噴射纖維混凝土作為剛性內(nèi)防水層在工程中的應(yīng)用

1、噴射纖維混凝土作為剛性內(nèi)防水層在工程中的應(yīng)用摘要:結(jié)合工程理論,通過(guò)與傳統(tǒng)剛性防水層的比照,介紹了噴射纖維混凝土作為剛性內(nèi)防水層在單層襯砌地鐵車站應(yīng)用中的配合比、施工準(zhǔn)備、施工控制工程、防水效果等。關(guān)鍵詞:噴射纖維混凝土;單層襯砌地鐵車站;剛性內(nèi)防水層;聚丙烯纖維1單層襯砌地鐵車站的構(gòu)造考慮在上海這一類高水位、軟土地基的城市,為了保證地鐵車站在施工過(guò)程中對(duì)周邊建筑物、管線等環(huán)境的影響降低到足夠的平安范圍之內(nèi),圍護(hù)構(gòu)造一般采用加厚的地下連續(xù)墻。在這種情況下,假如還是采用傳統(tǒng)的雙層襯砌(即圍護(hù)構(gòu)造加內(nèi)襯墻)的構(gòu)造形式,加厚的地下連續(xù)墻雖然解決了車站基坑的平安穩(wěn)定問(wèn)題,但同時(shí)也會(huì)加寬車站的限界,并增

2、加構(gòu)造的一次性投資。在一些施工環(huán)境相當(dāng)狹小的地區(qū)、車站限界無(wú)法加寬的情況下,單層襯砌的地鐵車站便應(yīng)運(yùn)而生。圖1所示是一個(gè)典型的單層襯砌地鐵車站的橫剖面。地下連續(xù)墻在施工階段就作為基坑開(kāi)挖過(guò)程中的圍護(hù)構(gòu)造,當(dāng)車站的頂、底板及中樓板與地下墻澆筑在一起之后,地下連續(xù)墻就作為車站永久構(gòu)造的側(cè)墻局部。2單層襯砌地鐵車站側(cè)墻內(nèi)防水的根本考慮地下連續(xù)墻的混凝土是在護(hù)壁泥漿中澆筑的1,2,致使墻體內(nèi)外表夾雜泥砂現(xiàn)象嚴(yán)重,假如不做適當(dāng)處理,那么與車站模筑的頂板、底板的高性能混凝土相比,其使用年限難以到達(dá)設(shè)計(jì)要求;又受所處地質(zhì)環(huán)境影響,地下墻的成槽質(zhì)量具有一定的不確定性,因此地下墻在開(kāi)挖后的平整度差異會(huì)很大。在實(shí)

3、際單層襯砌地鐵車站施工過(guò)程中,地下墻的內(nèi)外表都要求鑿平處理。在地下墻外表鑿平的過(guò)程中,施工單位為了保證將墻體內(nèi)外表夾雜泥砂的不密實(shí)混凝土去除干凈,往往就會(huì)把所有墻體內(nèi)側(cè)的保護(hù)層全部鑿除,直至露出地下墻的鋼筋。以往通常采用剛性防水砂漿來(lái)充當(dāng)?shù)叵聣Φ膬?nèi)保護(hù)層及找平層。根據(jù)?地下工程防水技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)?的要求,地鐵車站是需要設(shè)置全包防水的,其中單層襯砌的側(cè)墻也不例外。由于地下連續(xù)墻的特殊施工工藝,決定了其迎土(水)面的外防水層是幾乎無(wú)法施做的,因此只能在整個(gè)車站主體構(gòu)造完成后,在地下連續(xù)墻的內(nèi)側(cè)設(shè)置內(nèi)防水層?？紤]到地下墻內(nèi)保護(hù)層及找平層的因素,地下墻的內(nèi)防水自然應(yīng)為剛性內(nèi)防水層。在車站的使用全壽命過(guò)程中,

