非瀝青基壓敏反應(yīng)型皮膚式防水卷材在滲漏水整治中的應(yīng)用

彭 奇, 段 旺, 賀添藩, 趙家明, 許 霆

(中建五局第三建設(shè)有限公司，湖南長(zhǎng)沙 410004)

傳統(tǒng)地鐵車站外包防水卷材一般選用HDPE瀝青基自粘防水卷材，其自身存在材料環(huán)保性不強(qiáng)、與混凝土之間難以有效粘貼緊密的問(wèn)題，同時(shí)卷材自身缺乏自保能力，易被鋼筋、模板擠壓破壞及電焊、氣割等明火作業(yè)破壞，一旦卷材滲漏，地下水可沿卷材與結(jié)構(gòu)面之間的空隙竄流，匯積后形成水囊，對(duì)結(jié)構(gòu)混凝土產(chǎn)生了長(zhǎng)期影響，造成結(jié)構(gòu)滲漏點(diǎn)多、面廣，難以治理，需要大量注漿填充，修復(fù)成本極高。

因此提出了非瀝青基壓敏反應(yīng)型皮膚式防水卷材，依托長(zhǎng)沙市軌道交通5號(hào)線土橋站進(jìn)行滲漏水整治，對(duì)材料的構(gòu)造原理進(jìn)行分析以及對(duì)材料固定方式進(jìn)行選擇，結(jié)合實(shí)際工程特點(diǎn)，提出合理高效的施工工藝，整治后對(duì)土橋站進(jìn)行效果評(píng)價(jià)以及經(jīng)濟(jì)分析，得到該材料具有良好的整治效果且性價(jià)比較高，所得研究結(jié)果可為類似工程提供指導(dǎo)作用。

1 工程概況

長(zhǎng)沙市軌道交通5號(hào)線土橋站位于萬(wàn)家麗北路與湘龍路交叉路口，如圖1所示，該位置為地塊相對(duì)低點(diǎn)，下雨后場(chǎng)地積水較為嚴(yán)重，基坑開(kāi)挖后也存在明顯的周邊地下水向基坑匯集的趨勢(shì)；建設(shè)場(chǎng)地主要地層為粉質(zhì)黏土層、圓礫層、卵石層及泥質(zhì)粉砂巖層，地下水主要賦存在圓礫層及卵石層中，并通過(guò)基巖裂隙滲透至泥質(zhì)粉砂巖層中，地下水受周邊地勢(shì)及氣候影響較大。

圖1 土橋站現(xiàn)場(chǎng)站位

土橋站全長(zhǎng)193.6 m，基坑寬度20.7 m(擴(kuò)大端21.5 m)，采用明挖法施工，圍護(hù)結(jié)構(gòu)為鉆孔灌注樁+樁間雙重管旋噴樁止水，由于旋噴樁設(shè)計(jì)樁底只要求深入不透水層(泥質(zhì)粉砂巖)1.5 m，并未深至基底，故圍護(hù)結(jié)構(gòu)在基坑下部基巖裂隙水的控制方面不甚理想，沒(méi)能形成第一道防水屏障，因此對(duì)于車站外包防水層的要求需要有所提高。

針對(duì)土橋站圍護(hù)結(jié)構(gòu)止水設(shè)計(jì)上的不足及傳統(tǒng)防水卷材的弊端，引入了非瀝青基壓敏反應(yīng)型皮膚式防水卷材，在保證車站結(jié)構(gòu)質(zhì)量及防水效果方面，取得了良好的成效。

2 非瀝青基壓敏反應(yīng)型皮膚式防水卷材

2.1 非瀝青基壓敏反應(yīng)型皮膚式防水卷材的構(gòu)造原理

區(qū)別于傳統(tǒng)防水卷材的單層構(gòu)造，非瀝青基壓敏反應(yīng)型防水材料由基材層(HDPE高分子層)、壓敏膠層和有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合增強(qiáng)涂層構(gòu)成，如圖2所示。

