地鐵天津站交通樞紐工程地下結(jié)構(gòu)新型防水材料應(yīng)用技術(shù)

1、摘要：介紹地鐵天津站交通樞紐地下防水工程的防水設(shè)計(jì)原則、要求和防水材料的選擇原則。詳細(xì)介紹工程所選用的濕鋪法改性瀝青橡膠防水卷材（聚酯胎）、濕鋪法及反應(yīng)性丁基橡膠自粘型防水卷材、緩膨脹止水膠、鋼片丁基橡膠止水帶、注漿管、混凝土界面劑及高滲透改性環(huán)氧防水涂料等主要防水材料的產(chǎn)品特性和應(yīng)用。關(guān)鍵詞：地鐵工程；地下結(jié)構(gòu)；防水材料；應(yīng)用 地鐵天津站交通樞紐工程主要組成為地面和地下工程，地面工程為京津、京沈高速鐵路站，地下工程為城市公交系統(tǒng)站，地鐵 2、3、9 號(hào)線東站交匯和換乘，主副地下廣場(chǎng)及主副地下廣場(chǎng)連續(xù)線、地鐵地下連乘線等。地下工程防水面積約 50萬 m2、地面防水工程約 20 萬 m2，工程投

2、資 70 億人民幣（不含高速鐵路的費(fèi)用），是目前國內(nèi)最大的地下交通樞紐工程。 地下工程為整體地下 14 層，地下最大開挖深度 31 m，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻、鉆孔樁、噴射混凝土等，地下工程防水采用結(jié)構(gòu)全包防水層和主體結(jié)構(gòu)自防水相結(jié)合的模式。1 防水設(shè)計(jì)1.1 防水設(shè)計(jì)原則、防水等級(jí)和標(biāo)準(zhǔn) 地下結(jié)構(gòu)防水遵循“以防為主、剛?cè)峤Y(jié)合、多道防水、因地制宜、綜合治理”的原則。 （1）“以防為主”：主要以混凝土自防水為主，首先，應(yīng)保證混凝土、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)自防水能力，采取有效的技術(shù)措施，保證防水混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)定的密實(shí)性、抗?jié)B性、抗裂性、防腐蝕性和耐久性；其次，應(yīng)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)變形縫、施工縫、穿墻管、預(yù)埋件、預(yù)留通

3、道、接頭、樁頭等細(xì)部構(gòu)造的防水措施。 （2）“剛?cè)峤Y(jié)合”：從材料性能出發(fā)，要求在地下工程中剛性防水材料和柔性防水材料結(jié)合使用。 （3）“多道防水”：除以混凝土自防水為主，提高其抗裂、抗?jié)B性能外，應(yīng)輔以柔性附加防水層，并在圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工過程中積極創(chuàng)造條件，滿足防水要求，達(dá)到互補(bǔ)作用，最終實(shí)現(xiàn)整體工程防水的不滲、不漏。 （4）“因地制宜”：根據(jù)天津站交通樞紐工程的環(huán)境和地層條件是氣候變化和溫差大、地下水位高、補(bǔ)給來源豐富、臨海、地層滲透系數(shù)大、地下水等對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有不同程度的腐蝕作用，確定采用全包防水的措施。在城市修建地下工程，根據(jù)環(huán)保、水資源保護(hù)的要求，防排水設(shè)計(jì)應(yīng)采用“

4、防”而不是“排”的原則，嚴(yán)禁將地下水引入地下建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)。 （5）“綜合治理”：地下工程防水是一項(xiàng)技術(shù)性強(qiáng)、涉及面廣的綜合性工程，要求結(jié)構(gòu)與防水相結(jié)合，并做好其它輔助措施。 防水等級(jí)為一級(jí)。 標(biāo)準(zhǔn)：不允許滲水，結(jié)構(gòu)表面無濕漬。1.2 防水設(shè)計(jì)要求 （1）地下工程防水設(shè)計(jì)應(yīng)著重于加強(qiáng)工程地質(zhì)、水文地質(zhì)和環(huán)境條件等資料的完整性、可靠性，使結(jié)構(gòu)防水建立在可靠的技術(shù)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上。根據(jù)天津站交通樞紐工程水文地質(zhì)條件、地區(qū)環(huán)境特點(diǎn)、周圍及地下建筑設(shè)施等確定結(jié)構(gòu)型式、施工方法和結(jié)構(gòu)防水體系，做到結(jié)構(gòu)與防水相結(jié)合。 （2）該工程地下水位高，近臨海河，補(bǔ)給來源豐富，地下工程基本修建在含水地層中，地下水為第四系孔隙潛