4、應(yīng)對(duì)地下墻的剛性內(nèi)防水層做定期的維護(hù)檢查,在必要的情況下,還需要進(jìn)展大面積維修。維修的周期根據(jù)剛性防水砂漿的質(zhì)量、構(gòu)造本體滲漏情況及環(huán)境劣化程度而定。3單層襯砌地鐵車站側(cè)墻內(nèi)防水的傳統(tǒng)處理方法早在上海地鐵1、2號(hào)線中就有單層襯砌地鐵車站的設(shè)計(jì),其中的側(cè)墻內(nèi)防水層均采用“四層剛性抹面的方法3。四層剛性抹面防水層的設(shè)計(jì)與施工是較為傳統(tǒng)的方法(見(jiàn)圖2所示),主要是利用素灰(即較稠的純水泥漿)和水泥砂漿分層穿插抹面而到達(dá)防水目的。但四層剛性抹面防水層從強(qiáng)度來(lái)看,很難到達(dá)地下墻混凝土的強(qiáng)度等級(jí),因此作為地下墻內(nèi)保護(hù)層比擬勉強(qiáng);其防水效果除了要按正確的配合比配置水泥漿及水泥砂漿以外,主要還是取決于施工人員

5、正確的施工方法及地下墻的滲漏情況、堵漏措施等因素。所以工序繁復(fù)的四層剛性抹面防水層在不同工程工程中,甚至在同一工程中的不同部位的防水效果也會(huì)有所不同。4噴射纖維混凝土在單層襯砌地鐵車站側(cè)墻內(nèi)防水工程中的應(yīng)用上海地鐵2號(hào)線西延伸段的虹橋臨空?qǐng)@區(qū)站為地下二層的地鐵車站,總長(zhǎng)約400,寬約20。車站主體構(gòu)造為單層襯砌,其橫向剖面與圖1相似,原設(shè)計(jì)地下墻內(nèi)側(cè)采用四層剛性抹面作為內(nèi)防水層。車站施工總承包單位中鐵十六局為了保證施工工期,提出采用噴射纖維混凝土替代四層剛性抹面作為地下墻的內(nèi)防水層。經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)、監(jiān)理、業(yè)主等多方論證,同意了施工總承包單位的建議。4.1噴射纖維混凝土的配合比根據(jù)?地下工程防水技術(shù)標(biāo)

6、準(zhǔn)?,工程提出了對(duì)噴射纖維混凝土的技術(shù)要求:抗壓強(qiáng)度30(與構(gòu)造設(shè)計(jì)強(qiáng)度相當(dāng))、抗?jié)B等級(jí)S8。對(duì)于噴射纖維混凝土的強(qiáng)度要求,主要出于要承當(dāng)起地下墻內(nèi)外表的找平層和保護(hù)層作用的考慮;當(dāng)然,作為構(gòu)造剛性內(nèi)防水層的抗?jié)B要求更是必不可少的,因本車站的埋深均在20以內(nèi),抗?jié)B等級(jí)S8即可。根據(jù)設(shè)計(jì)要求,施工單位做了大量的試驗(yàn),最終確定了如表1所示的噴射纖維混凝土的施工配合比。噴射混凝土配合比主要參照的標(biāo)準(zhǔn)有:?錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)?、?鐵路混凝土與砌體工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)?等。由于噴射混凝土的特殊施工工藝,要求混凝土必須摻加速凝劑,速凝劑的選用主要參照?噴射混凝土用速凝劑?中的規(guī)定。又考慮到防水抗裂

7、的要求,選擇了摻加抗?jié)B微晶防水劑和聚丙烯纖維,其中聚丙烯纖維是根據(jù)?纖維混凝土構(gòu)造技術(shù)規(guī)程?的有關(guān)規(guī)定選用的。與地下構(gòu)造防水混凝土的設(shè)計(jì)原那么相一致,噴射纖維混凝土也首先考慮了控制水膠比。通過(guò)表1可知,噴射纖維混凝土的水膠比為0.390.41左右,均高于普通防水混凝土水膠比0.45的要求。通過(guò)檢測(cè),噴射纖維混凝土的3d、28d的抗壓強(qiáng)度分別到達(dá)18.7Pa和38.5Pa,抗?jié)B等級(jí)也S8,均滿足設(shè)計(jì)要求。4.2噴射纖維混凝土施工前的準(zhǔn)備工作只有在整個(gè)單層襯砌地下車站主體構(gòu)造全部完成、且構(gòu)造早期變形穩(wěn)定后,才能著手地下連續(xù)墻噴射纖維混凝土施工前的準(zhǔn)備工作。準(zhǔn)備工作主要包括:鑿平地下連續(xù)墻面、地下連