圖2 非瀝青基壓敏反應(yīng)型皮膚式防水卷材構(gòu)造

基材層使用了HDPE非瀝青基高分子材料，其表面硬度高，能更有效的抵抗防水基面不平或尖銳凸起物對(duì)卷材造成的破壞，同時(shí)該基材的斷裂伸長(zhǎng)率可達(dá)1 000 %以上(傳統(tǒng)防水卷材為400 %)，并能吸收部分因?yàn)橥饬_擊對(duì)卷材主體的損傷，如澆筑混凝土?xí)r因基面不平整而可能出現(xiàn)對(duì)卷材的物理破壞；因基材層為非瀝青基材料制作，相對(duì)于傳統(tǒng)防水卷材的瀝青基基層對(duì)環(huán)境及地下水生態(tài)更為友好。

壓敏膠層是非瀝青基壓敏反應(yīng)型皮膚式防水卷材的核心構(gòu)造，是“皮膚式”防水實(shí)現(xiàn)的核心技術(shù)。壓敏膠層通過(guò)物理(鎖匙效應(yīng))及化學(xué)(化學(xué)鍵粘結(jié))雙效作用與混凝土結(jié)構(gòu)永久結(jié)合，如圖3所示，結(jié)合后兩種材料的剝離強(qiáng)度可達(dá)3.0 N/mm以上，像是給結(jié)構(gòu)混凝土穿上了一層防水的皮膚衣，有效解決了“竄水”問(wèn)題；同時(shí)壓敏膠層與混凝土之間的壓敏反應(yīng)無(wú)需額外施加作用力，僅通過(guò)正常的混凝土澆筑即可實(shí)現(xiàn)，簡(jiǎn)單、高效。

圖3 非瀝青基壓敏反應(yīng)型皮膚式防水卷材現(xiàn)場(chǎng)剝離試驗(yàn)

有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合增強(qiáng)涂層，如圖3所示，一方面增強(qiáng)了與混凝土結(jié)構(gòu)的鎖匙效應(yīng)，另一方面形成了對(duì)防水卷材主體的保護(hù)作用，能有效抵抗鋼筋、模板對(duì)卷材的擠壓及電焊、氣割等明火作業(yè)破壞，作為底板防水卷材使用時(shí)，甚至可以直接在其表面實(shí)施鋼筋、模板安裝作業(yè)，簡(jiǎn)化施工工序，加快整體進(jìn)度。

2.2 非瀝青基壓敏反應(yīng)型皮膚式防水卷材安裝固定方式選擇

傳統(tǒng)防水卷材一般采用射釘法固定上緣、上部卷材覆蓋釘孔并粘結(jié)的方式安裝，此安裝方式對(duì)基面的平整度要求極高，但卷材大面與基面之間缺少有效的固定方式，實(shí)際實(shí)施過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)卷材因空鼓受混凝土擠壓破損的問(wèn)題；同時(shí)射釘安裝工藝實(shí)際上已經(jīng)破壞了卷材防水的完整性，為后期滲漏水留下了通道，造成了質(zhì)量隱患。

土橋站卷材安裝固定在防水基面模筑混凝土相對(duì)平整度更好的優(yōu)勢(shì)上，考慮非瀝青基壓敏反應(yīng)型皮膚式防水卷材良好的基材層質(zhì)量，引入了隧道EVA塑料板的熔釘固定方案，徹底解決了卷材與基面間缺少連接以及傳統(tǒng)射釘固定需破壞卷材防水效果的問(wèn)題。

