 0 0 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《地铁和隧道防水技术研究pdf》,可适用于经济金融领域,主题内容包含隧道与特殊构筑物防水地铁和隧道防水技术研究郭德友(北京城建设计研究总院有限责任公司北京)摘要:针时桩墙支护明挖法和矿山法修建的地铁和隧道防水技术讨论符等。

隧道与特殊构筑物防水地铁和隧道防水技术研究郭德友(北京城建设计研究总院有限责任公司北京)摘要:针时桩墙支护明挖法和矿山法修建的地铁和隧道防水技术讨论了设置注浆系统防止窜水、空铺法铺设卷材以及车站侧墙和顶板连接部位、主体结构与附属结构接口部位的节点防水处理和分区系统、注浆系统配合解决矿山法施工结构防水等问题关键词:地铁和隧道全包防水窜水注浆系统分区系统在地铁等地下t程防水设计中不同的城市由于丁程地质、水文地质条件的不同多采用“以排为主、防排结合”和“以防为主、多道设防”两种不同的防水设计原则。当采用“以排为主、防排结合”的原则时容易导致地铁周围的地表出现不均匀沉降给周边建筑物带来一些不利影响同时排水系统一旦排水不畅又会导致地下水位上涨给结构带来新的渗漏隐患。因此多数城市的地铁防水采用了“以防为主”的设计原则即在结构的迎水面设置全封闭的柔性防水层(全包防水做法)从实际效果来看在已建地铁等地下工程中也出现了不同程度的渗漏问题。由于此类问题多出现在采用桩墙支护明挖法(包括盖挖法)和采用矿山法修建的地下车站和隧道中本文仅对采用这两类下法修建的地铁防水工程进行讨论。明确地铁工程的防水目的地铁工程的防水目的非常明确一是满足地下空问的安全使用二是保证结构的使用寿命。但在进行防水设计时往往将重点放在结构的安全使用上只要结构表面无渗漏水或渗漏水量满足规范要求就可以了。而对于结构的耐久性以及与防水之问的关系往往重视不多即使重视了也未采取合理的预防措施。比如有些部位的结构表面非常干燥但地下水已经进入到结构内部了为了在结构内埋入管线或安装消防设施在未出现渗漏水的结构表面开凿一条浅槽时也会在凹槽内出现渗漏水(见图)。这说明结构局部已经浸泡在地下水中了这种水会沿钢筋与混凝土之问的缝隙流动导致钢筋的锈蚀最终会降低结构的使用寿命。因此我们在进行结构防水设计时就要采取!垒QI堡盟曼坚卫乜!£磐£匹QQ生必要的措施最大程度地将水挡在结构外侧。含水的疏松部位现浇混凝土结构图l结构内部出现渗漏水现象桩墙支护明挖结构防水技术.两种防水系统桩墙支护明挖车站的底板和侧墙常采用“外防内贴”法铺设防水层因此宜采用两种防水方法进行防水处理:一是采用易“窜水”的防水材料配合注浆系统进行防水处理二是单独采用不“窜水”的防水材料进行防水处理。)“窜水”防水层表面设置注浆系统当采用“外防内贴”法施工时容易出现“窜水”现象这是因为一般的防水材料无法与潮湿的混凝土牢同粘结.当混凝土固化收缩时会在防水层与结构外表面之间形成一道缝隙(见图)另一方面的原因是地铁丁程的防水规模较大每个车站的防水面积一般不小于万m:在防水材料的铺设以及后续施丁(绑扎钢筋和浇筑、振捣混凝土)过程中很难保证防水层的完整性当防水层局部破坏时.渗漏水会在结构外表面与防水层之间以及防水层的保护层中流动导致“窜水”现象这种“窜水”对后期的堵漏维修工作也会带来困难。图窜水现象要避免“窜水”现象的出现就需要在防水层表面设置注浆系统f见图。注浆系统由注浆底座与注浆导管组成。注浆底座的作用是避免现浇的混凝土进入注浆系统内万方数据堵塞注浆导管同时帮助浆液能够在系统周围均匀扩散注浆导管的作用是成孔并将浆液注入。注浆压力可根据结构的埋置深度确定一般控制在.~O.MPa之间。选用浆液时车站多采用聚氨酯、丙烯酸盐或环氧类浆液区问多采用水泥浆液也可在水泥浆内添加一定量的微膨胀剂。肋条基层防口胶带浆底座出浆孔注浆导管图设置注浆系统注浆系统有许多优点:设置方法简单不容易出现注浆管堵塞现象当出现渗漏水时町立即进行压浆堵漏避免后期钻孔注浆时对防水层造成新的破坏点浆液扩散范围大且损失小叮用最少的浆液达到最好的堵漏效果浆液分散时可有效填充结构与防水层之间的所有不密实部位当结构外侧出现开裂、疏松部位时浆液可在迎水面进行反向封堵处理将水完全阻挡在结构外表面显著改善结构的T作环境提高结构的使用寿命。)