地铁车站防水技术

对于地下车站的防水工作来说,可分为主体防水与节点防水两种形式。同时又可将主体防水划分为结构自防水与附加防水两部分。结构自防水主要指混凝土结构自身具备的防水能力;附加防水则强调柔性外防水作用。采取节点防水措施,包括变形缝、诱导缝、施工缝、穿墙管线以及后浇带等若干部位,因此节点防水又称为“细部结构防水”。

1 主体防水技术

一般情况下,地铁车站的主体防水采取二道防水形式,钢筋混凝土结构的自防水作用与柔性防水材料的附加防水作用相结合,分析如下。

1.1 结构自防水

结构自防水又可称为刚性防水,可有效保障混凝土的抗裂性与抗渗性。虽然混凝土属于非均匀性质的无机多孔复合型材料,但是如果能在施工技术与施工材料方面加强控制,可有效增强混凝土的密实度,优化内部结构,形成具有强大抗渗性能的混凝土结构,抵挡来自地下水的侵袭。

有关混凝土的自防水功能,可以通过合理选择材料、优化混凝土的级配,或者掺加膨胀剂、减水剂等方法实现。一般情况下,混凝土结构出现收缩裂缝,形成渗水问题的主要原因在于,当混凝土经过水化反应之后,出现凝结收缩现象,此时混凝土中存有的多余水分已经干缩,温度有所下降之后,就会出现冷缩,形成混凝土内部的强烈约束力。

如果约束力大于混凝土抗拉的强度,那么就会在混凝土的表面形成各种微小的收缩裂缝,同时在混凝土的内部产生各种毛细通路,引发渗水问题。如果渗入过多地下水,将对混凝土产生损害作用,严重影响建筑物的功能发挥与使用寿命。另外,混凝土的抗渗水平与其级配关系密切;如果混凝土的级配较差,和易性不佳,则施工过程中可能出现离析问题,降低抗渗性能;只有提高配比的优化设计,才能有效改善混凝土内部结构状态,从根本杜绝收缩裂缝的产生。在施工过程中,注意优化振捣方式,增强混凝土密实度,以此优化抗渗性能。另外,通过采取“二次振捣”的方法,也可确保混凝土抗渗性能的优化,如果掺入纤维,则可强化混凝土抗裂性能。

1.1.1 原材料与混凝土级配的优化

若想强化混凝土的密实性能,必须确保各种原材料与质量要求相一致,避免出现收缩裂缝现象。在整个施工过程中,应注意材料的含泥量、吸水率、粒径等与设计标准相符;另外,为了避免水泥的水化热现象,尽量选择水化热相对低的品种,避免水泥产生硬化现象之后,出现收缩裂缝。另外,还应在其中掺入一定数量的粉煤灰,以有效控制混凝土水灰比,增强混凝土的密实度,改善抗渗性能。有关混凝土的配合比问题,应注意加强控制,减少混凝土中存在接触孔、沉降裂缝或毛细孔等问题,阻断渗水通道。

1.1.2 掺加膨胀剂与减水剂

一方面,通过掺加膨胀剂,可在混凝土凝结之后,促使体积的微膨胀现象,以此弱化混凝土结构的收缩应力,实现抗裂目标;结合混凝土自防水的要求来看,掺加膨胀剂的膨胀率需控制在0.35%以上,才能真正发挥自防水作用;例如,当前使用较多的明矾石膨胀剂、膨胀剂UEA等,都是应用水化过程中膨胀剂的变形特征,以弥补混凝土的收缩作用。另一方面,掺加减水剂,可降低单位体积内使用的水分和水泥量,避免混凝土产生严重的水化热反应,控制内外温差,进而减少收缩裂缝可能性,增强混凝土密实程度。

1.1.3 其他方法

对于地铁车站来说,可采取的自防水方法还有很多,分析如下。

(1)利用高分子的憎水原理,如添加有机硅树脂,通过高分子材料与水泥中的化学成分结合,生成具有憎水性的网状化合物,分布在混凝土的颗粒中,使水分子在混凝土之间的界面表面张力提高而产生憎水效果。

(2)在混凝土中掺加适量的浮化的液态高聚物化学材料,如氯丁胶乳、环氧乳液等,使混凝土在拌合和凝结时高分子聚合物破乳,形成网状结构,填充和堵塞混凝土中的毛细孔隙而达到防水作用。另外,也可以加入一些氯化铝、氯化钙及氧化铁等,其掺入混凝土中能与水泥水化过程中的氢氧化钙反应,生成氢氧化铝、氢氧化铁等不溶于水的胶体,并与水泥中的硅酸二铝酸三钙化合成复盐晶体,这些胶体与晶体填充于混凝土的孔隙内,从而提高其密实性。其他方法诸如泵送过程中掺入缓凝剂等,也能在一定程度上提高地下车站结构自防水能力。

1.2 附加防水

附加防水又可称作表面防水,强调防水的柔性化。利用涂料、密封材料或防水卷材等,确保形成良好的防水效果。根据防水的具体部位来划分,附加防水可以分为内防水与外防水两种情况;在地下车站的主体墙面外部使用防水材料,即外防水;在内部使用防水材料,即内防水;根据防水使用的不同材料来看,可以将附加防水分为水泥砂浆防水、涂料防水、卷材防水等多种形式。

2 节点防水

节点防水又可称作细部结构防水,包括若干部位。对于地铁车站来说,除了强化主体防水效果以外,对节点防水的重要性也不容忽视,只有主体与节点相结合,才能提高整体防水效果。

2.1 穿墙管线的处理

穿过防水层的管线,由于管线和周围混凝土胀缩系数不同,在管线周围会产生开裂,形成渗水。因此,在地下车站穿过防水层的管道周围应留槽,用密封胶密封,并在管道中部加设遇水膨胀橡胶条等方法来处理。

2.2 施工缝的处理

对于大体积混凝土来说,难以完成一次性浇筑,因此需要设置施工缝,分为两次或者多次完成浇筑工作。由于存在施工缝,就可能造成混凝土的收缩现象,形成一条渗水通道。因此,加强对施工缝的处理,对防水工程非常重要。一般需要设置1～2道防水措施,可以在施工缝中间设置一道遇水膨胀止水条或者钢边橡胶止水带;同时在外墙也需加设一条止水带。

2.3 诱导缝和变形缝的处理

为了避免由于存在差异沉降而引发地铁车站的结构裂缝问题,需要设置变形缝及诱导缝。一般情况下,将诱导缝设置在主体结构中,变形缝则设置在主体和附属位置对接点;有关诱导缝与变形缝的防水处理,需要在缝隙中间设置一道遇水膨胀止水条或者钢边橡胶止水带;在外墙与底板的交接位置,设置一道橡胶止水带,并在墙壁内侧开设排水槽。