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改造工程中的地下工程防水技术

2020-06-03 09:46:17  来源:http://www.xcastonline.com  编辑:admin

改造工程中的地下工程防水技术

  (1.解放军理工大学工程兵工程学院,210007南京;2.南京市环力建设工程有限公司,210087南京)进行了各方面的技术研究。施工中应充分发挥混凝土结构自防水的作用,重视结构附加防水层,多道设防,综合治理。

  (3)结构细部防水设计不合理。如变形缝、施工缝等细部构造不当,以及选材不妥等原因,使之成为该隧道工程渗漏水的主要隐患。

  (4)周围环境变化造成渗漏。目前,该隧道周边正在进行大规模的基础建设,由于这些工程相互毗邻,且距离很近,必定会引起该隧道周边地下水运动的变化,使原来作用在隧道结构上的水压力发生明显变化。

  (1)随着商品混凝土的推广应用,防水混凝土的配制原则很难实现,特别是泵送混凝土坍落度较大,水灰比往往超过限值,有的则以增加水泥用量的方法来满足大坍落度的要求,对施工要求更高,否则由于混凝土收缩增大,易出现裂缝而造成渗漏。如果单纯依靠混凝土自身的防水功能,则会造成更大的渗漏。

  (2)对所用防水材料的性能、作用和如何应用认识不清。如在防水混凝土中不管是矿渣水泥还是普通水泥,都机械地应用UEA复合膨胀剂、明矾石、膨胀水泥等,施工养护仍按传统施工工艺或养护达不到要求,导致防水未能取得预期效果。

  (3)所用防水材料质量达不到设计要求,或不适应地下工程特殊环境的使用条件,造成渗漏。

  (1)地基产生不均匀沉降,造成结构断裂。

  (2)防水结构由于防水卷材粘结不牢,拐角、留槎某隧道工程建于1996年,采用明挖法施工,其隧道底板为钢筋混凝土,壁板为地下连续墙+彩钢板内衬,顶板为钢筋混凝土预制板。目前该隧道在各部位都出现了不同程度的渗漏现象,为确保该隧道的安全性和耐久性,改善隧道的使用条件,必须对隧道的防水系统进行全面的分析和研究,彻底解决其存在的渗漏水问题,才能满足工程的使用要求。

  1工程渗漏水原因分析1.1设计因素对地下水的运动规律及水压力等问题认识不足。由于地下水位较高,当地下工程埋深超过地下水位时,因水位差的存在,将产生渗透压力;除此之外,地下水又是一种复杂的溶液,常含有一些有害的气体、矿物质和有机质等,当超过一定限度时就会侵蚀混凝土结构。

  选用的防水方案不合理。该隧道主要依靠混凝土的结构自防水,在隧道底板和侧墙没有设置贯穿整个隧道的内外防水层,只是在接缝处增设了防水措施,顶板采用了预制板等,这些都是造成工程渗漏水的直接隐患。:2006-03-01程学院,讲师。

  接槎处理不好或防水层碰伤等。

  浇筑防水混凝土时,只注重级配和外加剂而忽略了施工质量,水灰比控制不严,振捣不实,产生蜂窝、麻面、孔洞等弊病。

  变形缝或穿墙管等部位的施工未认真将止水带进行定位,浇筑两侧混凝土时,任意碰撞,形成止水带偏斜,搭接不良而造成渗漏。

  回填土质量的好坏对地下工程的防水性能有很大的影响。当回填土不密实时,由于大气降水和周围地表水的补给,回填土层就会形成含水量大的上层滞水层,这层滞水对工程产生静水压力,如遇防水薄弱环节,易造成工程渗漏。

  1.4其他因素防水工程作为主体工程的子工程,对其重要性往往认识不足,另外管理不当、监理人员对防水监理不熟悉都会造成工程渗漏现象。

  防水造价是影响防水质量的一个重要原因。

  2地下工程防水技术研究2.1充分发挥混凝土结构自防水的作用地下工程的防水必须在主体结构防水混凝土质量合格的基础上,才能发挥互补、互济的整体防水效果,混凝土结构自防水对整个地下工程的防水起着举足轻重的作用。防水混凝土应通过调整配合比,掺加外加剂、掺合料配制而成,其抗渗等级不得小于P6.防水混凝土结构底板的混凝土垫层,强度等级不应小于C15,厚度不应小于100mm,在软弱土层中不应小于150mm,且防水混凝土结构的厚度不应小于250mm.在保证材料、设计质量的条件下,一定要保证结构防水混凝土的施工质量,确保不发生渗漏现象。

