工程案例
業務范圍
地下隧道工程防水堵漏新技術與應用
發布時間：2014-08-09
摘要：從防水機理、防水層結構設計、防水材料的選用、防水施工工藝、防水層的保護等對暗挖隧道防水工程作系統的介紹。 關鍵詞：地下隧道 防水卷材 防水施工 皮膚是防水 雨衣式防水 堵漏新技術 BAC
當前， 多數地下隧道采用了復合式襯砌結構，防水一般共設三道防線，第一道是初期支護加背后注漿，第二道是設置封閉防水板，第三道是二次襯砌，并對施工縫、變形縫等作專門處理。大量工程實踐表明，復合式襯砌結構的防水效果基本是可靠的， 但由于防水材料本身和防水施工工藝等方面的問題，導致第二道防水線時常會出現嚴重的缺陷。因此，為提高隧道復合式襯砌防水的可靠性，選用合適的防水材料、適當的防水層結構設計以及嚴格的防水施工工藝，是完全有必要的。
1、 防水機理
隧道復合式初砌是分內外兩層先后施作的隧道襯砌結構，即在隧道開挖后立即施作網噴混凝土作為初期支護，經監控量測確認圍巖及初期支護基本穩定后再鋪設防水層，最后澆筑二次襯砌防水混凝土。
復合式襯砌防水主要依靠全封閉的防水層和二次襯砌混凝土，兩者相輔相成、缺一不可。二次襯砌防水混凝土在硬化過程中，內部存在著溫度應力和收縮應力，這些應力的存在會使防水混凝土產生變形；而初支混凝土表面粗糙、凹凸不平， 必然會對二次襯砌混凝土產生相當大的約束力，阻止其變形，于是就產生了拉應力。當拉應力大于二次襯砌混凝土抗拉強度時，混凝土即被拉裂，特別是在隧道起拱線應力集中區產生的裂縫最多。如果設法消除或減弱初期支護噴射混凝土對二次襯砌混凝土的約束， 使其自由變形或約束力減小，所產生的拉應力小于混凝土的抗拉強度，二次襯砌混凝土就不會產生裂縫。因此封閉的防水層多選用不透水、表面光滑的塑料片材，它不僅起到防水作用，而且還能隔離、潤滑初支噴射混凝土和二次襯砌混凝土， 減少二次襯砌混凝土的開裂幾率。
但是，由于傳統的材料與澆筑混凝土無法粘結，即防水層與混凝土完全脫離，因此，防水層一旦出現破損點、水便在防水層與混凝土之間到處竄流，不容易找到滲漏點，維修十分困難。
從上述圖不難看出，傳統防水做法是雨衣式防水層，一旦有破損點就會形成竄水層，即使是注漿堵漏，但是漏水與混凝土之間的竄水層已經形成，很難控制。
新型防水卷材BAC具有與水泥（砂）漿粘結，以及被混凝土粘結的性能。該卷材膠料中的高分子聚合物（鏈段）與水泥水化物（硅酸鹽網絡）形成（界面）互穿網絡（IPN）結構，水泥初凝前可流動、滲透或浸漬，凝固強度日增，粘結力增強。水泥漿的可流動性使基層的粘結力，從而使BAC防水卷材成為建筑結構的“皮膚”，即使出現損壞點，也不會出現“竄水”現象，提高了防水的可靠度。以上這種技術稱之謂“皮膚式防水”，是目前防水業的一項新型技術。
在南京九華山隧道工程中，主要是利用BAC防水卷材被后續澆注混凝土粘結的性能，實現防水卷材與二襯結構緊密粘結，從而防止“竄水”的發生。
2、 防水層結構設計
地鐵隧道要根據工程所處地質、水文條件及不同的使用要求，采用不同的防水層結構設計。一般大城市地鐵隧道多埋置于地面以下，有水不能自流排出，宜采用全封閉型防水結構。防水層設計主要有兩種形式：一是單層防水卷材鋪設于初期支護噴射混凝土上，用于無水地段；二是雙層結構， 先鋪設一層較柔軟且具有相當強度的片材作緩沖層，克服初支噴射混凝土基面凹凸不平、易損傷防水卷材的弊病，然后在其上再鋪設防水卷材，用于防水要求高的隧道及有水地段。
3、防水材料的選擇
