預鋪反粘防水卷材外防內貼法在工程中的應用

董朝陽,周千帆,羅興國,朱翔凌,羅 濤,呂錫鼎

(中建宏達建筑有限公司,北京 100075)

1 工程概況

天津中信城市廣場三期B地塊項目位于天津海河東路毗鄰2條主干道。建筑面積約為37萬m2,地下4層,基礎埋深20m,屬于深基坑危大工程。該項目鄰河而建,采用圍護樁、地下連續墻混合式圍護結構,輔以混凝土圍檁、混凝土支撐、鋼管撐等支撐方式。地下結構防水面積約為8萬m2。

該項目屬沿河商業建筑,地處市中心城區繁華地段,緊鄰海河,周邊建筑物密集,建筑輪廓線距紅線距離短。鑒于項目特性,采用垂直開挖方式進行基礎施工。

2 工程難點分析

因基坑外側采用圍護樁及地下連續墻混合式圍護結構,外部基本無作業空間,故地庫外墻考慮使用單側支模方式進行施工(見圖1)。結合現場外墻防水基層面不平整現狀,要求防水卷材具有一定延展性、耐水隔水性、溫度穩定性、材質抗滑移力學等性能。在項目原設計圖紙中,外墻防水采用水泥基滲漏結晶防水涂料+鋼筋混凝土內摻水泥基滲透結晶型防水涂料形成的結構自防水側墻施工工藝。該工藝無法滿足項目基坑垂直開挖的地下側墻對防水結構的施工要求。因此“全包式”“預鋪反粘式”“外防內貼式”地下結構側墻防水施工理念應運而生。項目樁間土砌筑擋土墻后防水基層情況如圖2所示。

圖1 項目單側支模外墻防水基層情況

圖2 項目樁間土砌筑擋土墻后防水基層情況

3 新型HDPE合成高分子防水卷材設計思路

在施工地下室基礎階段,傳統卷材會伴隨墊層下沉,導致防水層與結構底板脫離,形成空腔,從而造成基礎底板迎水面四處竄水,防水層整體失效的現象。地庫外墻防水施工操作空間小,且基層面不平整,無法按設計要求的防水材料進行底板和外墻防水施工。傳統防水卷材施工弊病如圖3所示。

圖3 傳統防水卷材施工弊病

受限于基礎底板和外墻的各種因素,防水層應具備的特點為:①與墊層不粘連,與底板向上滿粘;與外墻基層面貼合,與外墻混凝土面向內反粘;②工人施工時不粘腳,方便工人在卷材上行走,綁扎鋼筋等;③澆筑完成基礎和外墻混凝土后,卷材與基礎底板及外墻面粘接性能好,能形成整體防水系統;④材料耐穿刺,受到外力作用時不宜破裂,能承受一定荷載、應力變化;⑤卷材在被水浸潤后,防水性能長期保持不變。根據項目特性,理論上需從提升防水卷材抗撕裂、耐穿刺、伸長率等性能滿足該項目防水施工要求。

針對工程特點,擬采用如下技術措施保證防水系統整體穩定性。

1)對支護墻進行抹面找平處理(保證豎向平整),以消除曲面沉降剪切破壞。

2)采用機械固定措施(金屬墊片、壓條及耐腐蝕螺釘),點式加強防水系統與支護墻的結合(掛鋪固定),保證系統抗混凝土澆筑振搗損傷性能。

3)采用反粘法施工,保證防水系統與后澆混凝土的結合,防止發生竄水現象。

4 HDPE卷材組成成分及材料性能

基礎防水工程采用新型HDPE合成高分子防水卷材(簡稱“HDPE卷材”),包含P類塑料類、R類橡膠類、PY改性瀝青類3種。HDPE預鋪反粘卷材屬于P類塑料類,HDPE即為高密度聚乙烯。HDPE預鋪反粘卷材由3層構成:下層為HDPE高密度聚乙烯片材(厚度通常為0.9mm),中層為熱熔壓敏膠層(厚度約為0.3mm),上層為防粘顆粒層(不計入卷材厚度)。施工時,應使覆砂面朝向混凝土結構層。HDPE預鋪防水卷材與混凝土結合方式主要有物理層面和化學層面。HDPE卷材表面石英砂顆粒層與混凝土水泥漿形成凸凹咬合面從而形成物理結合層。HDPE卷材中間層熱熔壓敏膠在壓力下與混凝土溶液發生一定當量的化學反應,從而形成化學結合層。化學反應方程式為:Ca(OH)2+2CH2=CH-COOH→(CH2=CH-COO)2Ca+2H2O。生成的丙烯酸鈣鹽與混凝土中的鈣離子(Ca2+)發生絡合形成新的化學鍵,牢固地粘附在混凝土表面。這是與混凝土表面粘接強度大于膠層自身內聚力的原因。不同卷材對比如圖4所示。

圖4 不同卷材對比

HDPE卷材與砂面SBS卷材后澆剝離試驗結果表明,HDPE卷材在1.0MPa壓強下開始滲水,砂面SBS卷材在0.3MPa壓強下開始滲水。根據試驗結果可知,HDPE卷材與混凝土的結合更牢固。HDPE卷材性能測試如表1所示。

表1 HDPE卷材性能測試

由表1可知:

1)拉伸性能 膜斷裂伸長率橫向為845%,縱向為685%;拉力橫向為 1 002N/50mm,縱向為 1 010N/50mm; 拉伸強度橫向為26.4MPa,縱向為27.0MPa。卷材間(搭接邊)剝離強度浸水處理為0.9N/mm。

