喷射纤维混凝土作为刚性内防水层在工程中的应用

1、喷射纤维混凝土作为刚性内防水层在工程中的应用<    摘要: 结合工程 实践 , 通过与传统刚性防水层的对比, 介绍了喷射纤维混凝土作为刚性内防水层在单层衬砌地铁车站 应用 中的配合比、施工准备、施工控制项目、防水效果等。关键词: 喷射纤维混凝土; 单层衬砌地铁车站; 刚性内防水层;聚丙烯纤维 1 单层衬砌地铁车站的结构考虑      在上海这一类高水位、软土地基的城市, 为了保证地铁车站在施工过程中对周边 建筑 物、管线等 环境 的 影响 降低到足够的安全范围之内, 围护结构一般采用加厚

2、的地下连续墙。在这种情况下, 如果还是采用传统的双层衬砌(即围护结构加内衬墙)的结构形式,加厚的地下连续墙虽然解决了车站基坑的安全稳定 问题 , 但同时也会加宽车站的限界, 并增加结构的一次性投资。在一些施工环境相当狭小的地区、车站限界无法加宽的情况下, 单层衬砌的地铁车站便应运而生。      图 1 所示是一个典型的单层衬砌地铁车站的横剖面。地下连续墙在施工阶段就作为基坑开挖过程中的围护结构, 当车站的顶、底板及中楼板与地下墙浇筑在一起之后, 地下连续墙就作为车站永久结构的侧墙部分。2 单层衬砌地铁车站侧墙内防水的基本考虑 

3、60;    地下连续墙的混凝土是在护壁泥浆中浇筑的1,2,致使墙体内表面夹杂泥砂现象严重, 如果不做适当处理, 则与车站模筑的顶板、底板的高性能混凝土相比,其使用年限难以达到设计要求; 又受所处地质环境影响, 地下墙的成槽质量具有一定的不确定性, 因此地下墙在开挖后的平整度差异会很大。在实际单层衬砌地铁车站施工过程中, 地下墙的内表面都要求凿平处理。在地下墙表面凿平的过程中, 施工单位为了保证将墙体内表面夹杂泥砂的不密实混凝土清除干净, 往往就会把所有墙体内侧的保护层全部凿除, 直至露出地下墙的钢筋。以往通常采用刚性防水砂浆来充当地下墙的内保护层及找平层。

4、60;     根据地下工程防水技术规范的要求, 地铁车站是需要设置全包防水的, 其中单层衬砌的侧墙也不例外。由于地下连续墙的特殊施工工艺, 决定了其迎土(水)面的外防水层是几乎无法施做的, 因此只能在整个车站主体结构完成后, 在地下连续墙的内侧设置内防水层。考虑到地下墙内保护层及找平层的因素, 地下墙的内防水 自然 应为刚性内防水层。      在车站的使用全寿命过程中, 应对地下墙的刚性内防水层做定期的维护检查, 在必要的情况下, 还需要进行大面积维修。维修的周期根据刚性防水砂浆的质量、结构本体渗漏情

5、况及环境劣化程度而定。3 单层衬砌地铁车站侧墙内防水的传统处理 方法       早在上海地铁 1、2 号线中就有单层衬砌地铁车站的设计, 其中的侧墙内防水层均采用“四层刚性抹面”的方法3。四层刚性抹面防水层的设计与施工是较为传统的方法( 见图 2 所示), 主要是利用素灰( 即较稠的纯水泥浆)和水泥砂浆分层交叉抹面而达到防水目的。但四层刚性抹面防水层从强度来看, 很难达到地下墙混凝土的强度等级, 因此作为地下墙内保护层比较勉强; 其防水效果除了要按正确的配合比配置水泥浆及水泥砂浆以外, 主要还是取决于施工人员正确的施工方法及地下墙的渗漏情况、

6、堵漏措施等因素。所以工序繁复的四层刚性抹面防水层在不同工程项目中, 甚至在同一项目中的不同部位的防水效果也会有所不同。4 喷射纤维混凝土在单层衬砌地铁车站侧墙内防水工程中的应用      上海地铁 2 号线西延伸段的虹桥临空园区站为地下二层的地铁车站, 总长约 400 m, 宽约 20 m。车站主体结构为单层衬砌, 其横向剖面与图 1 相似, 原设计地下墙内侧采用四层刚性抹面作为内防水层。车站施工总承包单位中铁十六局为了保证施工工期,提出采用喷射纤维混凝土替代四层刚性抹面作为地下墙的内防水层。经过设计、监理、业主等多方论证,同意了施工总承包单位

7、的建议。4.1 喷射纤维混凝土的配合比      依据地下工程防水技术规范, 工程提出了对喷射纤维混凝土的技术要求: 抗压强度 C30( 与结构设计强度相当)、抗渗等级S8。对于喷射纤维混凝土的强度要求, 主要出于要承担起地下墙内表面的找平层和保护层作用的考虑; 当然, 作为结构刚性内防水层的抗渗要求更是必不可少的, 因本车站的埋深均在 20 m 以内, 抗渗等级S8 即可。      根据设计要求, 施工单位做了大量的试验, 最终确定了如表 1 所示的喷射纤维混凝土的施工配合比。喷射混凝土配合

8、比主要参照的标准有: 锚杆喷射混凝土支护技术规范、铁路混凝土与砌体工程施工质量验收标准等。由于喷射混凝土的特殊施工工艺,要求混凝土必须掺加速凝剂, 速凝剂的选用主要参照喷射混凝土用速凝剂中的规定。又考虑到防水抗裂的要求, 选择了掺加抗渗微晶防水剂和聚丙烯纤维, 其中聚丙烯纤维是根据纤维混凝土结构技术规程的有关规定选用的。          与地下结构防水混凝土的设计原则相一致, 喷射纤维混凝土也首先考虑了控制水胶比。通过表 1 可知, 喷射纤维混凝土的水胶比为 0.390.41 左右, 均高于普通防水混凝

9、土水胶比0.45 的要求。通过检测, 喷射纤维混凝土的 3 d、28 d 的抗压强度分别达到 18.7 MPa 和 38.5 MPa, 抗渗等级也S8, 均满足设计要求。4.2 喷射纤维混凝土施工前的准备 工作       只有在整个单层衬砌地下车站主体结构全部完成、且结构早期变形稳定后, 才能着手地下连续墙喷射纤维混凝土施工前的准备工作。准备工作主要包括: 凿平地下连续墙面、地下连续墙的堵漏与墙面清理等工作。在这些准备工作中, 最重要的是地下连续墙的堵漏工作。      地下连续墙的渗漏大致分为两类: 一类为墙缝渗漏, 另一类为墙面渗漏。地下连续墙作为单层衬砌,地铁车站侧墙的接头一般采用十字钢板 ( 见图 3 所示)。十字钢板和先浇地下墙的钢筋笼焊接在一起,而和后浇墙幅的钢筋笼无任何连接, 这就导致了车站主体结构变形时, 地下墙的接缝成为渗漏的顽疾。特别是车站结构处于高水位的地基环境下, 受环境温度循环变