浅析钢板止水环在地铁底板防水施工中的应用

浅析钢板止水环在地铁底板防水施工中的应用作者：冯威来源：《城市建设理论研究》2013年第26期摘要：文章介绍了长沙市轨道交通一号线一期省政府站在土建主体结构底板施工阶段，因部分降水井及格构柱无法拆除，为保证结构防水设计要求及后期的整体防水效果，使用钢板止水环对格构柱及部分降水井进行处理，取得了较好的效果，证明了此种 施工方案 围墙砌筑施工方案免费下载道路清表施工方案下载双排脚手架施工方案脚手架专项施工方案专项施工方案脚手架 的可行性，并以期为类似的工程提供参考。关键词：结构防水；钢板止水环；焊接施工中图分类号：TU71文献标识码：A工程概况1、车站结构形式省政府站为长沙市轨道交通一号线一期工程的中间站，位于芙蓉南路与湘府路交叉口以南，沿芙蓉南路南北向呈一字型布置。站址周边用地规划为行政办公、商业居住和文化教育用地；周边道路为芙蓉南路，规划宽度为60米，湘府中路规划宽度为70米。车站所在位置现状地面下方无控制性管线。本站为地下两层兼局部三层的岛式车站，采用明挖法施工，车站总长464.6米，有效站台宽度为12米。2、设计防水形式省政府站采用以结构自防水为主、附加外防水为辅的防水方案，即以结构自防水为根本，采取有效技术措施保证结构混凝土的密实性、抗渗性、抗裂性、防腐性和耐久性，有效控制结构混凝土裂缝的开展；以施工缝、变形缝为防水重点，辅以外包柔性防水层加强防水。车站底板、侧墙外包防水层采用HDPE胶膜防水卷材，顶板采用2.5mm厚单组分聚氨酯涂膜覆盖1.5mm厚PVC抗刺层防水。方案实施背景1、施工背景省政府站共设置了36根钢管格构柱及37口降水井。格构柱在基坑开挖施工过程中对围护结构起到竖向支撑作用，并与钢支撑通过连梁结成整体，更好的保证基坑安全。根据施工要求，格构柱在主体结构中板混凝土浇筑完成并达到设计强度后可以拆除；降水井是保证基坑无水施工环境的有效手段之一，其拆除要视井位具体出水情况而定，对于仍有一定出水量的降水井，在结构底板施工时，改为泄水孔继续用水泵抽水，待底板混凝土浇筑完成并达到设计强度后停止抽水，让其自然泄水。因此，无论是格构柱还是降水井，都没有 办法 鲁班奖评选办法下载鲁班奖评选办法下载鲁班奖评选办法下载企业年金办法下载企业年金办法下载 在结构底板施工之前将其完全拆除，这样，格构柱及降水井的管壁与结构混凝土间就留有一条地下水可以渗透的缝隙，并且穿过了柔性防水层直接贯通了整个结构底板，无法保证后期封闭降水井后的结构整体防水效果。2、解决方案方案一：将可以封闭的降水井在底板防水卷材施工之前进行封闭，这样可以保证整个外包柔性防水层及结构自防水混凝土不被破坏，从而形成良好的防水体系。方案二：对于格构柱和无法封闭的部分降水井，可通过安设钢板止水环来辅助实现结构防水体系的完整性。钢板止水环由两块（三块或四块）钢板拼装焊接而成，并与管体相焊接，使结构混凝土与管壁之间的缝隙被钢板阻断，达到止水的目的。方案三：对于格构柱和无法封闭的部分降水井，也可通过在格构柱及降水井管位处留出部分结构及防水卷材暂不施工，待后期拆除格构柱及降水井后再完成此部分的施工。一般情况下，在每个格构柱及降水井管位处留置2m×2m的孔洞不施工，并在孔洞四周安装收口网及钢边止水带，底板卷材按照规范留出相应接头，在拆除格构柱及降水井后，再补全孔洞处的防水卷材、结构钢筋，并进行混凝土浇筑，实现防水体系的完整性。3、方案比选三个方案中，方案一为最好的选择，但格构柱和部分降水井在底板施工前无法拆除，还需要其他两个方案的配合，相较于方案二，方案三能最大限度的保证防水卷材和结构自防水的完整性，但方案三本身操作起来更为复杂：需要为防水卷材及结构钢筋留置接头；需要安设收口网及钢边止水带，并且止水带在如此狭小的范围内需要设置8个接头，施工难度大；后期施工时孔口可能会积水，造成防水卷材施工困难；结构钢筋在如此小的范围内连接操作困难，焊接接头较多；预留孔洞较多，对结构工期有较大影响。方案二虽然较方案三来说屬于折中方案，但方案二有其本身的优势：止水环采用8～10mm厚钢板为加工原料，材料普遍，价格相较钢边止水带低廉；可以根据管体的实际形状和尺寸对止水环孔洞进行现场切割，使止水环内边与管壁良好结合，保证止水效果；钢板止水环安设在两层钢筋网之间，不影响结构钢筋的整体受力；可与结构钢筋施工同步进行，不影响结构工期；针对省政府站而言，格构柱钢管采用直径609mm无缝钢管，降水井井管采用250mm钢管，格构柱钢管止水环加工切割的圆孔钢板废料可以作为降水井井管的止水环材料进行二次加工，减少材料浪费。综上所述，方案二较方案三在材料、工期、可操作性方面有着比较明显的优势，并保证防水效果，故选择方案一结合方案二进行格构柱及部分降水井处的防水处理。