采用不“窜水”的防水层材料不“窜水”材料的选择应重点考虑材料与混凝土之间的粘结力指标。因为地铁l:程的埋置深度一般为m左右.如果防水层与现浇混凝土的粘结强度无法抵抗地下水的压力导致防水层与混凝土结构剥离也会出现“窜水”现象。建议选择不“窜水”材料时.先在现场进行模拟试验f见图根据结构埋置深度确定注水压力为材料的选择提供科学的依据。注图现场模拟试验隧道与特殊构筑物防水不“窜水”的防水材料在混凝土固化收缩时能够牢固地粘附在结构表面当防水层局部出现破坏时如果此部位混凝土的密实性良好也不会出现渗漏水实现了“刚柔结合”的防水效果。即使由于结构不密实出现了渗漏水后期的堵漏维修工作也可方便地进行。.防水材料的铺设工艺对于一般的地下防水工程多采用满粘法将防水层铺设在侧墙围护结构的表面而对于地铁工程考虑到采用满粘法施工时会对防水层带来不利的影响.一般均采用空铺法。这是因为桩墙的入土深度较大一般不会产生沉降变形而主体结构在施工过程中随着结构白重的不断增加会出现一定程度的下沉结构完.T.后停止降水时地下水位的上涨又会导致结构向上浮起在运营阶段列车的行驶会导致结构出现较大的震动。这=三种情况均会引起在结构与桩之间产生垂直方向上的相对位移容易拉破侧墙与底板连接部位的防水层(见图)。因此在地铁防水层施T时无论采用哪种材料均不采用满粘法铺设。结构自重混凝土图防水层被拉破示意采用空铺法施丁时由于防水层不与结构满粘产生局部空鼓或悬空就会给结构表面水泥砂浆保护层的施工带来困难。即使强行将水泥砂浆抹在防水层表面后期绑扎钢筋和浇捣混凝土时砂浆层一旦受压极易碎裂就会对防水层造成新的破坏。因此保护层材料的选择以及是否必须采用保护层做法也是需要认真考虑的问题。.节点处理地铁T程中渗漏水比较严重的部位往往出现在结构施工缝、变形缝、主体结构与附属结构(出人口通道、风道和区间隧道)的接n部位以及车站顶、底板与侧墙连接部位因此这些部位的防水应进行重点处理。)车站侧墙和顶板连接部位在地铁等地下防水工程中一般顶板均采用“外防外贴”法铺设防水层材料多选用聚氨酯等涂膜类防水材料兰Q壁垒:丝型里垄篁堕垄E!堡!j万方数据隧道与特殊构筑物防水经过多年的实践证明其防水效果也能够满足这类=程的防水要求。但侧墙多铺设卷材类防水层这就要求两种防水材料在侧墙和顶板连接部位进行恰当地过渡连接。图和图为国内经常采用的两种过渡做法这两种做法各有利弊但图的做法更能保证地铁工程的防水要求。原因有:图做法中顶板结构浇筑完毕后将侧墙预留的防水层翻转并密贴在顶板结构外表面与顶板防水层进行过渡处理。这种做法有两种弊端:一是当结构顶板浇筑完毕后侧墙防水层一部分自由裸露在外一部分被紧紧压在混凝土结构内对接口部位的侧墙防水层产生较大的剪切力而在地铁丁程中侧墙防水卷材的厚度较厚常温下的硬度也较大.如果硬将防水层翻转后粘贴在顶板表面往往会将接口部位的防水层切断这种破坏往往不易被发现且无法进行修补。二是直线段的侧墙防水层翻转比较容易但双阴角和阴阳角结合部位的侧墙防水层翻转时不可避免地需要进行裁剪有时必须裁剪至转角根部才能将卷材完全密贴在顶板表面容易造成人为破坏不能保证防水层的整体防水效果。卷材防水层图侧墙与顶板过渡处理做法(二)图做法中由于防水层直接铺设在围护结构表面不必进行翻转保证了侧墙防水层的完整性同时顶板防水层与侧墙防水层过渡时过渡层卷材完全在自由状态下进行可进行任意裁剪而且转角部位的密封胶由于直接涂抹在两种防水层表面基面很容易处理干净并保持干燥保证了粘结效果.密封作用能够充分发挥出来。即使结构与围护桩之间出现相对位移也可保证防水层的整体防水效果。不过由于防水层上翻至顶板以上雨水不易渗透至下层地层中在顶板上就会形成一个积水坑会给结构带来长期的压力。)主体结构与附属结构接口部位地铁车站主体结构一般先施工待侧墙防水层铺设完毕后再将附属结构洞口部位的围护桩墙凿除将侧墙预留的防水层翻转至附属结构的外表面然后与附属结构的防水层进行过渡连接。