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        新聞資訊

        地鐵防水工程存在的若干問題

        點擊數:672020-04-07 20:50:37 來源: 江蘇中杰高空建設有限公司

        新聞摘要:防水材料要與地鐵工程的結構形式、各類施工法(包括明挖順作、蓋挖順作、蓋挖逆作、礦山法、盾構法等多種工法及多類基坑開挖技術)相適應。

        地鐵車站與區間隧道屬人員密集、機電設備較多的場所,防水設防等級較高,如車站要求達到 1 級防水標準,區間隧道要求達到 2 級防水標準。為此,防水材料要與地鐵工程的結構形式、各類施工法(包括明挖順作、蓋挖順作、蓋挖逆作、礦山法、盾構法等多種工法及多類基坑開挖技術)相適應。目前,隨著軌道交通建設在各大城市快速與全面地展開,相關防水技術獲得了長足的進步 ,但是 ,也暴露了不少問題與不足。下面是筆者在軌道交通工程建設實踐中感觸較深的幾個問題 ,提出來與大家共同探討。
        1 對軌道交通工程結構與防水的關系認識模糊、處理不當
        在軌道工程建設 中,結構與防水孰輕孰重、孰主孰次之爭時有發生 ,這種爭論在客觀上反映了各級工程人員對于結構與防水二者本來就是須臾不可分、相輔相成、互為一體的關系缺乏認識,同時,也說明了從事防水專業設計 ,需要的是既精通建筑材料、又懂工程結構的雙專業人才。
        地鐵工程設計中 ,根據結構功能以及節能降耗、環保等綜合要求,建立結構與防水綜合評估體系至關重要。譬如 :國內目前在建和已建軌道交通工程大多采用柔性全包防水方案 ,部分城市、少量地下車站由于結構型式等原因采用部分包覆防水方案。因此,在比選地下車站部分包覆防水方案和全包防水方案到底哪個更適合時,一定要結合埋深、地層水文、地質條件、施工條件等綜合比較。如圖 1 示 ,由于全包防水層對結構混凝土的保護作用 ,對在腐蝕地層建造的車站更有意義 ;疊合結構設部分防水層 ,在施工周期、基坑安全、造價等方面有優勢 ,盡管其在防水上稍有局限。因此,應從環保、節能、經濟、安全的角度 ,全面客觀地具體研究各城市軌交結構所宜采用的防水體系。
        由于國內城市軌道交通工程建設普遍項 目進展快,不少防水技術總結不及時、不充分 ,一定程度上也影響并限制了防水設計與施工技術的不斷深化、不斷優化 ,造成了防水技術在地鐵工程應用中創新相對不足的問題。
        2 在認識與實踐中有將混凝土自防水與混凝土結構耐久性相對立的現象
        鑒于軌道交通地下車站與區間隧道的防水等級分別定為 1 級與 2 級,并明確要求工程主體結構設計使用年限為 100 年 ,同時,隨著對混凝土結構耐久性認知的加深以及相關標準《混凝土結構耐久性設計技術規范》(GB/T 50476—2008)、《普通混凝土長期性、耐久性測試方法的規定》(GB/T 50082—2009)等的頒布執行 ,對混凝土耐久性指標的檢測也漸次展開,各地軌道交通工程混凝土結構的耐久性正在逐步被重視。但是應該看到 :在軌道交通行業中 ,混凝土結構耐久性專項設計 尚未充分展開,口頭重視、實際措施不足的現象屢見不鮮 ;“搞防水的只需講防水混凝土 ,搞結構的才講混凝土結構耐久性”、“只有腐蝕性地層、嚴寒地區混凝土才需要做耐久性設計”等錯誤見解仍然存在 ;片面地以《混凝土結構耐久性設計技術規范》(GB/T 50476—2008)是推薦性規范為理由, 認為該規范不必實施 ;把混凝土 自防水與混凝土結構耐久性相隔離、相對立的認識和做法較普遍。即使在將要實施或正在實施混凝土結構耐久性設計與施工的軌道交通工程中,專家們對耐久性設計相關的環境類別、環境作用等級劃分的分歧頗大,同時也對與之相關的混凝土強度等級、保護層厚度(如非侵蝕性地層 ,盾構隧道管片保護層究竟應是迎水面厚還是背水面厚)、檢測指標(如氯離子擴散系數用 自然擴散法、RCM 法、NEL 法測的差值)、檢測方法(如氯離子擴散系數與電通量雙重檢測方法判斷混凝土防侵蝕能力的必要性)有諸多歧見 ,也影響了混凝土耐久性設計和施工的推行實施。圖 2 反映了氯離子擴散與滲透兩種方式侵蝕的機理 ,除混凝土的密實性外 ,前者只與濃度梯度相關 ;后者與埋深水頭有關。另外 ,從圖 2 中可以看到氯離子滲透侵入時,氯鹽超終可能在管片內側析出。
        要解決這些問題,首先必須重視與加強混凝土結構耐久性設計、檢測與評估技術的研究與應用。目前的現狀是 ,雖然已認識到混凝土結構 自防水是根本, 也提出了混凝土材料和施工方面的各項措施,但從各地軌道交通工程來看 ,水平參差不齊 ,各方重視程度不一 ,有許多工程還未真正從提高混凝土結構耐久性的高度進行設計與施工。