三、钢板止水环的施工1、止水环工作原理在外包柔性防水层无法实现整体外包的情况下，结构混凝土与格构柱或降水井管壁间存在地下水向上渗透的可能，属于结构防水施工的薄弱环节。在增加了钢板止水环之后，水沿着管壁表面渗透遇到止水环阻止，便无法再向上渗透，止水环起到了切断地下水渗透路径的作用；即使少量地下水可能沿着止水环钢板表面继续渗透，也可以通过在止水环上表面施工一道遇水膨胀止水胶，有效阻止少量地下水继续渗透，实现格构柱或降水井处的止水效果。2、钢板止水环组成钢板止水环由两块（三块或四块）8～10mm厚钢板通过焊接施工而成，参见图一。止水环中间圆形孔洞为钢管格构柱或降水井等管体的外径；选取钢板翼缘部分长度为25cm左右，既方便施工操作，又有助于实现止水环的自身止水。图一钢板止水环示意图3、施工关键点采用钢板止水环方案进行结构辅助防水施工，对现场焊接施工的要求较高，因为焊缝质量的好坏直接影响止水环最终的止水效果，所以对焊缝的要求、检查及施焊过程中的控制是本方案能否成功实施的关键所在。4、止水环施工钢板止水环施工主要分为钢板的加工和安装两部分：⑴止水环加工止水环加工所用钢板厚度为8～10mm，先用石笔在钢板表面标画出环体尺寸，再采用气割对钢板原材进行切割加工，并对切割后的毛边进行打磨处理。环体内径为管体的直径，外径为管体的直径50cm。注意环体内径形状要与管体实际外壁形状相吻合，以方便施焊操作，保证焊缝质量。⑵止水环安装钢板止水环安装主要分为两步：第一步为止水环与管体间的焊接，分为环体上下两道焊缝，均要求满焊；第二步为止水环钢板块与块之间的焊接，采用坡口焊，要求焊缝全焊透。参见下图（以两块式钢板止水环焊缝为例）。图二钢板止水环焊缝示意图为保证止水环的焊缝质量，本工程全部使用BX1-500交流电焊机及E5016（J506）焊条。考虑焊件厚度为8～10mm，焊条直径宜选用4～5mm，电焊机相应的电流参考值为140～230A。需要注意的是，仰焊时的电流需要比平焊时小10%左右。①管体与止水环钢板间焊缝管体与止水环钢板间焊缝共两条，分布在环体上、下表面，与管体相连处，是整个止水环止水效果的关键所在，两条焊缝均需要满焊，具体参见下图。图三管体与止水环钢板焊接示意图规范要求，管体与止水环间角焊缝的焊脚尺寸hf≥1.5√t，其中t为较厚焊件的厚度[1]。根据省政府站的实际施工情况，止水环钢板的厚度为8～10mm，格构柱管壁为厚16mm的无缝钢管，降水井管壁为壁厚6mm的钢管，引入上述公式进行计算，焊脚同时满足两种情况的高度不小于6mm，取焊脚高度hf=6mm。施工时先对止水环钢板进行点焊定位，一块定好位置后，再拼装下一块钢板，并将止水钢板对齐后，进行点焊定位，以此类推。整环钢板定位完成之后，进行上表面焊缝的施工，焊接时要注意焊缝的完整及焊缝接头处的处理，上面焊缝施工完成后，进行下表面焊缝施工，因此处需要仰焊施工，故施焊时操作人员需将保护措施做好后再施工。因焊脚高度选取为6mm，故上、下两道焊缝采用单层焊即可满足施工要求。为保证焊缝质量，在焊接接头处每边的覆盖宽度一般为2～4mm。施焊完成后立即将药皮用焊锤敲掉，检查有无沙眼、漏焊处，如有应进行补焊。②止水环钢板间焊缝施工止水环钢板间焊缝施工时采取在钢板上表面单面坡口焊的方式，且焊缝全焊透，保证块与块之间的施焊连接可以达到不渗水的要求。参见下图。图四止水环钢板间焊缝示意图由上图可见，t为钢板厚度（mm）；p为坡口钝边长度（mm）；b为两钢板坡口钝边间焊缝宽度（mm）；α为坡口角度（°），根据规范，可查得t、p、b、α间的关系，详见下表[2]。表一焊条手工电弧焊全焊透坡口形状、尺寸表钢板坡脚加工按照上表取值及允许误差范围进行施工，以確保后期施焊具备可操作性，并能起到很好的止水效果。施焊施工时要注意焊缝接头处的处理，保证焊缝平顺饱满，若单层焊无法使坡口处焊缝饱满，可再盖焊一遍，保证焊缝质量。施焊完成后立即将药皮用焊锤敲掉，检查有无沙眼、漏焊处，如有应进行补焊。⑶焊缝质量检查钢板止水环焊缝质量采用外观检查法，确保焊缝饱满，无夹渣；焊缝高度满足要求；焊缝无沙眼、烧伤、咬边现象；接缝处钢板无变形、翘曲现象。5、其他辅助措施钢板止水环安装完成后，可在其上表面与管体焊接处加设一道遇水膨胀止水胶（参见图三），止水胶使用胶枪敷设在止水环表面，并形成整体一圈，可起到对钢板止水环防水效果的加强层作用及止水环渗水的补救作用。四、结论通过钢板止水环方案的实施，降低了格构柱及降水井对结构整体防水的影响。由省政府站的实际施工情况来看，无论是格构柱穿越底板处还是降水井穿越底板处，均未出现地下水沿管壁渗出情况，证明钢板止水环的使用是成功的，可以为其他类似工程提供参考。[1]GB50017-2003,钢结构设计规范[s].[2]JGJ81-2002,建筑钢结构焊接技术规程[s].