临江半地下市政道路防水工艺研究

吴 斌

(江苏城乡建设职业学院,江苏 常州 213147)

1 工程概况

某项目新建规划一路工程全长1 792 m,主体结构采用3层箱式结构,自然地面平均标高+5.2 m,结构顶标高+10.4 m,底标高-1.8 m,为半地下市政道路结构,其中地下结构长1 550 m。规划一路北侧紧邻长江江堤,与长江相距最短距离仅为7.2 m,地下水源充足。为保证建成后的正常运营及降低后期维修费用,做好整体的防水处理就显得尤为重要。

2 防水设计原则

本工程地下防水等级为二级,遵循“防、排、截、堵相结合,刚柔并济、因地制宜、综合治理”的设计原则,确立钢筋混凝土结构自防水体系。即以结构自防水为根本,采取措施控制结构混凝土裂缝的发展,增强混凝土的抗渗能力,以接头防水为重点,做好变形缝、施工缝的接缝防水,辅以外部防水的附加措施,形成多道防水、综合治理的防水体系。

3 混凝土结构自防水

本工程地下结构混凝土采用高性能补偿收缩防水混凝土,等级为C40P8,外加剂选用U型膨胀剂(简称UEA),掺和量为10%(取代等量水泥),配合比见表1。掺入UEA的混凝土,在钢筋和邻位限制下,在钢筋混凝土中产生0.2～0.7 MPa的预压应力,抵消混凝土在硬化过程中产生的收缩拉压力,从而防止结构出现收缩裂缝。它与水泥反应生成大量的钙矾石,填充、堵塞和切断混凝土的毛细孔隙,使混凝土总孔隙下降,从而大大提高混凝土的抗渗能力[1]。

表1 地下结构混凝土配合比

地下防水混凝土必须一次性浇筑成型,否则新旧混凝土交接处会形成冷缝,引起渗漏,达不到防水要求。本工程地下结构共分3次浇筑完成,标高从下至上分别在-0.3及+2.2标高处设置2道水平施工缝,施工缝处埋设400 mm×3 mm镀锌止水钢板,基面涂刷水泥基渗透结晶型防水材料(1.5 kg/m2),镀锌止水钢板与基面相交处采用单组分遇水膨胀聚氨酯密封胶进行填缝,见图1。

混凝土浇筑过程中严格按照规范要求进行混凝土振捣,遵循“快插慢拔”的原则,控制好振距,不漏振和过振。浇筑后及时进行保温、保湿养护,养护时间不小于14 d。

图1 水平施工缝示意图

4 桩基防水处理

本工程桩基采用新老桩基结合的形式,其中新增钻孔灌注桩(Φ700)885根,利用原码头后平台方桩(600 mm×600 mm)735根,桩基总量达1 620根。由于桩基混凝土须嵌入底板内10 cm,桩头周边、桩顶与底板相接部位会存在缝隙；同时垫层混凝土收缩也会导致桩头周边产生缝隙。因此，桩头就成为了混凝土底板防水的薄弱环节。为保证混凝土底板的防水效果,桩头的防水处理必须加强。

4.1 施工原理

本工程采用刚性与柔性防水相结合的方式对桩头进行防水处理。

1)用水泥渗透结晶型防水涂料将桩头和混凝土底板结合成一个整体,解决桩头与底板间缝隙的问题。

2)沿桩顶钢筋的根部,涂刷遇水膨胀密封胶,在一定范围内解决缝隙渗水的问题。

3)利用预铺反贴防水卷材成活后的延展性,进一步解决缝隙渗水的问题。

4.2 施工工艺

4.2.1 工艺流程

施工的工艺流程如下：基面处理→水泥基渗透结晶涂料刷2遍→水泥基渗透结晶养护→桩头周边25 cm范围加强处理→底板卷材覆盖→主筋密封胶涂刷→抗渗微晶水泥砂浆覆盖→桩头根部密封胶涂刷。

4.2.2 桩头防水处理示意见图2。

图2 桩头防水处理示意图

4.2.3 具体做法

1)基面处理：对验收合格的桩头混凝土基面进行处理,使基层表面呈现出坚硬、洁净的混凝土面,并用高压水枪冲洗暴露的桩身上的泥土、浮浆、松动的碎石等,保证混凝土基层的洁净。将桩头暴露的箍筋清理干净,主筋一次性调整到位,后续施工过程中不得再次进行主筋位置的调整。

2)水泥基渗透结晶涂刷：按如下要求。

①涂刷前须对桩头基层进行反复淋水处理,保持湿润状态但无明水。

②涂刷于桩顶表面，暴露的桩身范围250 mm内,每遍涂刷用量约1.5 kg/m2,厚度1 mm。

③按照水泥基渗透结晶涂料∶水=1∶0.25～0.4进行拌制,将水倒入容器内,机器快速搅拌约5 min,搅拌做到随混合随施工,混合好的材料应自混合时起30 min内用完。