一般的地铁车站最少有~个部位需要进行此种处理此部位属地铁结构中最难处理且最易出现渗漏的部位原因有:一是在凿除桩墙的过程中多采用风镐进行破除然后对桩内钢筋进行割除或烧断在进行破桩过程中很难保证防水层的完整性。一般现场多采用.~mm厚的铁板进行保护但保护铁板与防水层同时被破坏的情况比比皆是。因此建议对洞口部位的防水层进行保护时采用厚度不小于cm的木板较好即使风镐直接接触木板也很难对防水层造成破坏同时烧断钢筋时的火花也很难烫破防水层。二是直线段防水层可以直接翻转。与附属结构防水层进行过渡连接但阴角部位进行翻转时就必须进行裁剪而且这种裁剪必须裁至转角根部才能将卷材完全翻转过来很难保证防水层的完整性。这些部位单靠柔性防水层本身很难满足防水要求一般需要配合注浆系统进行防水加强处理。因为此部位正好位于主体结构与附属结构连接的施工缝部位因此可在施工缝表面预埋注浆管依靠后期的注浆将浆液密实地填充在施工缝和防水层断开部位满足此部位的防水要求(见图)。生图主体与附属结构连接处防水加强处理)施工缝地铁工程的施r=缝多采用中埋式止水带进行防水处理这种做法作为挡水措施并无不可但从结构的耐久性万方数据分析需要将水完全阻挡在结构外表面否则止水带以外的结构均浸泡在水中对结构的外侧钢筋产生缓慢的侵蚀作用也会降低结构的使用寿命。因此较好的措施是在结构施工缝部位预埋注浆管也可在结构外表面设置背贴式止水带但需要在背贴式止水带两侧的齿条间设置注浆管否则很难保证所有部位的齿条与混凝土问咬合密实、不透水。同时在施工缝部位设置可重复注浆的注浆管是比较保险的方法可以依靠后期的注浆将水完全阻挡在结构外侧对钢筋起到较好的保护作用。矿山法施工结构防水技术采用矿山法施工的地下车站和区间隧道结构通常采用塑料防水板进行全包防水处理而塑料防水板多采用无钉孑L铺设技术和双焊缝施工工艺。多年的实践经验表明单独采用塑料防水板全包防水做法难以满足地铁T程的防水要求而且由于防水层与结构之间不密贴导致的“窜水”现象会给后期堵漏维修工作带来很大的困难往往需要经过多次堵漏.花费大量的人力.、物力有时不得不采取临时排水措施才能满足地铁正常运营的需要。解决矿山法隧道防水的关键在于阻断防水层与结构之间出现的“窜水”通道。在参考国外经验基础上通过南京地铁一号线的工程实践认为在隧道内设置分区系统和注浆系统可以从根本上解决矿山法隧道的防水问题。.分区系统是辅助手段分区系统一般采用在施工缝和变形缝部位设置背贴式止水带来实现将止水带焊接在防水层表面止水带表面凸起的齿条与模筑混凝土之间密实咬合将施工缝两侧的防水区域分隔开达到分区的目的(见图)。这里必须同时满足两个条件:一是止水带与防水板之问必须满足不透水焊接这需要采用专用设备并经过熟练工人的操作才能够达到要求可通过现场充气进行检测二是止水带与混凝土之间必须咬合密实这需要在止水带表面设置注浆花管通过后期的注浆才能满足要求。但在实际施工过程中我们发现分区的效果较难达到且分区系统对最终的防水效果作用不是很明显。背贴止水带的作用主要体现在对施工缝部位防水层的保护和作为施工缝的加强防水措施方面。分区系统如果不与注浆系统配合使用则很难保证隧道整体的防水效果。隧道与特殊构筑物防水注浆花管施工缝背贴式止水带图分区注浆示意.注浆系统是主要措施矿山法施工注浆系统的组成与明挖结构注浆系统相同但由于矿山法隧道混凝土结构与防水板之间的缝隙较大且隧道渗漏水主要集中在施工缝部位因此注浆底座的设置部位一般距施工缝位置不宜超过.m便于浆液能够充分扩散到施工缝部位。注浆系统的设置并不是通过注浆材料对防水层的破损部位进行修补而是通过注浆压力将浆液密实填充在防水层与结构之间同时在结构迎水面对结构疏松部位和开裂部位进行填充达到阻止“窜水“通道以及堵漏的作用从而最终满足隧道防水要求。结语在进行地铁工程的防水设计时要求对结构型式和施工工序进行认真分析根据工程的实际情况选择合理的防水方案同时在设计阶段就要考虑到后期可能出现的渗漏问题采取合理的预防措施这也是建设单位和施T单位应该探讨的一个课题。