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地铁防水工程存在的若干问题
双击自动滚屏 发布者:admin 发布时间:2018/8/3 阅读:1622次 【字体:

东营防水——宇虹防水集团来给您科普

地铁车站与区间隧道属人员密集、机电设备较多的场所,防水设防等级较高,如车站要求达到 1 级防水标准,区间隧道要求达到 2 级防水标准。为此,防水材料要与地铁工程的结构形式、各类施工法(包括明挖顺作、盖挖顺作、盖挖逆作、矿山法、盾构法等多种工法及多类基坑开挖技术)相适应。目前,随着轨道交通建设在各大城市空前快速与全面地展开,相关防水技术获得了长足的进步 ,但是 ,也暴露了不少问题与不足。下面试就笔者在轨道交通工程建设实践中感触较深的几个问题 ,提出来与大家共同探讨。
  1 对轨道交通工程结构与防水的关系认识模糊、处理不当
  在轨道工程建设 中,结构与防水孰轻孰重、孰主孰次之争时有发生 ,这种争论在客观上反映了各级工程人员对于结构与防水二者本来就是须臾不可分、相辅相成、互为一体的关系缺乏认识,同时,也说明了从事防水专业设计 ,需要的是既精通建筑材料、又懂工程结构的双专业人才。
  地铁工程设计中 ,根据结构功能以及节能降耗、环保等综合要求,建立结构与防水综合评估体系至关重要。譬如 :国内目前在建和已建轨道交通工程大多采用柔性全包防水方案 ,部分城市、少量地下车站由于结构型式等原因采用部分包覆防水方案。因此,在比选地下车站部分包覆防水方案和全包防水方案到底哪个更适合时,一定要结合埋深、地层水文、地质条件、施工条件等综合比较。如图 1 示 ,由于全包防水层对结构混凝土的保护作用 ,对在腐蚀地层建造的车站更有意义 ;叠合结构设部分防水层 ,在施工周期、基坑安全、造价等方面有优势 ,尽管其在防水上稍有局限。因此,应从环保、节能、经济、安全的角度 ,全面客观地具体研究各城市轨交结构所宜采用的防水体系。
  由于国内城市轨道交通工程建设普遍项 目进展快,不少防水技术总结不及时、不充分 ,一定程度上也影响并限制了防水设计与施工技术的不断深化、不断优化 ,造成了防水技术在地铁工程应用中创新相对不足的问题。
  2 在认识与实践中有将混凝土自防水与混凝土结构耐久性相对立的现象
  鉴于轨道交通地下车站与区间隧道的防水等级分别定为 1 级与 2 级,并明确要求工程主体结构设计使用年限为 100 年 ,同时,随着对混凝土结构耐久性认知的加深以及相关标准《混凝土结构耐久性设计技术规范》(GB/T 50476—2008)、《普通混凝土长期性、耐久性测试方法的规定》(GB/T 50082—2009)等的颁布执行 ,对混凝土耐久性指标的检测也渐次展开,各地轨道交通工程混凝土结构的耐久性正在逐步被重视。但是应该看到 :在轨道交通行业中 ,混凝土结构耐久性专项设计 尚未充分展开,口头重视、实际措施不足的现象屡见不鲜 ;“搞防水的只需讲防水混凝土 ,搞结构的才讲混凝土结构耐久性”、“只有腐蚀性地层、严寒地区混凝土才需要做耐久性设计”等错误见解仍然存在 ;片面地以《混凝土结构耐久性设计技术规范》(GB/T 50476—2008)是推荐性规范为理由, 认为该规范不必实施 ;把混凝土 自防水与混凝土结构耐久性相隔离、相对立的认识和做法较普遍。即使在将要实施或正在实施混凝土结构耐久性设计与施工的轨道交通工程中,专家们对耐久性设计相关的环境类别、环境作用等级划分的分歧颇大,同时也对与之相关的混凝土强度等级、保护层厚度(如非侵蚀性地层 ,盾构隧道管片保护层究竟应是迎水面厚还是背水面厚)、检测指标(如氯离子扩散系数用 自然扩散法、RCM 法、NEL 法测的差值)、检测方法(如氯离子扩散系数与电通量双重检测方法判断混凝土防侵蚀能力的必要性)有诸多歧见 ,也影响了混凝土耐久性设计和施工的推行实施。图 2 反映了氯离子扩散与渗透两种方式侵蚀的机理 ,除混凝土的密实性外 ,前者只与浓度梯度相关 ;后者与埋深水头有关。另外 ,从图 2 中可以看到氯离子渗透侵入时,氯盐超终可能在管片内侧析出。
  要解决这些问题,首先必须重视与加强混凝土结构耐久性设计、检测与评估技术的研究与应用。目前的现状是 ,虽然已认识到混凝土结构 自防水是根本, 也提出了混凝土材料和施工方面的各项措施,但从各地轨道交通工程来看 ,水平参差不齐 ,各方重视程度不一 ,有许多工程还未真正从提高混凝土结构耐久性的高度进行设计与施工。