8、續(xù)墻的堵漏與墻面清理等工作。在這些準(zhǔn)備工作中,最重要的是地下連續(xù)墻的堵漏工作。地下連續(xù)墻的滲漏大致分為兩類:一類為墻縫滲漏,另一類為墻面滲漏。地下連續(xù)墻作為單層襯砌,地鐵車站側(cè)墻的接頭一般采用十字鋼板(見(jiàn)圖3所示)。十字鋼板和先澆地下墻的鋼筋籠焊接在一起,而和后澆墻幅的鋼筋籠無(wú)任何連接,這就導(dǎo)致了車站主體構(gòu)造變形時(shí),地下墻的接縫成為滲漏的頑疾。特別是車站構(gòu)造處于高水位的地基環(huán)境下,受環(huán)境溫度循環(huán)變化的影響,墻縫的變形也有個(gè)反復(fù)變化的過(guò)程,因此地下墻縫的堵漏也要經(jīng)歷一個(gè)相對(duì)漫長(zhǎng)的過(guò)程,并不能一蹴而就。相對(duì)于墻縫的滲漏處理,墻面的滲漏受構(gòu)造的約束,根本不會(huì)有反復(fù),因此可以選擇適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)一次性處理即

9、可(不包括地下連續(xù)墻本身的質(zhì)量問(wèn)題)。轉(zhuǎn)貼于論文聯(lián)盟.ll.噴射纖維混凝土在施工之前,要求混凝土基面潮濕,以便能和混凝土基面結(jié)合嚴(yán)密,所以噴射纖維混凝土對(duì)于一般墻面滲漏(濕漬)的處理要求不高。但假如混凝土外表有明水滲漏,那么會(huì)影響噴射纖維混凝土與混凝土基面的結(jié)合及防水性能。地下墻縫是滲漏的多發(fā)區(qū)域,即使在經(jīng)過(guò)屢次堵漏之后,假如構(gòu)造發(fā)生變形,墻縫發(fā)生滲漏的概率仍然很大;并且多起工程理論說(shuō)明,堵漏所需的時(shí)間并不能得到保障,所以噴射纖維混凝土在墻縫處要采取特殊處理。工程施行中,在地下墻縫50范圍內(nèi)采用配有8200(雙向)鋼筋網(wǎng)片的噴射纖維混凝土,作為地下墻縫的補(bǔ)強(qiáng)措施,見(jiàn)圖4所示。4.3噴射纖維混凝

10、土施工的主要控制工程除了對(duì)噴射纖維混凝土材料質(zhì)量控制之外,施工過(guò)程的關(guān)鍵是如何控制好噴射纖維混凝土的回彈率、厚度等問(wèn)題。和模筑混凝土不同,在缺少模板約束的條件下,噴射混凝土在凝結(jié)過(guò)程中會(huì)發(fā)生回彈現(xiàn)象。從材料控制來(lái)講,可以依靠噴射混凝土中的速凝劑加速混凝土凝結(jié)來(lái)控制一局部噴射混凝土的回彈率;但速凝劑的摻加是有限的,噴射混凝土的回彈率主要還是靠調(diào)整混凝土的配合比、噴射機(jī)械、噴射速度、噴射間隔 等施工綜合因素來(lái)控制。所以施工單位在正式噴射混凝土施工前,一定要針對(duì)控制噴射混凝土回彈率做好試噴試驗(yàn)。理論說(shuō)明,和一般噴射混凝土回彈率的控制要求不同,作為剛性內(nèi)防水層的噴射纖維混凝土的回彈率要求控制在15%以

11、內(nèi)為宜。噴射纖維混凝土的噴射厚度也是控制施工質(zhì)量的重要工程之一。噴射纖維混凝土作為地下墻內(nèi)側(cè)保護(hù)層,厚度要求不得小于5;作為地下墻內(nèi)側(cè)找平層,根據(jù)地下墻平整度不易控制的實(shí)際情況,最厚處應(yīng)到達(dá)10。綜合噴射纖維混凝土作為地下墻保護(hù)層、找平層、防水層等各種工程需要,結(jié)合噴射纖維混凝土的材料性能、施工工藝等各種因素,確定厚度應(yīng)控制在510,平均厚度為8。這種厚度控制根本能保證地下墻內(nèi)側(cè)“大平小不平,防滲性能滿足車站一級(jí)防水要求,同時(shí)也能照顧到施工單位對(duì)噴射纖維混凝土厚度控制較難的實(shí)際情況。4.4噴射纖維混凝土在工程應(yīng)用中的優(yōu)點(diǎn)噴射纖維混凝土在工程應(yīng)用中主要的優(yōu)點(diǎn)為:施工速度快、材料勻質(zhì)性好、強(qiáng)度高、