目前, 隧道復合式襯砌防水層主要選用 PVC( 聚氯乙烯)、ECB( 乙烯- 共聚物瀝青)、LDPE( 低密度聚乙烯)、HDPE( 高密度聚乙烯) 、EVA( 乙烯- 醋酸乙烯共聚物) 和“貼必定”BAC等防水卷材, 應用最多的是 EVA 膜。從常用防水材料的綜合性能指標看：“貼必定”BAC防水卷材性價高，最為合適。
“貼必定”BAC防水卷材為濕鋪法復合雙面自粘橡膠瀝青防水卷材，所謂BAC卷材，它是“Bituminous Waterpoofing sheets<瀝青基防水卷材>”、“Adhered by<粘貼>”、“Cementious materials<水泥基材料>”三個英文短語的縮寫，即“由水泥基材料粘貼的瀝青基防水卷材”。
BAC防水卷材由上至下的構造如下：
4、BAC復合雙面自粘橡膠瀝青防水卷材的優勢：
4．1最優性價比。專利技術生產，可與未固化的水泥粘結，省找平層和底板保護層，與結構共同構筑超乎尋常的“皮膚”式的牢固防水體系，可靠度高，系統造價低。
4．2基面要求低，節省工期。潮濕甚至未找平基面均可施工，無須底涂，施工自由度高。不受天氣影響，雨季施工時，優勢更加突出。是保障工期的最強有力的防水“武器”。特別是地下防水最為實用。
4．3預鋪粘結。可與后續澆筑的混凝土粘為一體，長期浸泡下也依然密不可分。該功能為國內首創，解決了國內預鋪（外防內貼）防水的難題。
4．4被涂料牢固粘結。表面可與后續涂刮的水皮優等涂料融為一體，從而解決了穿管、收頭和連接等難題。卷材和涂料優勢互補，實現了卷材的無縫化作業。
4．5剛柔結合。濕鋪所用的水泥漿得到遮蓋式保水養護，初凝、終凝和其后關鍵一周的水化過程均在理想的環境中完成，其強度、密實度和抗裂性能都大大優于淋水養護的水泥漿，完全可以起到剛性防水層的作用，給用戶一份“額外”的收獲。
4．6粘結可靠，便于檢修。BAC防水卷材與結構永久牢固粘結。卷材出現任何局部破壞，水都會被限定在很小的范圍內，不竄流、不滲透。退一步說，任何個別的滲漏點也會與破壞點一致，極易檢修。
4．7安全環保。施工過程中省溶劑和燃料，避免了環境污染和消防隱患，節約了資源。
4．8尺寸穩定。斷面看，中間的優質胎體和率先涂敷的SBS瀝青膠料避免卷材的過度收縮，改善了卷材的尺寸穩定性。
BAC防水層施工工藝：
5．1施工原則：
5．1．1卷材防水施工前，需對影響防水層施工的初期支護結構滲漏水進行封堵、引排水處理。
5．1．2卷材防水施工前，需對初期支護表面尖銳突出物進行割除并在基面用水泥砂漿修補，斷面變化或陰陽轉角應抹成園弧型。
5．1．3在結構混凝土澆筑完畢前，應酌情保留局部積水坑，并及時抽水。
5．1．4卷材防水層施工時基面不得有明水，尤其是拱部必須將水引走。
5．1．5卷材防水施工采用機械固定為主，輔以自粘施工（卷材之間搭接為冷自粘）。
5．2施工順序：
5．3防水層施工：
5．3．1工藝流程：
定位——卷材就位——卷材一邊打釘固定、另一邊粘貼搭接——下一幅卷材——………
5.3.2施工做法：
1)、仰拱：
（1）將卷材防水基層清理干凈。
（2）根據現場施工部位情況，進行BAC防水卷材預鋪。
（3）揭除BAC卷材下表面隔離膜。
（4）將卷材空鋪于水泥砂漿找平層上。
（5）鋪貼第二副卷材時，先將第一幅卷材搭接部位上表面隔離膜揭除，并確保兩幅卷材之間的搭接寬度為100mm，并用壓輥或刮板對搭接邊進行輥壓。
（6）將BAC卷材上表面隔離膜全部揭除，并根據現場情況，可在卷材上表面干撒水泥粉，以防止粘腳。
