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噴射纖維混凝土作為剛性?xún)确浪畬?/b>
發(fā)布時(shí)間：2014-08-09
噴射纖維混凝土作為剛性?xún)?a href='http://www.10902.cn' target='_blank' title='防水層'>防水層在工程中的應用1 單層襯砌地鐵車(chē)站的結構考慮
在上海這一類(lèi)高水位、軟土地基的城市, 為了保證地鐵車(chē)站在施工過(guò)程中對周邊建筑物、管線(xiàn)等環(huán)境的影響降低到足夠的安全范圍之內, 圍護結構一般采用加厚的地下連續墻。在這種情況下, 如果還是采用傳統的雙層襯砌(即圍護結構加內襯墻)的結構形式,加厚的地下連續墻雖然解決了車(chē)站基坑的安全穩定問(wèn)題, 但同時(shí)也會(huì )加寬車(chē)站的限界, 并增加結構的一次性投資。在一些施工環(huán)境相當狹小的地區、車(chē)站限界無(wú)法加寬的情況下, 單層襯砌的地鐵車(chē)站便應運而生。
是一個(gè)典型的單層襯砌地鐵車(chē)站的橫剖面。地下連續墻在施工階段就作為基坑開(kāi)挖過(guò)程中的圍護結構, 當車(chē)站的頂、底板及中樓板與地下墻澆筑在一起之后, 地下連續墻就作為車(chē)站永久結構的側墻部分。
2 單層襯砌地鐵車(chē)站側墻內防水的基本考慮
地下連續墻的混凝土是在護壁泥漿中澆筑的[1,2],致使墻體內表面夾雜泥砂現象嚴重, 如果不做適當處理, 則與車(chē)站模筑的頂板、底板的高性能混凝土相比,其使用年限難以達到設計要求; 又受所處地質(zhì)環(huán)境影響, 地下墻的成槽質(zhì)量具有一定的不確定性, 因此地下墻在開(kāi)挖后的平整度差異會(huì )很大。在實(shí)際單層襯砌地鐵車(chē)站施工過(guò)程中, 地下墻的內表面都要求鑿平處理。在地下墻表面鑿平的過(guò)程中, 施工單位為了保證將墻體內表面夾雜泥砂的不密實(shí)混凝土清除干凈, 往往就會(huì )把所有墻體內側的保護層全部鑿除, 直至露出地下墻的鋼筋。以往通常采用剛性防水砂漿來(lái)充當地下墻的內保護層及找平層。
根據《地下工程防水技術(shù)規范》的要求, 地鐵車(chē)站是需要設置全包防水的, 其中單層襯砌的側墻也不例外。由于地下連續墻的特殊施工工藝, 決定了其迎土(水)面的外防水層是幾乎無(wú)法施做的, 因此只能在整個(gè)車(chē)站主體結構完成后, 在地下連續墻的內側設置內防水層�？紤]到地下墻內保護層及找平層的因素, 地下墻的內防水自然應為剛性?xún)?a href='http://www.10902.cn' target='_blank' title='防水層'>防水層。
在車(chē)站的使用全壽命過(guò)程中, 應對地下墻的剛性?xún)?a href='http://www.10902.cn' target='_blank' title='防水層'>防水層做定期的維護檢查, 在必要的情況下, 還需要進(jìn)行大面積維修。維修的周期根據剛性防水砂漿的質(zhì)量、結構本體滲漏情況及環(huán)境劣化程度而定。
3 單層襯砌地鐵車(chē)站側墻內防水的傳統處理方法