5、水及淺層微承壓水和深層承壓水。地下水對(duì)混凝土、鋼筋、鋼結(jié)構(gòu)具有不同程度腐蝕性的地段，應(yīng)采用相應(yīng)的防水和防腐措施，保證混凝土、鋼筋和鋼結(jié)構(gòu)的耐久性。 （3）在城市修建地鐵和地下工程，根據(jù)環(huán)保和水資源保護(hù)的要求，永久性的防水設(shè)防應(yīng)采用“防”，而不是采用“排”，嚴(yán)禁將地層中的地下水引入天津站交通樞紐地下工程中，在施工期間，應(yīng)做到無水作業(yè)，可以采用“防、排、截、堵”相結(jié)合。 （4）施工中嚴(yán)格控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形，確保圍護(hù)結(jié)構(gòu)基面的平整、不開裂，在施工期間圍護(hù)結(jié)構(gòu)做到無明水。 （5）加強(qiáng)細(xì)部構(gòu)造的防水，做到不滲不漏。 （6）結(jié)構(gòu)自防水混凝土在設(shè)計(jì)和施工過程中，要求采取切實(shí)有效的防裂、抗?jié)B措施，并保證混凝土

6、良好的密實(shí)性、整體性，減少結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生，提高結(jié)構(gòu)自防水能力。1.3 一般規(guī)定 （1）地下工程的防水設(shè)計(jì)應(yīng)定級(jí)準(zhǔn)確、技術(shù)先進(jìn)、方案可靠、經(jīng)濟(jì)合理、使用安全，確保質(zhì)量要求。 （2）地下工程防水是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，要求建筑結(jié)構(gòu)與防水密切配合，防水與耐久性相結(jié)合，理順建設(shè)單位、勘測(cè)設(shè)計(jì)單位、施工單位、監(jiān)理單位、材料供應(yīng)單位等各方面的關(guān)系，依法對(duì)建設(shè)質(zhì)量負(fù)責(zé)。 （3）工程防水設(shè)計(jì)：主體結(jié)構(gòu)及其附屬結(jié)構(gòu)采用以鋼筋混凝土自防水為主，附加柔性防水層為輔的防水方式。 （4）地下工程變形縫、施工縫、穿墻管、預(yù)埋件、預(yù)留通道、接頭、樁頭等細(xì)部構(gòu)造必須加強(qiáng)防水措施。 （5）地下工程防水設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)形式等搜集

7、有關(guān)資料：地下水位、地下水類型、補(bǔ)給來源、水質(zhì)、流量、流向、壓力、腐蝕性等；工程地質(zhì)構(gòu)造、含水層的特性、分布情況、滲透系數(shù)；地下建筑物、地下構(gòu)筑物、管線資料等。 （6）防水設(shè)計(jì)內(nèi)容 防水等級(jí)和設(shè)防要求；防水混凝土抗?jié)B等級(jí)、技術(shù)指標(biāo)和質(zhì)量措施；附加防水層選用的材料及其技術(shù)指標(biāo)、質(zhì)量保證措施；圍護(hù)結(jié)構(gòu)的防水要求；工程細(xì)部構(gòu)造的防水措施，選用的材料及其技術(shù)指標(biāo)、質(zhì)量保證措施。2 防水材料選擇原則 （1）在工程中選用的防水材料，應(yīng)經(jīng)過國家指定的材料質(zhì)檢部門檢測(cè)和國家有關(guān)部門鑒定，并符合國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，且在實(shí)踐中檢驗(yàn)行之有效的材料。 （2）適合天津地區(qū)地下工程的建筑特點(diǎn)。要求防水材料應(yīng)有防水可靠性、

