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隧道及地下工程防水堵漏施工工法

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  在地下工程中,由于设计不周、构造处理不当、选材不良、施工质量不好、地基下沉以及人为或自然灾害等引起工程附近水文地质的改变等因素,导致正在施工或已竣工的工程,发生渗漏水的现象,是比较常见的。

  地下工程渗漏水的危害:

  1、地下工程渗漏水,会使钢筋混凝土内部存在的氢氧化钙溶失,PH值变小,容易导致混凝土结构中的钢筋发生锈蚀,并会加快结构混凝土的碱骨料反应,从而影响到结构安全,缩短了工程的使用年限。

  2、地下工程渗漏水,会失去它的使用功能。如人员长期在潮湿的环境中工作或生活容易发生氡污染,将会影响到身体健康乃至丧失劳动能力;若用于储存物资,则会使物资受潮乃至腐烂变质或失效。

  3、地下工程的渗漏,须常年采用机械排水和使用抽湿机或用吸湿剂除湿,均会造成能耗损失,成本飙升。

  4、输水隧道发生渗漏,不但会使输水量流失,提高输水成本,而且会使隧道周围的土壤坍塌,形成空洞,危及输水隧道的结构安全。

  因此,开展特种地下工程渗漏水治理技术的调研、分析、研究提出可行的实施方案,进行工程应用,是具有重大的现实意义的一项工作。在用盾构法施工中,由钢筋混凝土管片(衬砌)拼装而成的隧道,由于各种原因造成管片的渗漏水,为保证隧道工程的质量,就必须进行防水堵漏处理。隧道防水堵漏,从理论和实践上总结了近30年来隧道堵漏经验。该工法在上海地铁一号线区间隧道、延安东路越江隧道、打浦路越江隧道、金山石化总厂进排水隧道等大型工程上得到应用,达到了止水、防水的目的,取得了较好的社会效益和经济效益。该工法中水溶性聚氨酯注浆材料,获得建设部科技进步三等奖。

  1特点

  1.1防水堵漏工法能有效解决地下工程中混凝土结构的接缝、施工缝、变形缝、蜂窝麻面及混凝土收缩裂缝等渗漏水、止水、防水效果显著。

  1.2防水堵漏工法简单有效,设备体积小巧,不受施工场地大小限制。

  1.3防水堵漏工法中目前所用的注浆材料、嵌缝材料,例如油溶性及水溶性聚氨酯灌浆材料,821BF遇水膨胀橡胶,888膨润土嵌缝胶等,都已达到国内先进水平,有的已达到国际水平。

  1.4防水堵漏工法中,利用特殊的、材料可对混凝土裂缝进行补强,尤其对大面积浇捣的混凝土收缩而产生的细小裂缝也能进行防水堵漏处理。

  2适用范围

  适用于各种地下工程的防水、堵漏施工,如人防地下室、地下通道、地下车库等工程的防水堵漏。

  3工艺原理

      防水堵漏工法所采用的基本原理是化学灌浆。化学灌浆就是利用手工或机械手段,在压力作用下,将特制的化灌材料灌入到建筑物结构裂隙中,使灌浆材料在裂隙中凝固,以达到充填裂隙和止水的目的。对贯穿裂缝,可采取封缝、埋管、化灌的方法处理。对非贯穿裂缝,因闭气的关系,难以将浆液灌到裂缝的尖顶区,从而不能消除该尖端区所形成的应力集中区,故处理中应周密考虑各种因素,提高浆液的充填率。对于温度裂缝,考虑到混凝土建筑对气温的“滞后效应”,一般选择在混凝土体温度的低点进行灌浆处理,效果较好。

  4施工工艺

  4.1柔性防水堵漏施工工艺防水施工工艺分为割缝、剔槽、打磨、刷涂料几步。

  4.1.1切割与剔槽根据设计要求,先用切割机在管片接缝两侧切割,然后用冲击电钻剔槽,再辅以人工精修成5cm深的沟糟。

  4.1.2基面处理基面处理采用两种方法。明显渗漏水部位采用凿孔注浆堵水(注浆材料为丙凝浆液或水溶性聚氨酯),其他部位渗水采取快凝水泥封堵。快凝水泥SH外渗剂与425#普通硅酸盐水泥按比例混合,或用双快水泥。然后进行封堵。水泥凝结时间调节在2min左右。