④用硬毛刷将涂料均匀涂刷在湿润的基层表面,至少应分2遍完成,第1遍养护后以手触摸不掉粉为佳,方可涂刷第2遍；涂刷每一遍时要保证施工的连续性,不得出现露底、漏刷现象,第1遍和第2遍涂刷的方向要互相垂直。

3)水泥基渗透结晶养护:养护要求有三。

①每遍涂刷完毕在涂层出现收水现象(即变色)时开始养护,养护采用喷雾器喷雾状水形式养护,但不可呈水珠状。

②每遍涂层均需要2～3次喷雾状水养护,每次相隔至少4 h。

③总的养护时间48～72 h,以确保每遍涂层的质量。

4)主筋密封胶涂刷：密封胶涂刷前须对基面进行油污、灰尘的清理。应保持干燥的作业环境,避免在雨天进行施工。沿主筋根部涂刷遇水膨胀聚氨酯密封胶,密封胶涂刷需均匀饱满。密封胶直到覆盖保护前,不得与水接触。在覆盖前发现已遇水膨胀的胶条,应及时进行更换处理。

5)抗渗微晶水泥砂浆覆盖：待水泥基渗透结晶养护完成，遇水膨胀密封胶涂刷完毕后进行桩头表面20 mm厚抗渗微晶水泥防水砂浆覆盖。此砂浆起保护、防水作用,并作为柔性防水卷材的粘接层。

6)桩头根部密封胶涂刷：底板柔性防水卷材施工到桩头根部,然后在柔性防水卷材与桩头根部结合处涂刷遇水膨胀聚氨酯密封胶进行密封,密封胶需涂刷均匀、饱满。

5 伸缩缝防水处理

本工程地下结构全长1 550 m,沿线设置了64条结构全断式柔性连接伸缩缝。伸缩缝作为地下结构防水的薄弱环节,在施工过程中一旦未做好防水处理,就会直接形成地下水的渗漏通道,导致整个地下结构防水体系的破坏。因此,伸缩缝的防水处理显得尤为重要。

5.1 伸缩缝防水构造

本工程主体结构被分为65个结构单体,结构间通过设置外贴式橡胶止水带和埋入式钢边橡胶止水带共2道止水带实现防水的目的。橡胶止水带大样见图3。

图3 橡胶止水带大样图

5.2 施工工艺

5.2.1 工艺流程

施工的工艺流程如下：底板(侧墙)卷材铺设→伸缩缝位置放线→外贴式橡胶止水带安装→钢筋绑扎→埋入式钢边橡胶止水带安装→混凝土浇筑→模板拆除→伸缩缝填缝。

5.2.2 具体做法

1)外贴式橡胶止水带安装

底板及侧墙防水卷材铺设完成,并测放出伸缩缝位置后,在防水卷材表面及外贴式橡胶止水带接触面均匀涂刷2 mm厚氯丁胶,然后将橡胶止水带粘在接触面,压实,用橡胶锤均匀敲打,确保平板止水带与底板粘结牢固。

橡胶止水带的搭接采用冷粘法,即将2条平板止水带接头处粘贴的一面用磨光机磨毛,搭接长度大于30 cm,然后将毛面清理干净,用专用粘胶涂抹其中1条的毛面,将2条止水带毛面使用橡胶锤击打粘牢,在缝隙处使用粘胶填塞密实。

2)埋入式钢边橡胶止水带安装

采用埋设定位钢筋的方法对埋入式钢边橡胶止水带进行限位固定。将钢边橡胶止水带插入定位钢筋中的凹槽内,用手枪钻在止水带钢片上开洞,使用16#铁丝直接绑扎于主筋上,防止止水带上下(底板)、左右(侧墙)移动。

钢边橡胶止水带的橡胶部分搭接方式同外贴式橡胶止水带,钢边部分采用锚钉进行搭接固定。止水带的搭接长度须大于30 cm。

伸缩缝处封头侧模采用18 mm厚胶合板模板,分为上下两部分(侧墙为左右两部分),采用50 mm×100 mm方木及钢管加固。底板封头侧模采用斜撑钢管(Φ48)进行固定,侧墙封头侧模每隔500 mm采用Φ14螺杆与主筋焊接后固定。两块模板之间塞入2片15 mm×40 mm的小木块将止水带夹住固定。止水带固定大样见图4。

图4 中埋式钢边止水带固定大样图

3)混凝土浇筑时对橡胶止水带的保护

本工程混凝土采用泵送浇筑,混凝土中有许多尖角的石子,浇捣的冲击力过大会刺破橡胶止水带。由于橡胶的撕裂强度仅为拉伸强度的1/5～1/3,止水带一旦被刺破,裂缝就会迅速扩大。故应注意浇筑方法和浇捣压力,以免止水带被刺破,影响止水效果[2]。

混凝土的浇筑应从两侧变形缝处开始向中间进行。底板混凝土在下料之时,应该距止水带的侧边50 cm开始,用插入式振捣器将混凝土引导至变形缝处,并振捣至混凝土上顶止水带起鼓,再行浇筑上方混凝土,缓慢振捣直至该部位全部完成。而侧墙的混凝土浇筑时应做到两边同时下料同时振捣,并注意振捣密实。