  上述有争议的问题,无疑是当前此类工程研究的重点 ,不仅要对地下车站和区间结构混凝土提出耐久性要求,更要根据混凝土结构耐久性退化的机理 ,掌握相关的设计理论与方法,深化基于可靠度的耐久性设计理论及保障、控制措施。另外 ,对选用的耐久性措施,虽然工程界对其必要性有所认识 ,但应用技术研究尚需加大力度 ,如新型而可靠的耐久性监测器 ,特别是预埋在混凝土钢筋等受力件上的组件的开发与有效应用 ,也是今后研究方向之一。
  其次 ,应加强混凝土防裂防水施工技术对策的研究 ,可以从以下几个方面入手 :
  1)开展高强度钢筋混凝土保护层定位件(简称高强度垫块)的研究。
  国外的混凝土耐久性设计与施工中,为保证钢筋保护层厚度采用高强度垫块 ,改变以往普通水泥砂浆组成的砂浆垫块耐久性、抗裂性弱以及垫块与绑扎钢产品以混凝土或水泥砂浆为主要原料,采用独特工艺成型,并经蒸汽养护、浸水养护和 自然养护而定型 ,有与结构混凝土匹配的(或更高的)抗压强度与抗渗、防腐蚀要求,更有特殊耐腐蚀的夹件用以固定钢筋 ,从而使垫块与钢筋结合紧密、定位可靠、保护层厚度正确(图 3)。
  对高强度垫块的研究重点包括 :a)材料与结构混凝土同质 ,膨胀系数一致 ,强度与密实度进一步提高 ;b)改进高强度垫块生产工艺 ,提高加工效率 ,使之规模化 ;c)定位件与工程结构浇筑的混凝土无色差,与模板接触面小 ,脱模后无定位件的痕迹 ;d)加强绑扎用金属丝和固定用夹件的构造优化 ,降低成本 ;e)尽早编制相关规程,谨防该类产品鱼龙混杂现象的发生。
  2)加强抗裂防水纤维混凝土材料与施工技术研究。
  主要包括以下两个方面 :a)材料研究方面,正确选用外掺料型短纤维(用于在混凝土中减少早期塑性收缩开裂)、增强增韧型纤维(用以提高混凝土的抗拉强度、韧性和抗冲击性能);b)开展纤维材料在喷射混强度、韧性和抗冲击性能);b)开展纤维材料在喷射混别各类纤维的特性以及对具体工程的适应性。如地铁车站叠合结构的内衬混凝土 ,受约束易竖向开裂 ,掺入抗裂纤维后 ,耐久性得到提高 ;钢纤维喷射混凝土沿围岩表面形成快速有效的支护 ,对岩面有更好的粘结 ;等等。
  3)正确认识 自密实混凝土及新型外加剂的作用并加强应用。
  为改善轨道交通矿山法施工的区间隧道模筑 内衬混凝土的平整性、防水性、耐久性 ,避免市中心区的车站结构混凝土浇捣施工成为扰民工程 (尤其在盛车站结构混凝土浇捣施工成为扰民工程 (尤其在盛散度 65 cm)的自密实混凝土新技术是一种趋向。其技术关键是选用集减水、保坍、减缩等功能于一身的聚羧酸系高效减水剂。它有延缓水泥的水化放热和降低放热速率峰值、降低 内部收缩应力的功效 ,在高抗裂和高耐久的隧道混凝土中显现出明显的优势。但它对水泥、矿物掺合料 、砂石骨料过于敏感 ,适应性稍差 ,因此相关研究仍很必要。尤其是复合型外加剂括与新型膨胀剂复合的聚羧酸系高效减水剂)抗裂综合功能好 ,有待应用。
  3轨道交通工程结构防水材料的耐久性要求高,但材料的评估标准不完善
  轨道交通工程结构防水材料工作环境复杂,即轨道交通地下工程长期受列车振动荷载的作用 ,同时,地下水的水位、酸碱度、微生物以及冻融环境等均对防水层的质量和耐久性带来不利影响。轨道交通工程主要受力构件的设计使用年限应达到 100 年以上 ,因此选用的防水材料应具有与结构使用年限相匹配的耐久性 ,但防水材料的耐久性评估标准却并不完善。
  我国 《建设工程质量管理条例》 自2000 年 1 月10 日国务院第 25 次常务会议通过 ,发布施行已 10余年。条例规定:“建设工程的超低保修期限为 :(一)基础设施工程、房屋建筑的地基基础工程和主体结构工程,为设计文件规定的该工程的合理使用年限 ;……”。在轨道交通主体结构设计时 ,虽然规定了“设计使用年限”,但对“超低保修期限”与“合理使用年限” 的关系恰恰从未考虑 ,这不利于加强防水工程(包括堵水工程)的验收与运营管理。
  另一方面,由于防水材料的耐久性评估标准未建立 ,加之施工质量等影响因素,目前对防水工程的耐久性评估是极不完善的,某个工程的实际使用年限究竟会有多久很难有底。
  随着轨道交通建设在的开展,工程的安全性、耐久性评估凸显出必要性。但是混凝土结构的耐久性评估工作还刚刚起步 ,防水效果缺乏科学公正、全面的评价 ,其 中既有人为 因素,如作为技术总结主体的工程设计、施工、建设单位 ,通常“只讲成绩不谈问题”;也有缺乏客观比照与评估体系的因素。轨道交通结构安全与耐久性(包括防水技术效果)评估体系的建立 ,任重而道远。

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