2.3 非瀝青基壓敏反應(yīng)型皮膚式防水卷材施工工藝

2.3.1 防水卷材施工工藝流程

底板防水卷材施工工藝流程：防水基面處理→陰陽(yáng)角處理→側(cè)墻位置熔釘安裝→側(cè)墻短幅卷材鋪設(shè)→底板大面卷材連接處理。

側(cè)墻防水卷材施工工藝流程：防水基面處理→陰陽(yáng)角處理→安裝熔釘→卷材鋪設(shè)→卷材連接處理。

2.3.2 防水基面處理

底板防水基面為現(xiàn)澆墊層，設(shè)計(jì)為15 cm厚C20素混凝土。基面不得有鋼筋、鐵絲等突出物存在，否則應(yīng)從根部予以割除，并在割除部位用同標(biāo)號(hào)水泥砂漿覆蓋找平。鋪設(shè)底板防水卷材前，基面上的積水應(yīng)掃除干凈，不得有流動(dòng)明水，否則應(yīng)采取措施將明水堵住后才可繼續(xù)施工。

側(cè)墻防水基面設(shè)計(jì)為10 cm厚C20樁間模筑混凝土，施做時(shí)應(yīng)保證模筑混凝土表面平整度不大于0.2 %，并保證基面清潔，基面上部分因模筑混凝土施工及鋼支撐架設(shè)遺留的尖銳物體應(yīng)提前割除，并采用同標(biāo)號(hào)水泥砂漿覆蓋找平，避免澆注混凝土?xí)r尖銳物體剌破防水卷材。

2.3.3 陰、陽(yáng)角處理

結(jié)構(gòu)陰角主要指在側(cè)墻與底板交界處、側(cè)墻結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)角或轉(zhuǎn)折處的內(nèi)凹部位，陰角處理一般采用1∶2.5水泥砂漿，在轉(zhuǎn)角做成5 cm×5 cm的倒角；結(jié)構(gòu)陽(yáng)角主要指?jìng)?cè)墻結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)角或轉(zhuǎn)折處的外凸部位，陽(yáng)角處理一般采用1∶2.5水泥砂漿將結(jié)構(gòu)直角做成半徑為5 cm的圓弧。陰角及陽(yáng)角處理如圖4所示。

(a)陰角處理

(b)陽(yáng)角處理圖4 陰角及陽(yáng)角處理示意(單位：mm)

2.3.4 熔釘安裝

熔釘采用機(jī)械固定法安裝于模柱混凝土表面(防水基面)，為保證熔釘與卷材的固定效果，要求熔釘固定釘距不大于50 cm，固定釘長(zhǎng)不得小于3 cm，固定釘帽應(yīng)低于熱熔墊表面5 mm，熱熔墊直徑不小于5 cm。熔釘安裝前需在防水基面彈墨線或打入縱橫向基準(zhǔn)熔釘后，再?gòu)纳现料隆幕鶞?zhǔn)熔釘邊向另外一邊的原則大面積安裝熔釘。熔釘安裝如圖5所示。

圖5 熔釘安裝現(xiàn)場(chǎng)

2.3.5 防水卷材鋪設(shè)

防水卷材的鋪設(shè)分為底板卷材鋪設(shè)及側(cè)墻卷材鋪設(shè)兩部分內(nèi)容，其中底板卷材鋪設(shè)遵循“先矮邊墻、后底板、卷材接縫在底板”的原則，側(cè)墻卷材鋪設(shè)則遵循“先下后上、下幅壓上幅”的原則。

2.3.5.1 底板防水卷材鋪設(shè)

底板防水卷材鋪設(shè)時(shí)，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求先在側(cè)墻與底板交界處鋪設(shè)符合設(shè)計(jì)寬度的防水附加層，然后鋪設(shè)矮邊墻部位的卷材，通過(guò)熔釘與卷材間的熱熔連接將側(cè)墻部分卷材固定好，側(cè)墻卷材與底板卷材的接縫設(shè)置在底板位置，相鄰兩幅卷材的接縫應(yīng)錯(cuò)開(kāi)不小于500 mm，矮邊墻卷材及底板卷材在加工時(shí)應(yīng)充分考慮接縫錯(cuò)開(kāi)后相應(yīng)的尺寸；同時(shí)考慮卷材與卷材搭接采用自粘方法，接縫寬度應(yīng)不小于100 mm，故接縫寬度范圍內(nèi)需特殊設(shè)計(jì)為雙面自粘結(jié)構(gòu)，且卷材表面不應(yīng)設(shè)置有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合增強(qiáng)涂層。

