城市軌道交通地下通道變形縫防滲漏水技術(shù)優(yōu)化研究

徐世墻

（中鐵十八局集團(tuán)天津國(guó)際工程分公司，天津 300222）

1 前言

城市軌道交通地下通道是城市地下通道“生命線”之一，變形縫是整個(gè)城市軌道交通地下通道比較薄弱的區(qū)域，也是容易出現(xiàn)滲漏情況的區(qū)域。變形縫施工質(zhì)量是決定城市軌道交通地下通道質(zhì)量的重要因素之一，而變形縫處止水帶的施工質(zhì)量又是決定變形縫防滲漏水效果的重要環(huán)節(jié)[1]。本文以沙特某城市軌道交通地下通道工程為例，詳細(xì)分析傳統(tǒng)背貼式橡膠止水帶、鋼邊止水帶、橡膠止水帶冷接法存在的問(wèn)題，通過(guò)相關(guān)優(yōu)化技術(shù)，有效做好防水工序，妥善解決地下通道基坑回填后及地下通道運(yùn)營(yíng)期內(nèi)出現(xiàn)的滲漏水問(wèn)題。

2 工程概述

2.1 工程概況

沙特某城市軌道交通地下通道長(zhǎng)度約4 km。由于工程所在地的地質(zhì)情況不佳，沙土層分布廣，透水性較強(qiáng)，而且地下水位較高，對(duì)城市軌道交通地下通道結(jié)構(gòu)整體防水性提出了較高的要求。地下通道結(jié)構(gòu)寬度為600 cm，結(jié)構(gòu)高度為450 cm。地下通道頂部覆土的厚度為12 m，基坑最深的深度為20 m。

2.2 防水重難點(diǎn)

該地下通道項(xiàng)目的設(shè)計(jì)防水等級(jí)是二級(jí)，地下通道主體結(jié)構(gòu)的施工縫和變形縫是結(jié)構(gòu)防水中的重中之重。為確保防水效果，需優(yōu)化地下通道混凝土配合比，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)自身防水[2]，另外采取有效防水舉措。地下通道主體結(jié)構(gòu)防水技術(shù)措施詳見(jiàn)表1。

表1 地下通道主體結(jié)構(gòu)防水技術(shù)措施

3 背貼式橡膠止水帶優(yōu)化

3.1 傳統(tǒng)施工方法弊端

背貼式橡膠止水帶在地下通道側(cè)墻和頂板處不容易固定，理由如下。

（1）由于背貼式橡膠止水帶齒口面朝里，光面與外模板緊貼，在澆筑混凝土之前，沒(méi)有穩(wěn)定的固定面或固定點(diǎn)。

（2）由于橡膠止水帶防水性的特殊要求，每一環(huán)的變形縫務(wù)必保持完整，不能夠進(jìn)行分割和分段，不能實(shí)現(xiàn)打孔固定或分段固定。

（3）由于背貼式橡膠止水帶通常安裝在模板的內(nèi)側(cè)，所以傳統(tǒng)夾具對(duì)于背貼式橡膠止水帶沒(méi)有“用武之地”[3-4]。

基于以上原因，在工程實(shí)踐中，背貼式橡膠止水帶在側(cè)墻和頂板端位置的安裝不能達(dá)到理想效果。在側(cè)墻安裝的背貼式橡膠止水帶缺乏橫向的固定和縱向的壓實(shí)措施，相當(dāng)于被簡(jiǎn)單放置在模板中，導(dǎo)致止水帶與混凝土之間貼合不緊密、橫向存在偏角、容易被埋進(jìn)混凝土中。安裝在頂板的背貼式橡膠止水帶，由于主體結(jié)構(gòu)工期較長(zhǎng)，穿越一年四季，季節(jié)的不同導(dǎo)致混凝土凝結(jié)時(shí)間不同，背貼式橡膠止水帶壓實(shí)時(shí)易存在空洞，齒口和混凝土之間也可能存在縫隙。這些弊端都會(huì)影響地下通道主體結(jié)構(gòu)的防水質(zhì)量，特別是橡膠止水帶齒面和混凝土之間存在縫隙時(shí)易引起蓄水，降低止水效果。