4)填缝板安装

混凝土浇筑完成并拆除模板后,在伸缩缝混凝土外侧安装30 mm厚的丁腈软木橡胶垫板,垫板两头采用30 mm厚聚氨酯密封胶进行密封。外露部分钢边橡胶止水带套入定位钢筋中部凹槽内,进行下一结构分段施工。

6 高分子自粘胶膜防水卷材的应用

目前,我国绝大部分地下工程均采用传统材料作为防水层,防水材料铺贴于垫层基面,然后做保护层,再浇筑混凝土结构,防水层不与结构混凝土形成粘接。这种做法的缺陷在于防水层受到破坏后,地下水会在防水层和结构层之间发生串流,并沿着混凝土结构的缝隙、孔洞等缺陷进入到结构内部,造成渗漏[3]。

6.1 施工原理

本工程地下结构(底板+侧墙)防水材料选用1.2 mm厚凯伦MBP-P型高分子自粘胶膜防水卷材(非沥青基),施工采用预铺反贴工艺。预铺反贴是指预先将表面覆有自粘胶膜的防水卷材铺设在支护结构或底板的垫层上,无须做保护层,直接在防水卷材表面绑扎钢筋、浇筑混凝土的一种施工方法。液态混凝土凝结硬化过程中与卷材表面的自粘胶膜粘结为一体,形成互锁结构,达到防水卷材与结构混凝土表面密贴的目的,防止防水层与结构层之间产生窜水的现象[4]。

6.2 施工工艺

6.2.1 工艺流程

施工的工艺流程如下：基层清理→定位放线→节点部位加强处理→空铺卷材→卷材搭接→钢筋绑扎,混凝土浇筑(注意成品保护)。

6.2.2 具体做法

1)基层清理：清除基层表面的灰尘、杂物,有明水处应先排除明水,遇有不平基面处先用砂浆找平。

2)定位放线：按卷材的宽度尺寸在基层上弹设卷材铺贴控制线,以确保防水卷材铺展、顺直。

3)节点处理：节点部位(阴阳角、施工缝、伸缩缝、桩头等部位)的防水进行粘贴附加层的加强处理,附加层采用1.2 mm厚高分子自粘胶膜防水卷材(双面贴)。

4)空铺卷材：将卷材颗粒面朝上对准控制线空铺于垫层上,第1幅卷材铺贴好后再进行第2幅卷材铺贴,铺设相邻卷材时,应注意与搭接边对齐,以免出现偏差难以纠正,影响搭接。在集水井、砖胎模等立面上施工时,需对卷材进行局部点粘固定,可采用高分子双面自粘胶带粘贴于基面上。

5)卷材搭接：卷材的搭接分为长边搭接与短边搭接。长边搭接是揭除卷材搭接边的隔离膜后直接搭接滚压密实,搭接宽度70 mm,见图5。短边搭接即采用卷材对接的方式进行搭接。将一条140 mm宽不含颗粒防粘层的卷材分别与两幅对接卷材进行搭接并滚压密实,搭接宽度均为70 mm,见图6。

图5 防水卷材长边搭接

图6 防水卷材短边搭接

6)防水卷材成品保护：为了保证防水质量,对卷材的成品保护是非常有必要的。虽然高分子自粘胶膜防水卷材有高强度的材质特性,但是卷材被破坏的情况不在少数,究其原因,还是工人成品保护意识不够、积极性不高,在钢筋绑扎、焊接时对卷材造成了破坏[5]。

通过对施工过程的总结,可制定以下几项成品保护措施：①对施工人员进行技术交底,强调成品保护的重要性,加强成品保护意识；②钢筋垂直、水平运输时,遵守轻拿轻放的原则,钢筋吊放点采用木板等临时保护措施,避免钢筋扎破卷材；③绑扎钢筋时,若钢筋荷载较大,可在混凝土垫块或马凳筋下加贴1块高分子自粘胶膜卷材片增强；④焊接底板钢筋时,在焊接操作面以木板或铁皮作为临时保护挡板或在焊接部位高分子自粘胶膜卷材上洒水可避免焊渣烧伤卷材。

7)防水卷材的修补：在防水卷材施工过程中或后续结构施工过程中,如不慎破坏了防水卷材,应立即进行补修。方法是采用高分子双面自粘胶带和高分子自粘胶膜卷材片(四周剪圆角)粘贴在需修补部位,并碾压密实。

7 结 语

新建规划一路工程紧邻长江,对地下结构的抗渗性能有极高的要求。通过对混凝土配合比的控制,以及各防水构造的精心组织和施工,加强了结构的抗渗性、耐久性,避免了结构灾害性裂缝的产生,切断了地下水的渗流路径。本工程建成至今,地下结构未出现渗漏水现象,防水处理得到了令人满意的效果,同时也为今后类似工程提供了良好的借鉴。