  防水混凝土在配制时,除水泥、砂石等原材料满足防水混凝土的要求外,可根据工程需要掺入减水剂、膨胀剂等外加剂,其品种和掺量应根据试验确定;另外可掺入一定数量的粉煤灰、硅粉等掺合料,也可根据工程需要掺入钢纤维或合成纤维,以配制出防水效果和强度等级均满足要求的结构防水混凝土。

  2.2重视混凝土结构附加防水层该隧道的侧壁、底板等部位出现的多处渗漏现象,其中一个很重要的原因就是没有设置附加防水层。另外,隧道结构处于饱和含水地层,同时地下连续墙围护结构与内衬共同受力及与板的构造特点需要设置附加防水层,设置附加防水层对加强接缝防水、抗裂缝防水(如施工缝、伸缩缝等)的效果较明显,对混凝土结构的长期防护与耐久性加强是十分必要的。

  地下工程附加防水层的设置,有外防水和内防水之分。两种方法各有作用和使用范围,应视情况而定,其比较如表1所示。

  表1外防水和内防水的比较项目夕卜防水内防水定义在地下结构外侧设置防水层,又称迎水面防水在地下结构内侧设置防水层,又称背水面防水作用防水,常用于新建工程;保护钢筋免受锈蚀;防止混凝土受地下水侵蚀,延长结构使用寿命堵漏、止水,常用于维修或改建工程国家规范设防要求结构自防水;在结构外侧设置刚性或柔性附加防水层1主要在外防水失效时采取的补救措施工程质量标准不允许渗水,结构表面无湿渍对于一级防水等级,不允许渗水防水层材料选择根据设防要求和施工条件,选用与其相适应的防水材料根据不同部位特点和渗漏情况,选择合适的防水材料系统合成外防水与结构防水混凝土同时施工,通过相互作用,相互补充混凝土自防水与附加防水层共同作用,附加防水采用多道设防、综合治理其他浇筑混凝土垫层后,即可进行防水层施工,不占施工工期在结构内部施工,占用一定工期;内部装修时容易破坏已施工的内防水层结构外防水无论是采用全封闭还是局部封闭,其目的都是想通过防水材料在结构的迎水面形成一个屏障,拒水于工程结构主体以外。这种作法在设计上是可行的,实际操作时常出现不尽如人意的结果。除了产品质量外,还存在以下几个问题:(1)结构变形过大或裂缝过宽,超过了材料的延伸率,使防水层断裂;(2)结构外防水若采用卷材或涂料都存在一个接头与收头问题,尤其是卷材防水层的搭接与收头较难操作,很难保证地下水不通过搭接和收头处渗入;(3)防水层与基面粘结破坏也是外防水渗漏的主要问题。防水层施工时,一般要求基面平整、密实、不起皮和干燥或含水率在允许范围内,但事实上往往因施工要求不严或没有明确要求、抢工期等而导致外防水失败。

  关于地下工程中的防水层,欧美发达国家比较注重在围护结构外面铺贴完整的卷材防水层,形成柔性防水衬套,而且是双层卷材,并预设堵漏设施。这样的防水衬套,具有良好的防水性、抗拉强度、延伸性和一定的可修补性,在混凝土结构存在的一定变形范围内,要小、可灌性要好、能灌入细微裂缝,浆液要具有良好的柔韧性和亲水性,同时其固化物应具有一定的抗压71994-2015ChinaAcademic不但能够增强抗渗能力,同时还能防止混凝土因开裂或不密实而遭受地下水或地表水中有害介质的侵蚀与破坏。但是这种设置外防水的措施通常用于新建的工程,而对于旧工程的维修和改造,常采取增设结构内防水层以达到防水目的。常用的附加防水层材料有卷材防水层(防水板)及涂料防水层两大类。

  2.3单材料不能满足防水要求目前,新型防水材料很多,但都有自己的特点,都不是十全十美,仅仅依靠单一材料解决渗漏水比较困难,特别是对于防水等级为一级的隧道改造工程,必须根据材料和工程不同部位的特点,同时考虑防水效果、施工难易程度、造价等因素来选择。在设计中一般选用涂料类或卷材类附加防水层,其中涂料类防水层以选用水泥基渗透结晶型防水涂料居多,反应型聚氨酯防水涂料次之;而卷材类防水层一般选用SBS改性沥青防水卷材、PVC防水卷材等。防水卷材的优点是材料的厚度、质量易于控制,且适应基层裂缝的能力较强,而缺点是容易窜水、细部处理是薄弱环节;防水涂料的优点是适应复杂基层表面的能力强,不易窜水,缺点是材料的厚度、质量难以控制,且适应基层裂缝的能力差。

