地鐵車站處在地下水環境中,如果混凝土結構中存在裂縫、變形縫、施工縫等,就會造成地鐵車站的漏水問題。此外,地鐵堵漏公司研究發現,地下水位的變化、荷載的變化、基礎不均勻沉降、防水措施不當等都是地鐵車站漏水的原因。

一、地鐵車站漏水原因分析
地鐵車站處在地下水環境中,如果混凝土結構中存在裂縫、變形縫、施工縫等,就會造成地鐵車站的漏水問題。此外,地鐵堵漏公司研究發現,地下水位的變化、荷載的變化、基礎不均勻沉降、防水措施不當等都是地鐵車站漏水的原因。
1.1裂縫產生原因分析
(1)材料選擇。混凝土原材料質量不良或配合比設計不當,容易引起混凝土的開裂,從而導致滲漏。從原材料來看,砂石中含泥量或石粉含量過大,水泥安定性不合格,使用水化熱過高的水泥,使用反應性骨料或風化巖等都可能引起混凝土開裂;混凝土配合比不當,砂漿過多會使其產生較大收縮,在水化硬化過程中產生局部的約束效應,如果約束應力大于混凝土的抗拉強度,則會導致裂縫的出現與擴展。
(2)環境條件。由于地鐵車站所處位置的特殊性,影響其結構開裂的因素有:濕度、溫度、地基不均勻沉降等。地鐵車站工程一般采用的是大體積混凝土工程,很容易在混凝土內部和表面間形成溫度梯度而產生應力,當其超過混凝土內外約束力時,就會產生溫度裂縫。工程經驗表明,當混凝土結構同時在較大的溫度場、濕度場以內部應力的作用下,會產生裂縫。另外,地基不均勻沉降、過度振動等因素均會引起裂縫的產生。
(3)結構設計。在地鐵車站設計中,如果出現結構選型不當或荷載估算與真實偏差較大時,會造成混凝土等級及配筋設計方面的失誤,造成地鐵混凝土的抗裂性能不足,出現漏水問題。
(4)施工問題。在施工技術方面影響混凝土開裂的主要因素有:混凝土的拌制、變形縫、伸縮縫的設置。混凝土的拌制、振搗等是為了改善混凝土本身的物理性質,尤其是增加其密實性,減少內部微裂隙與微空洞,從而大大降低裂縫產生的機率。
1.2變形縫和施工縫漏水原因分析
(1)變形縫。變形縫是由于結構剛度不同,不均勻受力以及考慮到混凝土結構收縮變形而設置的允許變形的結構縫隙。在設置變形縫時,須設置四道防線,迎水面為防水層或外置式止水帶,其內為彈性密封膏嵌縫。盡管設置這么多道防線,漏水問題仍然存在。地鐵堵漏公司總結原因如下:①外置式止水帶一般用于底板和側墻,而地鐵結構往往是復合式結構,頂板扣在共同受力的兩層之上,外置式止水帶不能與頂板防水搭接,無法形成封閉的防水圈;②止水帶在施工過程中可能會產生老化、破損、污染,同時止水帶還有可能發生位置設置不正或固定不牢錯位等情況而使結構出現漏水問題;③第一道防線防水層失效;④彈性密封膏的施工質量很難控制,在基面不平整或者變形縫過寬情況造成作用力超出其彈性變形范圍,而且如果粘結基面處理不好,不干燥、有浮灰將會造成彈性密封膏與結構粘結不良,出現漏水問題;⑤內置式止水帶的設置在有鋼筋的情況下,會有因避讓鋼筋而有意斷開的現象,從而喪失了止水的作用。
(2)施工縫。施工縫留在結構物受剪力較小且便于施工的部位。由于施工縫的存在,漏水概率大大增加,工程中有采用止水帶和遇水膨脹膠條以及平縫單純鑿毛處理,效果不太理想,地鐵堵漏公司分析原因主要有:①施工縫混凝土表面鑿毛不規范,造成新老混凝土的連結不好;②止水帶敷設不牢靠,灌注混凝土時跑偏、變形;③遇水膨脹膠帶在灌注混凝土前受水浸泡先行膨脹;④遇水膨脹膠帶與基面不密帖;⑤膠條接頭處理不當;⑥施工縫處模板縫隙處理不好,混凝土跑漿。
1.3防水措施不當問題
(1)混凝土結構自防水問題。①混凝土抗滲等級越高單位用量越多水化熱增多,混凝土收縮量加大,導致混凝土裂縫產生;②泵送混凝土要求塌落度較大,水灰比往往超過限值,有的則是以增加水泥用量來滿足大塌落度的要求,使混凝土收縮增大,出現裂縫,造成滲漏。③混凝土施工質量不好導致混凝土不密實,漏震、混入雜物、混凝土養護不良等,產生滲漏通道,導致滲漏;④對混凝土變形縫處理不當造成漏水,如采用橡膠止水條,在澆筑時容易造成止水條與混凝土結合不密實,從而產生裂縫導致漏水:⑤采用地下連續墻或混凝土樁作圍護結構或基礎,容易在接頭處連接不佳,造成滲漏;⑥混凝土內預埋件面處理不干凈,周圍混凝土振搗不密實,預埋件與混凝土粘結不嚴密而產生裂縫,導致地下水滲水;⑦墻板或地板,以及墻板之間的施工縫留置不當,施工縫內雜物清理不干凈,新舊混凝土之間形成夾層,地下水沿施工縫滲入。