  4.1.3打磨在管片接缝两边约20cm宽距离内,用湿工磨光机打磨。去掉凹凸不平杂物、浮尘等。打磨露出新鲜平整混凝土基面,为下一步涂涮防水涂料打下基础。

      4.1.4嵌缝把配合好的851焦油聚氨酯密封膏或888膨润土嵌缝胶、FUP聚氨酯密封系列止水材料,嵌入修好的沟槽内,填至管片表面平整为止。嵌缝完毕还应以刮刀压刮,以增强密封膏与混凝土的粘结。

  4.1.5涂刷防水涂料层为保护嵌填料和加强管片接缝的防水能力,在接缝两侧涂刷2~3层柔性防水涂料。防水涂料成膜厚度应保持在2mm,涂刷时应注意形成整体防水胶膜,可采用刮刀或毛刷满涂均匀:也可用氯丁乳胶聚合物砂浆作外防水层。嵌缝及涂刷防水涂料层应在无渗水、干燥情况下进行。

      4.2柔刚结合防水堵漏工艺柔刚结合防水堵漏工艺程序为:打毛、切割、剔槽;抽管、嵌缝、抹面、注浆。

  4.2.1凿毛、割缝、剔槽凿毛;在管片接缝两侧,各宽20cm,人工用剁斧凿毛,露出新鲜混凝土基面并使其粗糙,为增强刚性抹面与混凝土的良好粘结打下基础。割缝、剔槽;用日产金刚石锯片混凝土切割机切割,切割宽度4~5cm,沟深5~6cm,然后用冲击电钻剔槽,最后用电铲和人工精修成5~6cm深的沟槽。4.2.2抽管采用φ14mmPVC胶管作模,双快水泥或其他快凝水泥压管封缝,进行抽管作业,最后留出引水注浆管。

  4.2.3嵌缝材料可选用:(1)环氧煤焦油涂料(底胺和密封膏)(2)851焦油聚氨酯涂料(3)TPC聚氨酯密封系列止水材料嵌缝;先用钢丝刷和毛刷清理掉沟槽和两侧的浮灰、泥土,然后嵌入缝材料(施工中按各种嵌缝材料的施工工艺进行),要求嵌填后反复挤压至密实,在嵌缝材料固化过程中最好用刮刀或人工按压两遍,以使粘结更好。

  4.2.4抹面抹面防水可按五层抹面防水做法实施。也可采用氯丁胶聚合物砂浆抹面。抹面完成后要浇水养护3~4天。

  4.2.5注浆首先用手掀式注浆泵向引水管压水,然后再压注水溶性聚氨酯浆液(或其他化学灌浆材料)。待浆液固化后,用小刀割掉预埋引水管,再用双快水泥封闭。

  5防水堵漏材料

  5.1封缝材料目前防水堵漏施工中所采用的封缝材料有以下几种(1)525#普通硅酸盐水泥加SH水泥外掺剂(2)双快水泥(3)特速硬(4)525#普通硅酸盐水泥加防水浆(5)525#普通硅酸盐水泥加水泥速凝剂(红星一号、水玻璃、氯化钙等等)

  5.2嵌缝材料(1)上隧牌851焦油聚氨酯涂料(2)TPU聚氨酯双组份密封胺(3)TPU聚氨酯止水腻子(4)888膨润土聚氨酯嵌缝膏(5)环氧煤焦油嵌缝材料

  5.3化学灌浆材料化学灌浆材料种类繁多,但在选择时,应考虑以下要求:

  5.3.1化学灌浆材料的可灌性、凝胶时间可以按需要调节。

  5.3.2化学灌浆材料固化后收缩小,与混凝土粘结性能要好。

  5.3.3化学灌浆材料固结体有一定抗压抗拉强度,耐久性、稳定性好。

  5.3.4化学灌浆材料来源丰富,毒性小,对环境污染少。

  5.3.5化学灌浆材料操作安全、方便,压注设备简单。目前采用的化灌材料有:

  5.3.5.1丙凝灌浆材料。由主剂丙烯酰胺、交联剂甲撑双丙烯酰胺、氧化剂硫化亚铁、还原剂过硫酸胺及水,按一定比例配合而成。

  5.3.5.2水溶性聚氨醌。

  5.3.5.3油溶性聚氨酯,注浆时还需加入适量发泡灵、三乙胺有机锡等材料,以调节其发泡时间和凝固体的性能。

  5.3.5.4环氧树脂灌浆材料,由环氧树脂、稀释剂、固化剂、增韧剂、亲水剂等组成的灌浆材料。

  5.4外层防水材料(外涂层)(1)氯丁乳胶聚合物砂浆(2)851焦油聚氨酯防水涂料(黑色和各种彩色)(3)普通硅酸盐水泥加外掺剂外防水层的施工一定要基面干燥。

  6质量要求

  防水堵漏质量首先要满足委托方要求,各种具体防水堵漏要求,要根据具体情况分析决定,但基本上达到所堵漏的范围应无渗漏水。大型的隧道、地下车站、泵站等防水堵漏经施工后的渗漏量应符合“防水工程”所规定的渗漏量,例每昼夜每平方米允许渗漏多少升。施工中要及时做好隐蔽工程验收工作。