2)熱老化性能 伸長率保持率橫向為107%,縱向為105%;拉力保持率橫向為96%,縱向為105%。膠層-23℃,無裂紋。

3)不透水性能 卷材在0.3MPa壓力下,120min,無透水現象。

4)抗竄水性(水力梯度) 0.8MPa/35mm,4h不竄水。

5)耐熱性能 80℃下,2h,卷材無滑移、流淌、滴落。

通過HDPE卷材與傳統卷材撕裂試驗及材料各項性能試驗結果對比(見表2),最終選用HDPE卷材作為本工程基礎及外墻防水施工主要材料。

表2 HDPE卷材與傳統卷材性能對比

5 HDPE卷材施工控制要點

高分子自粘膠膜防水卷材與基礎底板墊層采用空鋪施工工藝,在已處理過的基層面上,按卷材尺寸,留出搭接縫寬度,卷材長邊搭接寬度≥70mm,短邊采用對拼粘接施工做法,按卷材標注的基準線進行卷材大面鋪貼施工。

5.1 樁頭部位防水處理

根據樁身結構密實情況,若有破損部位先進行修補,然后采用水泥基滲透結晶型防水涂料+聚氨酯防水涂料或密封膠的復合防水做法。樁頭基層潮濕時,卷材收頭采用聚合物防水砂漿密封處理(見圖5)。

圖5 樁頭部位防水處理節點

5.2 陰陽角細部處理

平立面交接處無需做防水附加層,承臺基坑陰陽角(此處陰陽角指三維交叉部位)在防水層施工中,數量諸多,是防水層薄弱部位之一。該處通常做法是由施工作業人員現場裁剪和安裝,利用裁剪好的防水卷材在相應部位進行處理(見圖6)。

圖6 陰陽角細部處理

5.3 承臺及集水井部位防水層機械固定

在距卷材邊緣10～20mm內,每隔400～600mm(或依據設計規定)進行釘壓固定,根據基層平整情況,可在適當部位增加固定點(見圖7)。揭開搭接邊緣部分隔離膜,進行長邊搭接,搭接寬度≥70mm(蓋住固定釘,完成后表面應無明釘),利用壓輥壓實立面搭接邊重疊部分,確保卷材完全粘結并粘牢。

圖7 承臺及集水井部位防水層細部處理

短邊搭接寬度為80mm,采用對拼粘接膠帶將相鄰2幅材料搭接邊齊頭壓實粘接在一起形成完整連續的防水層。卷材接縫有翹邊現象時,采用配套蓋口條沿翹邊對中粘貼壓牢。卷材固定在底板保護墻上時,在其上端部的卷材采用臨時性固定后還應預留200～300mm長度,以便于防水層端部固定在結構墻體上。卷材收在立墻上,端部機械固定,并用配套的密封材料密封。

5.4 雙側支模外墻部位細部處理

外墻防水施工時,底板與側墻防水卷材接茬搭接收口的處理尤為重要(見圖8)。HDPE卷材與常規防水卷材要求不同,無需做防水附加層,底板卷材甩茬處采用臨時性固定后還應預留200～300mm長度,且需做臨時保護,和側墻防水層交圈,交圈寬度≥150mm。

圖8 外墻部位豎向防水節點示意

5.5 單側支模外墻部位細節處理

單側支模外墻部位立面防水卷材施工時,在粘邊位置距離卷材邊緣10～20mm范圍,每隔 400～600mm 進行機械固定(大面固定使用金屬墊片,卷材收頭采用金屬壓條),根據基層平整情況,可在適當部位增設固定點。在預定掛鋪點處用射釘或水泥釘固定固定件,然后鋪設HDPE卷材(見圖9)。防水卷材鋪設時將搭接邊重疊,壓實重疊部分確保卷材完全粘結并粘牢。鋪貼后卷材應平整、順直。搭接尺寸正確,不得扭曲。

圖9 單側支模外墻部位防水細部處理節點

5.6 底板后澆帶防水節點處理

底板后澆帶需考慮抗地下水壓及后期澆搗混凝土時的清理保護問題,可采取增加承壓鋼板、外貼式止水帶或混凝土保護層(見圖10)。后澆帶部位需要施作1道防水加強層。

圖10 底板、外墻后澆帶部位防水構造

6 HDPE卷材成品保護及與傳統卷材優劣勢對比

1)基礎鋼筋吊放時,需在吊裝部位放置墊板,防止鋼筋頭戳破底板防水卷材。

2)基礎鋼筋綁扎時,嚴禁工人隨意拖拽鋼筋,造成防水卷材磨損破裂;綁扎時輕拿輕放。

3)基礎底板焊接作業時,在電焊區域底部放置防火隔離墊板,防止焊渣掉落,燙傷卷材。

4)基礎施工作業人員嚴禁穿釘鞋,嚴禁使用尖銳工具敲打破壞卷材。對于已損壞的部位采用紅筆標記,方便后期檢查維修。

HDPE卷材與傳統卷材優劣勢對比如表3所示。

表3 HDPE卷材與傳統卷材優劣勢對比

7 結語

基礎底板和外墻防水是一個系統性防水工程。防水施工前的地質環境好壞、防水結構設計強弱、防水材料選擇、防水施工工藝技術應用等都將影響最終防水施工效果。目前,HDPE合成高分子防水卷材因其良好的防水和經濟效益,在地下防水工程中得到了廣泛應用。