8、可操作性和耐久性。 （3）具有良好的防滲效果、耐酸、耐堿、抗腐蝕性能，對(duì)環(huán)境無污染，保證施工人員的安全。 （4）防水材料對(duì)外力和結(jié)構(gòu)變形的適應(yīng)性：即材料具有良好的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率，能承受溫度的變化以及各種外力與結(jié)構(gòu)伸縮、開裂所引起的變形。 （5）在一個(gè)工點(diǎn)內(nèi)，防水材料種類要少，確保防水質(zhì)量的控制。 （6）防水材料接縫要可靠、牢固。保證防水材料與結(jié)構(gòu)的密貼，與結(jié)構(gòu)形成穩(wěn)定可靠的不透水整體。4 防水材料的選擇及其要求 本文介紹的防水材料主要是外包柔性防水卷材、施工縫和變形縫采用的材料及特殊部位的防水材料。4.1 外包柔性防水層的選擇類別及其要求 天津交通樞紐工程外包柔性防水層原則上采用卷材，不

9、采用涂料。柔性防水卷材選用目前國內(nèi)外最新的新型防水卷材：濕鋪法（水泥漿作為基面粘接材料）改性瀝青橡膠防水卷材和反應(yīng)性（水泥漿反應(yīng)）丁基橡膠卷材，這 2 種材料克服了卷材與基面串水的通病，可保證粘貼牢固，防水可靠，施工方便。4.1.1 濕鋪法改性瀝青橡膠防水卷材（聚酯胎） （1）執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：JC8982002； （2）設(shè)計(jì)厚度 4 mm； （3）粘結(jié)劑，不得采用有機(jī)材料粘結(jié)，應(yīng)采用聚合物砂漿混凝土中的水泥漿粘結(jié)； （4）胎體應(yīng)采用聚酯胎，不得采用玻纖胎，聚酯胎的厚度不得小于 0.6 mm，SBS 改性瀝青中的 SBS 高分子樹脂的成分不得少于 12%； （5）選擇該材料的原因：改進(jìn)了自粘橡膠卷材的

10、膠料配方，使其中特有的高分子膠料可在水中與混凝土及砂漿粘接，又能與后澆的混凝土粘結(jié)牢固，可有效防止粘接面竄水；該自粘卷材自粘層選用丁基橡膠改性優(yōu)質(zhì)瀝青生產(chǎn)，其內(nèi)聚力小，能夠長(zhǎng)期保證粘接密封效果，自粘卷材與混凝土粘接牢固，能夠適應(yīng)混凝土結(jié)構(gòu)收縮、溫度及沉降變形，有效防止卷材脫落；自粘卷材冷施工、操作簡(jiǎn)便，并能保證工程施工質(zhì)量受人為影響較小，施工現(xiàn)場(chǎng)無溶劑、無明火、無噪聲、安全，符合環(huán)保要求；SKT濕鋪法施工技術(shù)自粘卷材，只須在基面無明水的情況下使用水泥砂漿或防水砂漿來粘結(jié) SKT自粘卷材。該施工方法完全解決了過去自粘卷材無法在潮濕基面上施工的問題。由于自粘卷材采用水泥砂漿或防水砂漿作為粘結(jié)劑，該

11、材料與基面為同類材質(zhì)，并且采用滿鋪的施工工藝，所以更有效地使防水系統(tǒng)與主體結(jié)構(gòu)形成整體性，徹底避免“串水”滲漏的問題，被人形象地稱為“植膚式”防水施工法；可以采用濕鋪法施工，混凝土有強(qiáng)度就可以施工，縮短工期，節(jié)約資金，施工簡(jiǎn)便、快捷、更安全、更環(huán)保。4.1.2 濕鋪法及反應(yīng)性丁基橡膠自粘型防水卷材 （1）產(chǎn)品介紹 反應(yīng)性自粘型防水卷材是及吉田匯聚（天津）科技發(fā)展有限公司引進(jìn)日本旱川橡膠株式會(huì)社的合成高分子橡膠類防水卷材，該產(chǎn)品是以丁基橡膠為原料合成，由于卷材和現(xiàn)澆混凝土發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使卷材與混凝土緊密結(jié)合成為一個(gè)整體，形成永久的防水層，能有效地解決地下工程外包防水的竄水問題，該產(chǎn)品已經(jīng)通過天津