3.2 技術(shù)改進(jìn)措施

經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，設(shè)計(jì)出一種容易操作且有效的背貼式橡膠止水帶固定工藝。通過(guò)借鑒類(lèi)似鋼筋加工時(shí)建筑結(jié)構(gòu)矩形箍筋的結(jié)構(gòu)形式，將鋼筋拼接加工成一個(gè)可以嵌入橡膠止水帶中的矩形內(nèi)撐環(huán)結(jié)構(gòu)。矩形箍筋的主要功能是達(dá)到斜截面抗剪強(qiáng)度，以及對(duì)主鋼筋位置進(jìn)行固定。同時(shí)，還可使設(shè)計(jì)的矩形環(huán)對(duì)背貼式橡膠止水帶形成支撐，將橡膠止水帶與模板進(jìn)行有效固定[5]。

由于增設(shè)的矩形內(nèi)撐環(huán)需要固定點(diǎn)，而背貼式橡膠止水帶安裝在變形縫處，本項(xiàng)目主體結(jié)構(gòu)以變形縫為界，進(jìn)行分段施工。在前段施工時(shí)，止水帶的一半外露在結(jié)構(gòu)外，另一半埋在模板結(jié)構(gòu)里。因此，按照實(shí)際工況，對(duì)于位置相同的施工縫采取在兩環(huán)分開(kāi)進(jìn)行固定的方式，一環(huán)在結(jié)構(gòu)外側(cè)進(jìn)行設(shè)置，借助背貼式橡膠止水帶、模板以及矩形內(nèi)撐環(huán)進(jìn)行連接；另一環(huán)通過(guò)搭接點(diǎn)與結(jié)構(gòu)鋼筋連接，以提供支撐力，如圖1所示。在后段施工時(shí)，把夾具去掉，選取前段結(jié)構(gòu)內(nèi)相同的固定方式，在地下通道內(nèi)主體結(jié)構(gòu)鋼筋上進(jìn)行連接，如圖2所示。

圖1 澆筑入混凝土內(nèi)的矩形內(nèi)撐環(huán)固定形式

圖2 未澆筑入混凝土內(nèi)的矩形內(nèi)撐環(huán)固定形式

實(shí)踐證明，這種優(yōu)化工藝極大提升背貼式橡膠止水帶安裝質(zhì)量，特別是可以規(guī)避存在縱向偏角的弊端，提高施工縫防滲水功能。另外，該工藝成本投入不大，操作性強(qiáng)。

3.3 進(jìn)一步優(yōu)化建議

前面闡述的優(yōu)化舉措是在不改變背貼式橡膠止水帶材料自身結(jié)構(gòu)的前提下進(jìn)行。變形縫橡膠止水帶轉(zhuǎn)角施工比較繁瑣，經(jīng)過(guò)優(yōu)化，變形縫橡膠止水帶專(zhuān)門(mén)配置直角配件，如圖3所示。

圖3 橡膠止水帶直角配件

另外，主體結(jié)構(gòu)每單環(huán)通常只使用1 根橡膠止水帶即可。因此，專(zhuān)門(mén)定制的四直角無(wú)開(kāi)口橡膠止水帶值得推廣，如圖4所示。

圖4 帶四角固定點(diǎn)的定制直接橡膠止水帶

按照施工的實(shí)際情況，為便于將止水帶在模板外面進(jìn)行固定，同時(shí)便于其安裝和貼合，將止水環(huán)帶四角部分橡膠朝反方向進(jìn)行延伸，待完成結(jié)構(gòu)的澆筑和硬化后再將延伸部分割除掉。該新型止水帶具有下列優(yōu)點(diǎn)。

（1）由于專(zhuān)門(mén)定制的閉環(huán)止水帶沒(méi)有開(kāi)口，止水防水效果增強(qiáng)。

（2）通過(guò)增設(shè)直角外固定端，便于將側(cè)墻及頂板的止水帶固定在模板上，方便施工，節(jié)約施工時(shí)間。

（3）采用直角止水帶有效規(guī)避橡膠帶在矩形結(jié)構(gòu)外側(cè)安裝時(shí)防水效果不佳的弊端，確保防滲功能。該優(yōu)化工藝經(jīng)實(shí)踐，防水效果良好，值得推廣。