2)、拱墻：
（1）在初襯噴混凝土表面修補后，將基層進行清理。
（2）根據現場施工部位情況，進行BAC防水卷材預鋪。
（3）第一幅卷材兩側邊及幅中用射釘加鋼墊片按500mm間距(根據基層平整情況，在適當部位增設固定點)固定。
（4）將第一幅BAC防水卷材上表面隔離膜揭除。
（5）鋪貼第二幅卷材時，先將與第一幅卷材搭接的另一邊及幅中按上述方法打釘固定后，再將與第一幅卷材搭接邊與第一幅卷材進行搭接。
（6）將第二幅BAC防水卷材上表面隔離膜揭除。（7）卷材幅中射釘穿透防水層的孔眼，加貼100×100mm BAC卷材片（四周剪成圓角）進行修補。
（8）依此類推，進行卷材施工。
3)、拱部：
（1）在基層修補、土工布施工完畢后進行防水層施工。
（2）根據現場施工部位情況，進行BAC防水卷材預鋪。
（3）第一幅卷材兩側邊及幅中用射釘加鋼墊片按30mm間距（根據基層平整情況，在適當部位增設固定點)固定，宜以拱部最高點為固定點。
（4）將第一幅BAC防水卷材上表面隔離膜揭除。
（5）鋪貼第二幅卷材時，先將與第一幅卷材搭接的另一邊及幅中按上述方法打釘固定后，再將與第一幅卷材搭接邊與第一幅卷材進行搭接。
（6）將第二幅BAC防水卷材上表面隔離膜揭除。
（7）卷材幅中射釘穿透防水層的孔眼，加貼100×100mm BAC卷材片（四周剪成圓角）進行修補。
（8）依此類推，進行卷材施工。
5．4施工注意事項：
5．4．1相鄰環向卷材間短邊接頭要相互錯開300mm以上。
5．4．2預留甩頭的卷材應保留隔離膜，并采取妥善的臨時保護措施。在后續施工時，揭除隔離膜后進行卷材粘結。
5．4．3每流水段內除第一幅卷材為兩邊固定外、其余各幅卷材要順側墻、拱部混凝土澆筑方向搭接。兩側固定的第一幅卷材外露固定點的一邊與另一流水段銜接時，將固定點拆掉并搭接與相鄰卷材上方。每流水段施工前向土建單位了解混凝土澆筑方向。
5．4．4當基層為雙曲面時，需局部裁剪卷材，但要注意保證卷材間有效的搭接寬度。
5．4．5進行鋼筋垂直、水平運輸時，遵守輕拿輕放的原則，鋼筋吊放點采用木板等臨時保護措施，避免鋼筋扎破卷材。
5．4．6焊接鋼筋時，用不燃物（如石棉水泥板）遮擋并在卷材表面灑水，以免火花燒壞防水層，澆注混凝土時振搗棒不得直接接觸防水層。
5．4．7綁扎鋼筋過程中，如鋼筋移動需要使用撬棍時應在其下設木墊板臨時保護，以避免破壞防水卷材。
5．4．8土建施工單位在防水層后續施工過程中，如不慎破壞了防水層，一經發現應及時報請防水施工單位進行修補。在防水層后續施工過程中，如發現卷材破損，采用BAC卷材片作為補救措施及時補修，切周圍剪成圓角。
5．5質量要求：
5．5．1卷材外觀質量、物理力學性能（復試）合格。
5．5．2卷材接縫嚴密，無破損、斷裂、刻痕、異狀粘結及明顯異常的皺褶缺陷。
5．5．3卷材搭接寬度允許偏差—10mm。
6、 防水層的防護
防水層施工完后，必須注意嚴加防護，否則極易被人為破壞，導致防水質量下降乃至局部漏水。在沒有保護層部位(如拱頂、側墻)綁扎鋼筋時，必須注意不得破壞防水層；焊接鋼筋時必須在此周圍用石棉水泥板進行遮擋，以免濺出火花燒壞防水層；在澆筑二襯混凝土時，振搗棒要特別注意不得接觸防水層，因為由振搗棒引起的對防水層的破壞不易被發現、也不易修補。
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