2.3.5.2 側(cè)墻防水卷材鋪設(shè)

側(cè)墻防水卷材鋪設(shè)全部采用熔釘固定，施工時(shí)考慮結(jié)構(gòu)分層的高度設(shè)計(jì)單幅卷材的長(zhǎng)度，上幅卷材與下幅卷材接縫處應(yīng)采用沒(méi)有有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合增強(qiáng)涂層的特殊設(shè)計(jì)；卷材鋪設(shè)過(guò)程中需兩人同時(shí)操作，一人負(fù)責(zé)臨時(shí)固定卷材，另一人用熱熔器連接熔釘與防水卷材。熱熔時(shí)需注意對(duì)溫度及熱熔器的控制，不能破壞防水卷材。熔釘固定操作如圖6所示。

圖6 熔釘固定操作現(xiàn)場(chǎng)

同幅卷材間的搭接采用下幅壓上幅，即接縫部位的卷材上幅在迎土側(cè)，下幅在背土側(cè)；同幅卷材、相鄰幅卷材間的搭接采用自粘方式，有效搭接寬度不小于100 mm。

3 非瀝青基壓敏反應(yīng)型皮膚式防水卷材應(yīng)用效果評(píng)價(jià)

雖然受到水文地質(zhì)、地形地勢(shì)及圍護(hù)結(jié)構(gòu)止水設(shè)計(jì)不足的多重因素影響，但通過(guò)非瀝青基壓敏反應(yīng)型皮膚式防水卷材的應(yīng)用，土橋站結(jié)構(gòu)整體防水質(zhì)量?jī)?yōu)良，車站整體在結(jié)構(gòu)封頂初期基本沒(méi)有滲漏點(diǎn)，后期受溫度變化及混凝土自身收縮等因素影響，車站使用卷材防水的11 000 m2結(jié)構(gòu)表面共計(jì)出現(xiàn)滲漏點(diǎn)92處(0.01處/m2)，滲漏類型基本為點(diǎn)狀慢滲。

相對(duì)于同線路使用傳統(tǒng)防水卷材、類似地質(zhì)條件、相同圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的車站結(jié)構(gòu)表面(約17 000 m2)滲漏點(diǎn)723處(0.04處/m2)以及同線路使用傳統(tǒng)防水卷材、砂卵石地層、地下連續(xù)墻圍護(hù)的車站結(jié)構(gòu)表面(約24 000 m2)滲漏點(diǎn)652處(0.03處/m2)，使用了非瀝青基壓敏反應(yīng)型皮膚式防水卷材的土橋站結(jié)構(gòu)平均滲漏點(diǎn)明顯更低，同時(shí)滲漏情況相對(duì)更好，上述兩個(gè)車站的結(jié)構(gòu)滲漏情況以面狀滲流為主，究其原因，防水卷材無(wú)法與結(jié)構(gòu)有效密貼是出現(xiàn)大量面狀滲流問(wèn)題的重要原因之一。

經(jīng)過(guò)對(duì)土橋站及其他兩個(gè)對(duì)比車站進(jìn)行滲漏處理后發(fā)現(xiàn)，使用非瀝青基壓敏反應(yīng)型防水卷材的土橋站滲漏封堵一次成功(未出現(xiàn)復(fù)漏)的點(diǎn)位共計(jì)79處，占比高達(dá)85.87 %；而使用傳統(tǒng)防水卷材的車站滲漏封堵一次成功率僅為18.53 %和30.21 %，結(jié)構(gòu)滲漏部位使用環(huán)氧樹(shù)脂封閉后，原滲漏點(diǎn)周邊又出現(xiàn)新滲漏點(diǎn)的情況較為普遍，說(shuō)明結(jié)構(gòu)與防水卷材之間存在“竄水通道”和“水囊”，在結(jié)構(gòu)封閉無(wú)法徹底治理滲漏的情況下，上述兩個(gè)車站均采用了壁后注漿的措施處理“水囊”，治理費(fèi)用高達(dá)100萬(wàn)元人民幣以上。