4 鋼邊止水帶安裝問(wèn)題及解決策略

4.1 傳統(tǒng)鋼邊止水帶現(xiàn)狀

鋼邊止水帶是變形縫鋼邊止水帶比較重要的防水材料之一，然而在工程實(shí)踐中，一些設(shè)計(jì)和安裝因素會(huì)降低鋼邊止水帶的止水功能：一是由于鍍鋅鋼邊表面比較光滑，容易從混凝土分離出來(lái)；二是傳統(tǒng)的鋼邊止水帶寬度通常只有35 cm 左右，尺寸比較小，導(dǎo)致鋼邊止水帶兩邊與混凝土的接觸面積不大，防水通道不夠?qū)挸ǎ鐖D5所示；三是存在安裝不規(guī)范的通病，施工標(biāo)準(zhǔn)化程度不高；四是鋼邊止水帶橡膠部分為生膠，韌性不強(qiáng)，很容易出現(xiàn)撕裂現(xiàn)象。

4.2 新型防移位鋼邊止水帶

為實(shí)現(xiàn)更好的防水效果，通過(guò)反復(fù)實(shí)踐和優(yōu)化，定制出新型鋼邊止水帶，新舊鋼邊止水帶如圖5、圖6所示。具體優(yōu)化設(shè)計(jì)內(nèi)容[6]如下。

圖5 舊式止水帶中間內(nèi)圓外圓設(shè)計(jì)

（1）新型鋼邊止水帶寬度從常規(guī)的35 cm 擴(kuò)大為40 cm，從而擴(kuò)大鋼邊止水帶和混凝土之間的結(jié)合面積，不僅有效防止變形，而且有效降低被撕裂的風(fēng)險(xiǎn)。將中間部?jī)?nèi)圓外圓的形式改為內(nèi)圓外方的形式，利于進(jìn)行安裝和定位。

（2）將3 道約3 mm×3 mm 的凸條設(shè)置在新型鋼邊止水帶橡膠部分兩邊，如圖6所示。通過(guò)設(shè)置凸條，提高橡膠與混凝土之間結(jié)合強(qiáng)度。

圖6 新型止水帶中間內(nèi)圓外方設(shè)計(jì)

（3）新型鋼邊止水帶鋼邊開(kāi)孔，孔徑約1.5～2 cm（Φ15～20 mm），雙排孔錯(cuò)開(kāi)布置，如圖7白色方框所示。所開(kāi)圓孔用于安裝時(shí)與地下通道結(jié)構(gòu)鋼筋緊密相連，另外還能兼做止水帶下部混凝土振搗情況的觀察孔，混凝土硬化達(dá)到一定強(qiáng)度后，能發(fā)揮其鉚固作用，有效避免鋼邊止水帶被輕易抽出，也防止其位移。

圖7 新型鋼邊開(kāi)孔鋼邊橡膠止水帶

（4）橡膠部分采用熟膠作為原材料，彈性變形比較大，抗撕裂性更強(qiáng)。

4.3 止水帶安裝質(zhì)量控制

在正式安裝新型防移位鋼邊止水帶前，務(wù)必做好止水帶的驗(yàn)收和日常管理。首先，在施工現(xiàn)場(chǎng)安裝前務(wù)必確保止水帶通過(guò)試驗(yàn)檢驗(yàn)合格。其次，為確保防水效果，止水帶切勿在陽(yáng)光下暴曬，且不能有磨損。另外，禁止安裝已出現(xiàn)嚴(yán)重變形的鋼邊橡膠止水帶。

為增強(qiáng)地下通道變形縫處的防滲水功能，新型鋼邊止水帶采取以下科學(xué)的安裝方式。

（1）將鋼筋彎鉤與新型鋼邊止水帶鋼邊開(kāi)孔有效連接，并與結(jié)構(gòu)鋼筋進(jìn)行焊接，確保新型鋼邊止水帶和鋼筋網(wǎng)形成一個(gè)有效整體，焊接間距大約為50 cm。

（2）安裝好新型鋼邊止水帶以后，需要認(rèn)真檢查，確保其連接牢固，滿足要求。

（3）完成新型鋼邊止水帶安裝以后，必須做好成品保護(hù)，不能出現(xiàn)彎折以及浸泡情況。

4.4 優(yōu)化效果

鋼邊止水帶安裝完成3 個(gè)月后，地下通道試驗(yàn)段完成主體施工而且進(jìn)行基坑回填，在經(jīng)歷多次雨水沖刷后，變形縫安裝新型鋼邊止水帶后的防水效果優(yōu)于傳統(tǒng)鋼邊止水帶。