(2)附加防水層施工問題。①外貼卷材防水層因選材不當,基面處理不好,抹角處未加強等原因,導致防水層失效而產生漏水;②當采用涂料類材料作外防水層時,由于基面平整度不夠、含水率高或基面不潔凈而直接涂刷防水涂料,會造成防水層與基層分開張皮現象,如果造成涂抹厚薄不均,有時會形成砂眼,從而使防水層失效造成滲漏;③防水施工前未進行洞內的堵水處理,使防水施工的環境惡劣,初襯和防水板之間加有水囊,澆筑混凝土時容易壓爆防水板。
二、車站采取的防水措施
地鐵車站的防水設計標準為一級,即:結構不允許出現滲水、內襯表面不得有濕漬,其設計和施工原則為:以防為主、剛柔結合、多道設防、因地制宜、綜合治理。因此,地鐵堵漏公司根據防水設計標準和施工原則采取相應的防水措施。
2.1混凝土裂縫防治方面
(1)材料的選擇。①水泥:在選用水泥品種時,優先采用低標號、低水化熱的優質水泥,不宜使用強水泥,且比表面積控制在4000/g為宜,混凝土配合比要求,在保證混凝土充分水化及和易性良好的前提下,水膠比越小越好,一般為0.4~0.45;②外加劑:在外加劑中,膨脹劑、減水劑和防裂復合型外加劑對混凝土抗裂有重要影響;③骨料:根據泵送管路的內徑,盡可能選用粒徑較大的碎石,嚴格控制骨料含泥量不大于1%,吸水率不大于1.5%,針、片狀物含量不大于15%,粒徑以5~31.5mm為宜,最大不超過40mm;④摻合料:在摻合料中,目前應用較多的是粉煤灰,粉煤灰加入到混凝土中可以顯著地改善混凝土的和易性,同時可以有效地將低水化熱,減少混凝土的溫度應力,從而增加地鐵混凝土的抗裂性能。
(2)混凝土施工過程的控制。
①混凝土施工宜采用二次振搗技術,并宜在混凝土終凝前對底(頂)板表面用抹子搓壓至少3遍,以釋放混凝土表面的收縮應力和消除塑性裂縫的產生。
②在內襯墻拆模后,可隨即涂刷兩道防水涂料,并澆水養護,以提高混凝土的抗滲性,增強混凝土后期的強度,抑制堿-集料反應,進而可控制混凝土后期的收縮和膨脹裂縫。
③混凝土養護應采取保溫保濕養護,并應加強溫控檢測,以控制溫降速度,控制混凝土的內部與外表溫差、外表與環境溫差,從而控制溫度裂縫的產生。
④壓泄措施一般用于地下水壓比較大,用水量比較多的特殊環境中。壓泄措施是通過樁間埋設泄壓管或在地板下設置排水盲溝,以釋放地下水的浮力,這些泄壓措施可以使主體結構減少承受的水壓,從而預防混凝土結構開裂。
⑤其他預控措施:如合理的截面設計,避免截面突變,以減少約束應力;合理布置分布鋼筋;采用“后澆筑帶”;降低澆筑溫度;分層連續澆筑;延長拆模時間等。
2.2變形縫、施工縫的處理
施工縫、變形縫等的設置實質是為了盡量降低溫度、脹縮、不均勻沉降等因素產生的應力對大體積混凝土開裂的影響。
(1)變形縫處理措施。變形縫防水,應根據地鐵工程的實際情況,選用或設計相應措施。例如:
①明挖敞口放坡施工的隧道結構變形縫防水處理:在變形縫部位的模筑混凝土外側采用塑料防水板粘貼在結構迎水面,代替背貼式止水帶;對于水壓較大、伸縮和沉降量大的變形縫,在變形縫部位設置中埋置橡膠止水帶;變形縫內側采用密封膏沿變形縫環向嵌縫密封止水,要求任何部位均應與結構粘結緊密牢固、封閉嚴實,并不得出現斷點。
②礦山法施工的復合襯砌結構變形縫防水處理:在變形縫部位的模筑混凝土外側設置背貼式止水帶,利用其表面突起的齒條與模筑混凝土之間密實咬合來實行密封止水;同時在背貼式止水帶兩翼的最外側齒條的內側根部固定注漿管,將漿液均勻地填充在止水帶齒條與混凝土的空隙部位,達到密封止水的目的。
(2)施工縫的處理措施。
①墻板水平施工縫不應留在剪力與彎矩最大處或底板與側墻交接處,宜留在高出底板上表面300mm以上的墻體上,墻體設有孔洞時,施工縫距孔洞邊緣≥300mm;
②對地鐵車站墻板較厚的情況,施工縫的接縫形式宜采用企口凸縫,這是因為凸縫容易清理,抗滲線路長,且混凝土結合面垂直于水壓方向,抗滲性好;
③施工縫也可采用快易收口網作為模板,當采用這種模板時,混凝土澆筑完后不需拆除及鑿毛,且能保證新老混凝土接茬密實;
④施工縫應采取多道防水措施,如施工縫中除選用遇水膨脹膩子止水帶外,還可以在施工縫迎水面增設一道外貼式塑料止水帶(頂板除外),以加強防水。
(3)附加防水層。地鐵車站工程在迎水面設置水泥砂漿防水、卷材防水層或涂料防水層等,其目的是補償增強結構自防水。國內地鐵工程附加防水層常采用的卷材防水層有PVC防水卷材和SBS改性瀝青防水卷材,涂膜膠防水層多為焦油聚氨酯及丙烯聚合物改性防水涂料等。地鐵堵漏公司根據工程實踐證明,采用這些防水措施可以達到良好的防水效果。
內容來源:砼享未來
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