早在上海地鐵 1、2 號線(xiàn)中就有單層襯砌地鐵車(chē)站的設計, 其中的側墻內防水層均采用“四層剛性抹面”的方法[3]。四層剛性抹面防水層的設計與施工是較為傳統的方法( 見(jiàn)圖 2 所示), 主要是利用素灰( 即較稠的純水泥漿)和水泥砂漿分層交叉抹面而達到防水目的。但四層剛性抹面防水層從強度來(lái)看, 很難達到地下墻混凝土的強度等級, 因此作為地下墻內保護層比較勉強; 其防水效果除了要按正確的配合比配置水泥漿及水泥砂漿以外, 主要還是取決于施工人員正確的施工方法及地下墻的滲漏情況、堵漏措施等因素。所以工序繁復的四層剛性抹面防水層在不同工程項目中, 甚至在同一項目中的不同部位的防水效果也會(huì )有所不同。
4 噴射纖維混凝土在單層襯砌地鐵車(chē)站側墻內防水工程中的應用
上海地鐵 2 號線(xiàn)西延伸段的虹橋臨空園區站為地下二層的地鐵車(chē)站, 總長(cháng)約 400 m, 寬約 20 m。車(chē)站主體結構為單層襯砌, 其橫向剖面與圖 1 相似, 原設計地下墻內側采用四層剛性抹面作為內防水層。車(chē)站施工總承包單位中鐵十六局為了保證施工工期,提出采用噴射纖維混凝土替代四層剛性抹面作為地下墻的內防水層。經(jīng)過(guò)設計、監理、業(yè)主等多方論證,同意了施工總承包單位的建議。
（1） 噴射纖維混凝土的配合比
依據《地下工程防水技術(shù)規范》, 工程提出了對噴射纖維混凝土的技術(shù)要求: 抗壓強度≥ C30( 與結構設計強度相當)、抗滲等級≥S8。對于噴射纖維混凝土的強度要求, 主要出于要承擔起地下墻內表面的找平層和保護層作用的考慮; 當然, 作為結構剛性?xún)?a href='http://www.10902.cn' target='_blank' title='防水層'>防水層的抗滲要求更是必不可少的, 因本車(chē)站的埋深均在 20 m 以?xún)? 抗滲等級≥S8 即可。
根據設計要求, 施工單位做了大量的試驗, 最終確定了如表 1 所示的噴射纖維混凝土的施工配合比。噴射混凝土配合比主要參照的標準有: 《錨桿噴射混凝土支護技術(shù)規范》、《鐵路混凝土與砌體工程施工質(zhì)量驗收標準》等。由于噴射混凝土的特殊施工工藝,要求混凝土必須摻加速凝劑, 速凝劑的選用主要參照《噴射混凝土用速凝劑》中的規定。又考慮到防水抗裂的要求, 選擇了摻加抗滲微晶防水劑和聚丙烯纖維, 其中聚丙烯纖維是根據《纖維混凝土結構技術(shù)規程》的有關(guān)規定選用的。
與地下結構防水混凝土的設計原則相一致, 噴射纖維混凝土也首先考慮了控制水膠比。通過(guò)表 1 可知, 噴射纖維混凝土的水膠比為 0.39￣0.41 左右, 均高于普通防水混凝土水膠比≤0.45 的要求。通過(guò)檢測, 噴射纖維混凝土的 3 d、28 d 的抗壓強度分別達到 18.7 MPa 和 38.5 MPa, 抗滲等級也≥S8, 均滿(mǎn)足設計要求。
（2）噴射纖維混凝土施工前的準備工作
有在整個(gè)單層襯砌地下車(chē)站主體結構全部完成、且結構早期變形穩定后, 才能著(zhù)手地下連續墻噴射纖維混凝土施工前的準備工作。準備工作主要包括: 鑿平地下連續墻面、地下連續墻的堵漏與墻面清理等工作。在這些準備工作中, 最重要的是地下連續墻的堵漏工作。
地下連續墻的滲漏大致分為兩類(lèi): 一類(lèi)為墻縫滲漏, 另一類(lèi)為墻面滲漏。地下連續墻作為單層襯砌,地鐵車(chē)站側墻的接頭一般采用十字鋼板 。十字鋼板和先澆地下墻的鋼筋籠焊接在一起,而和后澆墻幅的鋼筋籠無(wú)任何連接, 這就導致了車(chē)站主體結構變形時(shí), 地下墻的接縫成為滲漏的頑疾。特別是車(chē)站結構處于高水位的地基環(huán)境下, 受環(huán)境溫度循環(huán)變化的影響, 墻縫的變形也有個(gè)反復變化的過(guò)程, 因此地下墻縫的堵漏也要經(jīng)歷一個(gè)相對漫長(cháng)的過(guò)程, 并不能一蹴而就。相對于墻縫的滲漏處理, 墻面的滲漏受結構的約束, 基本不會(huì )有反復, 因此可以選擇適當的時(shí)機一次性處理即可(不包括地下連續墻本身的質(zhì)量問(wèn)題)。