  一般的选用原则是:大面积平面(如顶面)以卷材为主,结构复杂以及地下墙墙面以可潮湿面施工的涂料(如聚氨酯涂料)为主,在雨季需要满足工期要求的顶板附加防水材料可采用聚合物砂浆等。

  2.4多道设防,综合治理为满足隧道改造工程防水等级为一级的防水要求,进行多道设防,复合防水十分必要。将卷材类防水材料与涂料类防水材料配合使用,发挥优势互补,达到防渗堵漏的目的。

  在选择材料时应着重考察防水卷材与防水涂料是否匹配,卷材、涂料或封缝材料与基面的粘结是否匹配;注浆材料与基面是否匹配,防水材料的施工方法是否匹配等方面的问题。在考虑造价、工期、施工环境影响等方面影响因素后,对拟采用的材料应进行材料性能及相互配合后相关指标的测试,以确定所用材料之间是否匹配,确定最佳的防水材料,实现相互的合理搭配,并在施工过程中按相应的标准和规范进行操作。

  在施工过程中,对于大面积部位,可以先涂刷一层防水涂料,然后以该涂料为胶粘剂,粘贴与此涂料相容的防水卷材,就会取得优异的综合效果。而在变形缝、施工缝等部位则要根据实际渗漏的情况,进行多道设防,综合治理。

  3堵漏材料、施工工艺的综合研究由于隧道南临湖水,地下水压力大,墙体、底板较厚,可能裂缝较深,应根据所勘察的实际渗漏情况采取不同的处理方法,处理的基本原则是堵防结合,治标与治本相结合,采用多道设防,确保安全可靠。

  针对隧道现有的渗漏情况,应首先采用注浆堵水技术对渗漏点进行封堵,再选择合适的防水涂料、密封材料等进行进一步封堵。使用时,可以使用树脂砂浆、树脂混凝土等修补填实,聚合物砂浆、聚合物涂层(有自愈、自闭裂缝的功能)的喷涂封闭,达到多道设防,综合治理。

  3.1注浆材料的选择注浆是一项实用性强、应用范围广的工程技术。目前,防水堵漏效果较好的注浆材料主要有:聚氨酯和环氧树脂。

  注浆材料可采用亲水性环氧注浆材料,其渗透性、粘结性及物理力学性能较好,具有补强与堵漏双重功能。另外,低膨胀、亲水性聚氨酯也具有补强止水双重功能,当然它的可灌性与强度逊于环氧注浆材料,但对大漏水量的封堵,聚氨酯的堵漏效果要胜于环氧注浆材料,由于其注浆液可形成弹性体,因此对变形缝、施工缝等会继续变形的缝的堵漏效果较好。

  3.2材料、施工、工艺的研究在地下工程渗漏水治理中,关键是查清渗漏原因及渗水对工程的破坏程度,找准渗水的确切位置对症下药。而地下工程的渗漏,主要是“三缝”裂缝、施工缝、变形缝)渗漏和大面积渗漏。对于大面积严重渗漏水,一般采用综合治理的方法,即刚柔结合多道防线。

  裂缝渗漏水可根据漏水量和水压力采取相应措施,对渗水较少的裂缝,可将裂缝剔凿成V形槽,用速凝材料填压密实;对渗水较大的裂缝采用注浆处理,然后在表面用掺外加剂的防水砂浆、聚合物防水砂浆或涂料涂抹以加强防水。

  对于多道设防,应首先对渗漏区进行注浆堵漏,涂刷一层无机刚性防水涂料,用聚合物水泥砂浆做面层保护等,较厚部位的堵漏可采用高压灌浆方法,较薄部位可采用传统灌浆方法。其中水溶性聚氨酯堵漏剂是效果较好的一种注浆堵漏材料,而无机刚性防水涂料可选用施工简便的水泥基渗透结晶型防水涂料。在变形缝处不应选用刚性的防水涂料,以防止继续变形带来新的裂缝。

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  封缝材料应能适应温度变化而产生的变形且有较强的粘结性能,如选用弹性环氧砂浆等。

  在渗漏严重的部位也可采用高压旋喷注浆形成帷幕截水,或在结构物外侧一定部位(尽量形成封闭形式)打旋喷,这样可以改变松散土层的力学参数和渗透系数,加固软弱地层,切断渗水源头,达到止水的目的。

  防水不仅需要好的防水材料及配件,还需要完善的防水设计和精心的防水施工。目前,地下工程的防水改造工程越来越多,对这类防水工程,首先进行相关的防水技术研究是十分必要的,在此基础上才能正确地进行防水的材料、设计、施工等相应过程,达到不渗不漏的目的,确保工程质量。