        上述有爭議的問題,無疑是當前此類工程研究的重點 ,不僅要對地下車站和區間結構混凝土提出耐久性要求,更要根據混凝土結構耐久性退化的機理 ,掌握相關的設計理論與方法,深化基于可靠度的耐久性設計理論及保障、控制措施。另外 ,對選用的耐久性措施,雖然工程界對其必要性有所認識 ,但應用技術研究尚需加大力度 ,如新型而可靠的耐久性監測器 ,特別是預埋在混凝土鋼筋等受力件上的組件的開發與有效應用 ,也是今后研究方向之一。
        其次 ,應加強混凝土防裂防水施工技術對策的研究 ,可以從以下幾個方面入手 :
        1)開展高強度鋼筋混凝土保護層定位件(簡稱高強度墊塊)的研究。
        國外的混凝土耐久性設計與施工中,為保證鋼筋保護層厚度采用高強度墊塊 ,改變以往普通水泥砂漿組成的砂漿墊塊耐久性、抗裂性弱以及墊塊與綁扎鋼產品以混凝土或水泥砂漿為主要原料,采用獨特工藝成型,并經蒸汽養護、浸水養護和 自然養護而定型 ,有與結構混凝土匹配的(或更高的)抗壓強度與抗滲、防腐蝕要求,更有特殊耐腐蝕的夾件用以固定鋼筋 ,從而使墊塊與鋼筋結合緊密、定位可靠、保護層厚度正確(圖 3)。
        對高強度墊塊的研究重點包括 :a)材料與結構混凝土同質 ,膨脹系數一致 ,強度與密實度進一步提高 ;b)改進高強度墊塊生產工藝 ,提高加工效率 ,使之規?;?;c)定位件與工程結構澆筑的混凝土無色差,與模板接觸面小 ,脫模后無定位件的痕跡 ;d)加強綁扎用金屬絲和固定用夾件的構造優化 ,降低成本 ;e)盡早編制相關規程,謹防該類產品魚龍混雜現象的發生。
        2)加強抗裂防水纖維混凝土材料與施工技術研究。
        主要包括以下兩個方面 :a)材料研究方面,正確選用外摻料型短纖維(用于在混凝土中減少早期塑性收縮開裂)、增強增韌型纖維(用以提高混凝土的抗拉強度、韌性和抗沖擊性能);b)開展纖維材料在噴射混強度、韌性和抗沖擊性能);b)開展纖維材料在噴射混別各類纖維的特性以及對具體工程的適應性。如地鐵車站疊合結構的內襯混凝土 ,受約束易豎向開裂 ,摻入抗裂纖維后 ,耐久性得到提高 ;鋼纖維噴射混凝土沿圍巖表面形成快速有效的支護 ,對巖面有更好的粘結 ;等等。
        3)正確認識 自密實混凝土及新型外加劑的作用并加強應用。
        為改善軌道交通礦山法施工的區間隧道模筑 內襯混凝土的平整性、防水性、耐久性 ,避免市中心區的車站結構混凝土澆搗施工成為擾民工程 (尤其在盛車站結構混凝土澆搗施工成為擾民工程 (尤其在盛散度 65 cm)的自密實混凝土新技術是一種趨向。其技術關鍵是選用集減水、保坍、減縮等功能于一身的聚羧酸系高效減水劑。它有延緩水泥的水化放熱和降低放熱速率峰值、降低 內部收縮應力的功效 ,在高抗裂和高耐久的隧道混凝土中顯現出明顯的優勢。但它對水泥、礦物摻合料 、砂石骨料過于敏感 ,適應性稍差 ,因此相關研究仍很必要。尤其是復合型外加劑括與新型膨脹劑復合的聚羧酸系高效減水劑)抗裂綜合功能好 ,有待應用。
        3軌道交通工程結構防水材料的耐久性要求高,但材料的評估標準不完善
        軌道交通工程結構防水材料工作環境復雜,即軌道交通地下工程長期受列車振動荷載的作用 ,同時,地下水的水位、酸堿度、微生物以及凍融環境等均對防水層的質量和耐久性帶來不利影響。軌道交通工程主要受力構件的設計使用年限應達到 100 年以上 ,因此選用的防水材料應具有與結構使用年限相匹配的耐久性 ,但防水材料的耐久性評估標準卻并不完善。
        我國 《建設工程質量管理條例》 自2000 年 1 月10 日國務院第 25 次常務會議通過 ,發布施行已 10余年。條例規定:“建設工程的超低保修期限為 :(一)基礎設施工程、房屋建筑的地基基礎工程和主體結構工程,為設計文件規定的該工程的合理使用年限 ;……”。在軌道交通主體結構設計時 ,雖然規定了“設計使用年限”,但對“超低保修期限”與“合理使用年限” 的關系恰恰從未考慮 ,這不利于加強防水工程(包括堵水工程)的驗收與運營管理。
        另一方面,由于防水材料的耐久性評估標準未建立 ,加之施工質量等影響因素,目前對防水工程的耐久性評估是極不完善的,某個工程的實際使用年限究竟會有多久很難有底。
        隨著軌道交通建設在的開展,工程的安全性、耐久性評估凸顯出必要性。但是混凝土結構的耐久性評估工作還剛剛起步 ,防水效果缺乏科學公正、全面的評價 ,其 中既有人為 因素,如作為技術總結主體的工程設計、施工、建設單位 ,通?!爸恢v成績不談問題”;也有缺乏客觀比照與評估體系的因素。軌道交通結構安全與耐久性(包括防水技術效果)評估體系的建立 ,任重而道遠。
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