噴射纖維混凝土在施工之前, 要求混凝土基面濕潤, 以便能和混凝土基面結合緊密, 所以噴射纖維混凝土對于一般墻面滲漏( 濕漬) 的處理要求不高。但如果混凝土表面有明水滲漏, 則會(huì )影響噴射纖維混凝土與混凝土基面的結合及防水性能。
（3）噴射纖維混凝土施工的主要控制項目
除了對噴射纖維混凝土材料質(zhì)量控制之外, 施工過(guò)程的關(guān)鍵是如何控制好噴射纖維混凝土的回彈率、厚度等問(wèn)題。
和模筑混凝土不同, 在缺少模板約束的條件下,噴射混凝土在凝結過(guò)程中會(huì )發(fā)生回彈現象。從材料控制來(lái)講, 可以依靠噴射混凝土中的速凝劑加速混凝土凝結來(lái)控制一部分噴射混凝土的回彈率; 但速凝劑的摻加是有限的, 噴射混凝土的回彈率主要還是靠調整混凝土的配合比、噴射機械、噴射速度、噴射距離等施工綜合因素來(lái)控制。所以施工單位在正式噴射混凝土施工前, 一定要針對控制噴射混凝土回彈率做好試噴試驗。實(shí)踐表明, 和一般噴射混凝土回彈率的控制要求不同, 作為剛性?xún)?a href='http://www.10902.cn' target='_blank' title='防水層'>防水層的噴射纖維混凝土的回彈率要求控制在 15%以?xún)葹橐恕?br/> 噴射纖維混凝土的噴射厚度也是控制施工質(zhì)量的重要項目之一。噴射纖維混凝土作為地下墻內側保護層, 厚度要求不得小于 5 cm; 作為地下墻內側找平層, 根據地下墻平整度不易控制的實(shí)際情況, 最厚處應達到 10 cm。綜合噴射纖維混凝土作為地下墻保護層、找平層、防水層等各種工程需要, 結合噴射纖維混凝土的材料性能、施工工藝等各種因素, 確定厚度應控制在 5～10 cm, 平均厚度為 8 cm。這種厚度控制基本能保證地下墻內側“大平小不平”, 防滲性能滿(mǎn)足車(chē)站一級防水要求, 同時(shí)也能照顧到施工單位對噴射纖維混凝土厚度控制較難的實(shí)際情況。
（4）噴射纖維混凝土在工程應用中的優(yōu)點(diǎn)
噴射纖維混凝土在工程應用中主要的優(yōu)點(diǎn)為: 施工速度快、材料勻質(zhì)性好、強度高、抗滲性能好、與混凝土基面結合緊密。
相對于剛性四層抹面的傳統施工工藝, 噴射纖維混凝土基本為機械化施工, 在對主要施工人員進(jìn)行簡(jiǎn)單的機械操作培訓后, 即可上崗操作。施工機械的噴射速度、強度均可恒定, 能有效地保證施工效率和施工質(zhì)量。相對于剛性防水砂漿, 噴射纖維混凝土的強度大大提高, 混凝土的密實(shí)度及與混凝土基面的結合強度也隨之提高, 使噴射纖維混凝土的防水性能基本能達到現澆混凝土的效果。在本工程總噴射面積2 100 m2 的范圍內, 在噴射混凝土之前, 據統計墻面原有 120 多處滲水濕漬; 經(jīng)噴射纖維混凝土處理后,滲水濕漬減少到 40 多處, 沒(méi)有一處濕漬面積超過(guò)0.15 m2, 總濕漬面積約 2.6 m2 左右, 占整個(gè)墻面的1.3/1000。因為噴射纖維混凝土與混凝土基面結合緊密, 不會(huì )發(fā)生竄水現象, 而噴射纖維混凝土施工后遺留的滲漏點(diǎn)可以直接從噴射纖維混凝土表面打孔至地下墻進(jìn)行堵漏處理。
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