  7机械设备

      冲击电锤、冲击电钻;空气压缩机、风镐、齿轮注浆泵、仿日手掀泵、手压泵、涂料搅拌机;五金工具(钢丝钳、活络扳手、钢锯、管钳、榔头、钢凿等)、泥工工具(泥板、刮刀等)。

  8施工安全

  应遵守上海市劳动局、上海市建委、上海市局等有关安全规定,并做到以下安全措施;

  8.1施工人员上岗工作应戴好安全帽、防护手套、穿好防护鞋。

  8.2凿除混凝土和进行化学灌浆时应加强现场通风。

  8.3应有专门的技术管理人员保管化灌材料和配制化灌浆液。

  8.4在进行聚氨酯灌浆时,操作人员应戴好防护眼镜以防止浆液溅入眼睛内。8.5搭建脚手架要符合有关安全规定,高空作业要戴好安全带。

  9劳动组织

  以小型施工队为好,通常由5~8名施工人员组成。其中需配备1名中等专业技术人员,进行灌浆材料的配制。施工小队中还应配有电工、机修工各1名,整个施工队由队长负责。

  10效益分析

  10.1隧道防水堵漏工法社会效益

  l0.1.1通过对隧道的防水堵漏施工,减少隧道内或地下工程中渗漏水,保证隧道质量,保护装饰层,延长了使用寿命。

  10.1.2经防水堵漏处理后的隧道地下工程可以充分发挥其作用,例如原来因渗水而不能使用的地下工程,经堵漏处理后就可以充分利用起来发挥其作用。例如可开设地下商场、旅游停车库、仓库、娱乐场、变电站等,发挥其社会效益。10.2隧道防水堵漏工法经济效益隧道防水堵漏施工,只要加强管理,重视质量、安全,就能取得较好的施工利润和经济效,利润一般可达10%~20%。

  11工程实例

  11.1打浦路越江隧道防水堵漏上海黄浦江打浦路越江隧道是我国采用盾构法建造的第一条水底公路隧道,1965年建造,1970年通车,全长2736m,属单管双车道隧道。造成隧道漏水的原因是;

  11.1.1上海市地下水位普降,形成江中段与江岸段沉降不均匀,引起了隧道变形,使管片接缝开裂漏水。

  11.1.2长期动载作用,使接缝中刚性环氧煤焦油涂料震裂。

  11.1.3管片接缝用的是环氧煤焦油涂料,该涂料是属刚性防水材料,不适合隧道变形要求。

  11.1.4隧道建造中,油泥在管片表面没清除完,造成涂料粘结性能降低。

  11.1.5靠近三号井附近地表面,堆集大量预制管片。2号井与1号井之间有一公园,园内有一土山。长期受压,造成负载下隧道变形。隧道渗漏水量达250m3/d左右。1990年,对此隧道进行防水堵漏处理,施工中采用的是柔刚结合的方案。所用的嵌缝材料为环氧煤焦油涂料和851焦油聚氨酯涂料,采用的灌浆材料有丙凝、水溶性聚氨脂、油溶性聚氨酯、水泥——水玻璃浆液等,采用的封缝材料是普通525#硅酸盐水泥加SH水泥外掺剂或双快水泥。经过4个月堵漏施工,达到止水防水的目的。

  11.2上海地铁一号线漕宝路地铁车站、上体馆车站的防水堵漏施工

  漕宝路地铁车站和上体馆地铁车站,长达240m,分上、下两层。现侧墙、顶板产生混凝土收缩裂缝而引起渗漏水。采用防水堵漏工法进行处理,每个车站约处理2000m左右的渗漏水缝。经验收质量达优良,止水率达99.9%,得到地铁总公司的好评。

  11.3人民广场地下变电站防水堵漏施工人民广场地下变电站是圆桶形钢筋混凝土结构,直径为60m,深约20m。由于混凝土收缩产生裂缝渗漏水,同样采用防水堵漏工法进行施工,共处理1000多m得渗水缝,质量达到了优良。