文章编号:X(卜一中图分类号:UU.文献标识码:A收稿日期:作者简介:郭德友男年生高级工程师现任北京城建设计研究总院有限责任公司防水筹划室主任。年月进入北京城建设计研究院专门从事EvA、ECB等合成树脂防水卷材及其无钉孔铺设双焊缝施工工艺的技术推广工作年月开始从事结构防水的设计工作。联系地址:北京市西城区护城门北大街号联系电话:~。兰Q坚:塑型史垦壅篁堕查!!垒兰I万方数据隧道与特殊构筑物防水TechniquesforsubwayandtunnelwaterproofingGuo(Be讲ngUrbanConst兀JctionDest八卫c£ionDesignWaterproofingforsubwayengineeringmustmeetrequirementsnotoyforno咖aluseofunder铲oundspacebordurabilityofthestmcture.Ttlereforetochooseapmperwaterpmonngsystemisanimportanttaskinwaterproofingdesignofthestmcture.WaterpmonngforsidewaIIsandbaseplatesofsubwayengineeringoftenadoptsthewayofsocalledextemallyappliedwaterpmoflayers.ThepmblemisthatmostofmembranescannotbefullybondedtopostpouredconcreteproducingwaterchanneIbetweenwaterprooflayersandthestnlctureandcausingbigdimcultyinleakstoppingandmaintenancelateron.EveniftheIisnowateronthesu'aceofthestmcturewatercomingintothestructurewillresuhincorrosionofreinforcementandreducegreatlyservicelifeofthestructure.ItissuggestedtocarefullyselectwaterpmofmaterialswhichwillnotproducewaterchannelortousegroutingsysteminwhichwaterchannelbetweenwaterpmoflayerandthestⅢcturewillbeblockedandthelooseandcrackedpansofthebackofthestmcturewillbesealed.Asaresultsenricelifbofthestnlctureisextended.AnotherwayofwaterproonngfbrsidewalJsandbaseplatesofsubwayengineeringisthewayofsocalledintemally印pIiedwate巾mofayerswhichadoptsJooseIaidmethodinordertoavoiddamageduetoseulementofthestlllcture.Itisnotrecommendedforwaterpmoflayersofsidewallstotumtotopplatefortransitionallyjoiningwithwaterpmoflayerofthetopplateaswate巾rooflayerofsidewallsatcomermaybedamagedveryofteninthisway.TheDeyOuandResearchInstitufeCo.Ltd.Beijing)waterpmoflayersatconnectionbetweenmainstJlJctureandaccessorystmctureofthesubwaystationshouldbereinforcedwithembeddedgroutingpipesinordertoavoidleakproblemproducedbyunequalsenlementofthestllJcture.WaterpmofingforminetunnelsadoptsawayoffullycoveringwithplasticboardsinwhichnexiblewaterpI。