5 橡膠止水帶熱接法施工工藝優(yōu)化

5.1 優(yōu)化方式

傳統(tǒng)熱接法操作工藝繁瑣，施工存在一定難度，不利于現(xiàn)場(chǎng)施工。為確保焊接接頭保持平順而且牢固，提高防水性，通過(guò)反復(fù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，對(duì)熱接法設(shè)備和施工工藝展開(kāi)升級(jí)優(yōu)化，研究出新型操作方便、工序簡(jiǎn)單的止水帶熱熔連接裝置，該裝置重量十分輕巧，容易安裝[7-8]，如圖8所示。

圖8 熱熔連接施工簡(jiǎn)圖

現(xiàn)場(chǎng)使用止水帶生產(chǎn)廠家提供的設(shè)備，借助千斤頂對(duì)止水帶進(jìn)行緊固。起初，控制箱和焊接設(shè)備連為一體，由于場(chǎng)地狹隘，不便于施工。通過(guò)對(duì)設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化，將相對(duì)固定的控制箱和經(jīng)常移動(dòng)的焊接設(shè)備分開(kāi)，讓設(shè)備具有更靈活的操作性。用除塵鼓風(fēng)機(jī)將接口范圍內(nèi)10 cm 區(qū)域內(nèi)的膠料清除干凈。將頂層硫化機(jī)夾板蓋上以后，借助千斤頂進(jìn)行緊壓處理。通過(guò)對(duì)設(shè)備及施工技術(shù)的優(yōu)化，不僅使施工更加便捷，而且確保接頭強(qiáng)度，提高施工效率，詳細(xì)施工流程詳見(jiàn)圖9。

圖9 熱熔連接施工簡(jiǎn)圖

5.2 質(zhì)量控制要點(diǎn)

（1）鋼邊搭接長(zhǎng)度保持在5 cm 左右。

（2）必須確保完成凝固以后，才能開(kāi)始硫化施工。

（3）對(duì)所有施工人員務(wù)必開(kāi)展崗前培訓(xùn)，培訓(xùn)合格以后才能上崗施工。

（4）必須對(duì)熱接器加熱時(shí)間和加熱溫度進(jìn)行有效控制，通常以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定的加熱時(shí)間和溫度作為參照。

（5）熱硫化操作時(shí)，通過(guò)千斤頂小心施壓。

5.3 應(yīng)用效果

采用傳統(tǒng)冷接法技術(shù)，每個(gè)搭接的接頭長(zhǎng)度至少為3 cm，通過(guò)優(yōu)化的熱接法，只需將切口接頭進(jìn)行對(duì)接，每個(gè)接頭通常節(jié)省25 mm 長(zhǎng)的止水帶，按照材料單價(jià)65 元/m（不含運(yùn)費(fèi)）計(jì)算，如果每20 m 距離需要一個(gè)變形縫，1 000 m 可以節(jié)省橡膠止水帶材料費(fèi)用約812.5 元，另外還可降低后期維修補(bǔ)漏的成本。

6 結(jié)語(yǔ)

為增強(qiáng)沙特某城市軌道交通地下通道變形縫防滲能力，通過(guò)采用雙矩形內(nèi)撐環(huán)極大方便背貼式橡膠止水帶的固定，規(guī)避傳統(tǒng)背貼式橡膠止水帶不容易固定、在矩形結(jié)構(gòu)外側(cè)安裝防水效果不佳等缺陷；通過(guò)安裝新型鋼邊止水帶，采用加寬寬度、增設(shè)凸條、在鋼邊開(kāi)孔等措施，提高橡膠與混凝土之間結(jié)合強(qiáng)度，防止鋼邊止水帶側(cè)移，提高防水效果；通過(guò)優(yōu)化熱接法設(shè)備及熱接技術(shù)，不僅簡(jiǎn)化操作，有效加快工作效率，確保防滲功效，極大降低城市軌道交通地下通道的維護(hù)成本以及運(yùn)營(yíng)成本，提高工程質(zhì)量，為類(lèi)似地下通道項(xiàng)目提供切實(shí)可靠的經(jīng)驗(yàn)借鑒。