12、市建委新技術(shù)、新產(chǎn)品的推廣使用認(rèn)定，其性能指標(biāo)符合GB18173.1 的要求。 （2）防水機(jī)理 卷材中的活性離子與混凝土中的離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)使卷材與混凝土自行粘接成一個(gè)整體，形成永久性防水層。 （3）材料的特點(diǎn)“皮膚式”防水：卷材與混凝土發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成永久性防水層，即使發(fā)生局部穿孔破損，也不會(huì)出現(xiàn)“竄水”的現(xiàn)象。粘結(jié)力強(qiáng)：卷材與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度可達(dá) 0.9 MPa 以上，相當(dāng)于 98 m高的水頭壓力，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過地下水壓力；抗撕裂性能好：常溫下可達(dá) 35 N以上；抗拉強(qiáng)度高：斷裂延伸強(qiáng)度在8 MPa 以上。對(duì)混凝土裂縫追隨性好：當(dāng)混凝土出現(xiàn)裂縫時(shí)，卷材隨裂縫延展，外包防水功能不會(huì)受到破壞。特別

13、適用于地鐵工程：由于卷材與混凝土結(jié)合成一體，當(dāng)沉降引起的地下箱體位移時(shí)，外包防水層 隨箱體同時(shí)移動(dòng)，絕不會(huì)出現(xiàn)外包防水層滲漏。耐腐蝕性：抗酸、堿腐蝕性能好；材料著火點(diǎn)高，阻燃；耐菌防霉：與傳統(tǒng)的材料相比有良好的耐菌防霉效果?？勾┐棠芰?qiáng)：施工中不用過多保護(hù)。耐久性好：經(jīng)測(cè)試和理論推算，在屋面使用年限可達(dá)80 年以上，在地下工程中使用年限可達(dá) 100 年以上。環(huán)保無害：材料在生產(chǎn)和施工過程中不會(huì)影響自然環(huán)境。 （4）設(shè)計(jì)厚度 1.5 mm。 （5）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：根據(jù)工程特點(diǎn)和耐久性的要求，某些指標(biāo)與 GB18173.1 硫化橡膠類有所提高（見表 1）。4.2 施工縫防水材料選擇及其要求4.2.1 緩

14、膨脹止水膠 緩膨脹止水膠是一種單組分液體，是目前國內(nèi)外應(yīng)用在施工縫中防水效果最好的材料之一，本工程使用上海辰日公司的產(chǎn)品。其特點(diǎn)：遇水膨脹，體積膨脹率 250%，充填空隙，發(fā)揮良好的止水效果；遇水膨脹經(jīng)硬化后成為良好的橡膠彈性體，其抗拉強(qiáng)度高（0.3 MPa），扯斷伸長(zhǎng)率500%；有緩膨脹功能，遇水膨脹硬化成型約 200250 h；硬化后體積收縮率小，不會(huì)產(chǎn)生新的縫，耐久性強(qiáng)；對(duì)混凝土、金屬、玻璃等粘接性好；施工簡(jiǎn)單。4.2.2 反應(yīng)性自粘型丁基橡膠鋼片式止水帶 鋼片丁基橡膠止水帶是利用鋼片的剛度，經(jīng)過特殊加工在鋼片上覆膜 1 道反應(yīng)性丁基橡膠膩?zhàn)?，寬?100300 mm，長(zhǎng)度 5100 m

15、m，厚度 4、6、10 mm。分中埋式和外貼式鋼片丁基橡膠止水帶。反應(yīng)性丁基橡膠中的離子與水泥漿發(fā)生反應(yīng)（離子結(jié)合），使其與混凝土成為一個(gè)整體，形成永久性防水層，能有效解決地下工程中施工縫竄水問題。本工程采用吉田匯聚（天津）科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的產(chǎn)品。 （1）性能指標(biāo)（見表 2） （2）注意事項(xiàng) 在運(yùn)輸與貯存時(shí)，應(yīng)注意勿使包裝損壞，放置于通風(fēng)、干燥處，并應(yīng)避免陽光直射，禁止與酸、堿、油類及有機(jī)溶劑等接觸，且隔離熱源；應(yīng)保存于室內(nèi)，并不得重壓。本產(chǎn)品保質(zhì)期 1年。4.2.3 注漿管 注漿管管身以硫化硬質(zhì)橡膠管為骨架，底面設(shè)置注漿孔，出孔外側(cè)覆蓋硫化海綿橡膠閥，橡膠閥與骨架間采用粘膠固定。施工時(shí)，