4 非瀝青基壓敏反應(yīng)型皮膚式防水卷材應(yīng)用經(jīng)濟(jì)分析

土橋站使用非瀝青基壓敏反應(yīng)型皮膚式防水卷材，雖然自身施工成本相較傳統(tǒng)卷材有所增加，但綜合整體防水質(zhì)量情況及后期滲漏治理費(fèi)用等施工大成本來(lái)看，總體成本還是得到了有效控制。

4.1 使用非瀝青基壓敏反應(yīng)型皮膚式防水卷材成本分析

土橋站使用的非瀝青基壓敏反應(yīng)型皮膚式防水卷材(東方雨虹)單價(jià)為45元/m2，車站施工共計(jì)使用防水卷材11 000 m2，卷材材料成本49.5萬(wàn)元。卷材安裝固定采用熔釘固定，熔釘每個(gè)單價(jià)為0.8元，車站施工共計(jì)使用12 000個(gè)，熔釘材料成本0.96萬(wàn)元，則材料總成本共計(jì)50.56萬(wàn)元；傳統(tǒng)防水卷材市場(chǎng)平均單價(jià)為35元/m2，按土橋站使用總量11 000 m2計(jì)，卷材材料成本38.5萬(wàn)元。傳統(tǒng)防水卷材不考慮熔釘材料成本，則相較傳統(tǒng)防水卷材，土橋站使用非瀝青基壓敏反應(yīng)型皮膚式防水卷材的材料成本共計(jì)增加12.06萬(wàn)元。

4.2 車站滲漏治理成本分析

土橋站結(jié)構(gòu)整體防水質(zhì)量較好，滲漏點(diǎn)相對(duì)更少，結(jié)合一次滲漏封堵成功率較高的情況，車站整體滲漏治理費(fèi)用僅為17.83萬(wàn)元，結(jié)構(gòu)滲漏綜合治理費(fèi)用為16.2元/m2；而同線路、相似地質(zhì)條件、相同圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、使用傳統(tǒng)防水卷材的同線路車站整體滲漏治理費(fèi)用高達(dá)131.09萬(wàn)元，結(jié)構(gòu)滲漏綜合治理費(fèi)用為77.1元/m2，相當(dāng)于土橋站結(jié)構(gòu)滲漏治理節(jié)省費(fèi)用60.9元/m2，車站整體節(jié)省滲漏治理費(fèi)用66.99萬(wàn)元。

綜合上述成本分析結(jié)果來(lái)看，雖然使用非瀝青基壓敏反應(yīng)型皮膚式防水卷材在材料成本上需增加12.06萬(wàn)元，但在后續(xù)結(jié)構(gòu)滲漏治理上可能節(jié)省的費(fèi)用為66.99萬(wàn)元，則總成本節(jié)省54.93萬(wàn)元。

5 結(jié)束語(yǔ)

非瀝青基壓敏反應(yīng)型皮膚式防水卷材在土橋站的應(yīng)用，保證了車站結(jié)構(gòu)整體防水質(zhì)量，切斷了地下水在卷材層與結(jié)構(gòu)間潛在的竄水通道，消除了“水囊”危害，并在后續(xù)滲漏治理上體現(xiàn)了皮膚式防水理念的優(yōu)勢(shì)。非瀝青基壓敏反應(yīng)型皮膚式防水卷材雖然在材料成本上較傳統(tǒng)防水卷材有所增加，但從項(xiàng)目成本的角度來(lái)看，總體成本處于節(jié)約狀態(tài)，值得在同類工程中推廣使用。