ooflayermayloseemcacyduetodamageofwaterpmofboardlocally.For山isreasonzoningystemandgroutingsystemareneededintunnels.ThezoningsystemisfbHIledbysettingbackappliedwaterstoppingbeltatconstmctionjointswhichcanstren甜henwaterpmoffunctionoftheconstmctionjointsandprotecttheplasticboardsatbackofthejoinsemciently.Thegmutingsystemincludesgmutingbaseandconduitstomakegmutingpipesnotbeblockedbycementslurrywhilecastingconcrete.Thegmutingiquidunderpressureatlatestageofgroutingwill£lIintogapebetweenthestllJctureandtheplasticbeardtoblockwaterchannel.Meanwhile.theliquidcanemcientlyseaJthelooseandcIackedpansofthest兀lcturef而mbackside.nthiswaytheleakproblemsareessentiaJlvsolved.BriefIntroductionoftlleAuthor:GuoDeyoumale’bomininBeijingurbanConstnjctionDesignandResearchInstituteengagedintechnicalporpulationforEVAandECBwatelproofsheetsanddoubleweldingseamslechnjquelstanjngwateIpI、Dofdesignofstnlctures.万方数据地铁和隧道防水技术研究作者:郭德友GuoDeyou作者单位:北京城建设计研究总院有限责任公司,北京,刊名:中国建筑防水英文刊名:CHINABUILDINGWATERPROOFING年卷(期):(z)被引用次数:次本文读者也读过(条)郭德友地铁和隧道防水技术研究会议论文杜华林郭德友地铁工程中采用膨润土防水毯应注意的问题期刊论文铁道建筑技术()唐玉宏TANGYuhong南京地铁二号线钟灵街站防水设计期刊论文结构工程师,()翟可地铁矿山法暗挖区间分区防水设计期刊论文现代隧道技术,()张哲强ZHANGZheqiang超浅埋暗挖矩形隧道设计期刊论文隧道建设,()朱新勇ZHUXinyong地铁隧道全包式分区防水施工技术期刊论文山西建筑,()孙宗军范涛朱业飞SUNZongjunFANTaoZHUYefei地铁区间隧道防水工程实践期刊论文建筑技术,()王炳华倪家祥南京地铁鼓楼站防水施工技术期刊论文山西建筑,()郭卫社何君茹GuoWeisheHeJunyu保证明挖隧道防水效果应注意的几个问题期刊论文现代隧道技术,()张勇隧道的耐久性的设计与施工会议论文引证文献(条)熊柯吕兵暗挖地铁工程二衬结构注浆工艺期刊论文铁道标准设计()本文链接:http:dgwanfangdatacomcnPeriodicalzgjzfszaspx

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