12、抗?jié)B性能好、與混凝土基面結(jié)合嚴(yán)密。相對(duì)于剛性四層抹面的傳統(tǒng)施工工藝,噴射纖維混凝土根本為機(jī)械化施工,在對(duì)主要施工人員進(jìn)展簡(jiǎn)單的機(jī)械操作培訓(xùn)后,即可上崗操作。施工機(jī)械的噴射速度、強(qiáng)度均可恒定,能有效地保證施工效率和施工質(zhì)量。相對(duì)于剛性防水砂漿,噴射纖維混凝土的強(qiáng)度大大進(jìn)步,混凝土的密實(shí)度及與混凝土基面的結(jié)合強(qiáng)度也隨之進(jìn)步,使噴射纖維混凝土的防水性能根本能到達(dá)現(xiàn)澆混凝土的效果。在本工程總噴射面積21002的范圍內(nèi),在噴射混凝土之前,據(jù)統(tǒng)計(jì)墻面原有120多處滲水濕漬;經(jīng)噴射纖維混凝土處理后,滲水濕漬減少到40多處,沒(méi)有一處濕漬面積超過(guò)0.152,總濕漬面積約2.62左右,占整個(gè)墻面的1.3/1000

13、。因?yàn)閲娚淅w維混凝土與混凝土基面結(jié)合嚴(yán)密,不會(huì)發(fā)生竄水現(xiàn)象,而噴射纖維混凝土施工后遺留的滲漏點(diǎn)可以直接從噴射纖維混凝土外表打孔至地下墻進(jìn)展堵漏處理。5噴射纖維混凝土在單層襯砌地鐵車站中的推廣應(yīng)用上海地鐵2號(hào)線虹橋臨空?qǐng)@區(qū)站的噴射纖維混凝土施工開(kāi)工距今已一年有余,其防水效果非常穩(wěn)定。上海地鐵8號(hào)線四平路站的構(gòu)造內(nèi)防水借鑒了上述經(jīng)歷并加以開(kāi)展,目前1000多2的噴射面積已根本完成。在上海地鐵2號(hào)線虹橋臨空?qǐng)@區(qū)站噴射纖維混凝土試驗(yàn)階段,為了加強(qiáng)噴射纖維混凝土與地下墻混凝土結(jié)合嚴(yán)密,曾經(jīng)采用混凝土界面劑涂刷于地下墻的外表,但效果并不理想。在上海地鐵8號(hào)線四平路站噴射纖維混凝土施工前,采用了水泥基浸透結(jié)

14、晶型防水涂料()噴涂于地下墻外表,用量為1.2kg/2,并做短期養(yǎng)護(hù)。對(duì)地下墻基面的滲漏封閉起到了很好的作用,為噴射纖維混凝土與地下墻基面的嚴(yán)密結(jié)合帶來(lái)幫助。在上海地鐵2號(hào)線虹橋臨空?qǐng)@區(qū)站的噴射纖維混凝土中,采用了抗?jié)B微晶作為防水劑。雖然對(duì)噴射纖維混凝土抗?jié)B防水性能有所改善,但抗?jié)B微晶以摻在防水砂漿中的應(yīng)用居多,上海地鐵8號(hào)線四平路站的噴射纖維混凝土那么采用了內(nèi)摻型的替代了抗?jié)B微晶。通過(guò)檢測(cè)氯離子浸透系數(shù)、電通量等手段,證明了內(nèi)摻型的對(duì)進(jìn)步混凝土的抗?jié)B性具有顯著成效。從設(shè)計(jì)角度看,在地下墻縫處如能采用剛?cè)岵?jì)的方式,或許會(huì)獲得更好的防水效果。圖5中所示的處理方法,就是對(duì)地下墻縫處進(jìn)展特殊處理的一些想法,由于工程案例有限,還有待于在今后的工程理論中加以驗(yàn)證和完善。6結(jié)語(yǔ)1)噴射纖維混凝土這種傳統(tǒng)材料在單層襯砌地下構(gòu)造中作為剛性內(nèi)防水的新工藝,得到了新的應(yīng)用,在國(guó)內(nèi)還未見(jiàn)報(bào)道。2)噴射纖維混凝土作為剛性內(nèi)防水層的應(yīng)用還剛剛開(kāi)場(chǎng),與混凝土基面間的界面材