16、事先將注漿管預(yù)埋在施工縫表面，一旦出現(xiàn)滲漏時(shí)可立即注漿，使注漿液填滿和密封空隙或裂縫來進(jìn)行防水。隨滲漏隨注漿，可以反復(fù)多次使用，達(dá)到混凝土施工縫在全壽命期間不滲不漏的目的。本工程使用上海辰日株式會(huì)社的產(chǎn)品。 （1）注漿管使用 注漿管上部的圓形結(jié)構(gòu)使其能有效抵抗混凝土澆筑時(shí)外界的沖擊力，底部的平面造型使其很容易和施工縫、變形縫等基面貼緊，管、閥之間的斜面加工防止注漿材倒流，橡膠閥外側(cè)的兩道凹槽可減小注漿液流出時(shí)阻力。硫化硬質(zhì)橡膠管具有彈性，在后澆混凝土重力作用下，不會(huì)沿壁產(chǎn)生縫隙。單根管長(zhǎng)與管內(nèi)徑匹配，確保管端有足夠的壓力以使注漿液順利注入。 兩端的導(dǎo)管采用一定柔性的加筋塑料管，與注漿管連接、起

17、到導(dǎo)漿和排氣的作用。 （2）注漿管的物理力學(xué)性能指標(biāo)（見表 3）4.2.4 混凝土界面劑 （1）執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：JC/T9072002混凝土界面處理劑； （2）厚度 35 mm； （3）技術(shù)指標(biāo)見表 4（應(yīng)用型指標(biāo)）。4.3 變形縫防水材料的選擇 （1）變形縫采用“三防一注漿”的施工方法； （2）“三防”采用的材料 一防：變形縫位于結(jié)構(gòu)的迎水面，增加 1 道防水加強(qiáng)層，寬度 60 cm，采用與外包防水材料相同的材料； 二防：變形縫中要設(shè)不銹鋼邊橡膠止水帶，寬 350 mm，鋼片厚度 1 mm； 三防：變形縫內(nèi)側(cè)口部設(shè)置 30 mm（寬）×30 mm（深）雙組分聚硫密封膠； 一注漿：應(yīng)預(yù)埋后

18、注漿管。4.4 特殊部位防水層的處理高滲透改性環(huán)氧防水涂料的應(yīng)用 特殊部位防水層是指底板下的工程樁與下翻梁、圍護(hù)結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)的底板和頂板相交處有鋼筋連接，不能鋪設(shè)柔性防水卷材，形不成外包延續(xù)防水層，在該位置采用噴涂高滲透改性環(huán)氧防水涂料。4.4.1 高滲透改性環(huán)氧防水涂料簡(jiǎn)介 混凝土構(gòu)筑物長(zhǎng)期在偏堿性的水或海水的作用下會(huì)受到腐蝕破壞，其它酸性或堿性介質(zhì)也會(huì)造成混凝土的腐蝕破壞，而環(huán)氧樹脂是高分子材料中抗腐蝕性能的佼佼者。經(jīng)比選確定選用廣州科化防水防腐蝕補(bǔ)強(qiáng)有限公司的高滲透改性環(huán)氧防水涂料。該產(chǎn)品為高滲透改性環(huán)氧防水涂料，能滲入混凝土中，使其表面形成一定厚度（25 mm）的不透水固結(jié)層，能長(zhǎng)期抵御各種腐蝕介質(zhì)的滲入和腐蝕，是鋼筋混凝土、污水處理池、地鐵盾構(gòu)管片、橋面防腐蝕防水的專用理想材料。4.4.2 材料的特點(diǎn)噴、涂、刷后能自行滲入被處理混凝土構(gòu)件表面內(nèi)形成25 mm的固結(jié)層，該固結(jié)層力學(xué)強(qiáng)度比原混凝土的強(qiáng)度提高30%以上，因而起到增強(qiáng)作用。防水涂層用量為0.5 kg/m2，在使用過程中嚴(yán)禁加溶劑。具有優(yōu)