南坪中心交通枢纽工程的地下室防水设计
2010-03-30唐莉武鑫
唐莉,武鑫
(1林同棪国际工程咨询(中国)有限公司重庆401121 2重庆交通建设集团有限责任公司重庆400010)
南坪中心交通枢纽工程的地下室防水设计
唐莉1,武鑫2
(1林同棪国际工程咨询(中国)有限公司重庆401121 2重庆交通建设集团有限责任公司重庆400010)
本文介绍了南坪中心交通枢纽工程的防水设计,该项目所面临的难题是:作为使用年限为一百年的地下建筑,目前没有任何一种防水材料的使用寿命与之相匹配。本枢纽工程的地下室防水设计考虑了外包防水层、变形缝防水和施工缝防水等地下工程的常用做法,并结合工程的特点,采用了切实可行的设计及施工方案;还考虑到渗漏修补的预留措施,包括外包防水卷材的修补、化学浆液加固、内防水与内排水的预留等。
外包防水卷材;止水带;止水胶;变形缝;施工缝;注浆管;渗漏修补
1 工程概况
地下室的防水永远是地下空间最重要的工程难题之一,因为到目前为止,没有任何一种可靠的构造做法能保证地下空间不会渗漏。一般情况,设计师都会采用外防加内排的防水方式,先将渗漏的水量减至最低,然后将渗水排走。南坪中心交通枢纽工程的防水也是基于这个原则进行的设计,但是这个项目另有自己的特殊情况。
首先是枢纽工程的主体几乎全部位于城市主干道之下,一旦发生渗漏,不可能重新开挖修补防水层;其次是与轨道共建的地下交通建筑的使用年限为一百年,但是目前没有任何一种防水材料的使用寿命能与之匹配,甚至最好的防水材料使用年限也达不到枢纽工程使用年限的1/3,普通材料则是1/5都不到;最后,南坪中心交通枢纽工程一旦竣工,将是南坪地下交通的核心,使用人流量大,建筑性质非常重要。因此防水设计将会直接影响地下建筑未来数十年的使用。
我们在设计的时候,除了参考国家标准图集和地方标准图集外,还学习借鉴了正在同步进行的重庆市轨道一号线和轨道三号线的防水做法,结合多方专家的意见,最大可能地采用了目前最先进最可靠的防水工艺。
2 防水材料及做法
防水材料除了掺在钢筋混凝土外围护结构体之内的防水剂和膨胀剂之外,主要是外包防水卷材、止水带和止水胶,以及留待未来使用的注浆管。
2.1 外包防水层
在咨询和比较了市面上诸多外包防水材料之后,我们把目光放在了自粘防水卷材上。这种卷材可以跟钢筋混凝土紧密地结合在一起,同性质的材料之间可以自我粘结,延展性好,而且如果发生渗漏,这种卷材不会串水,易于寻找渗漏点,并且能够从内部进行局部修补。自粘防水卷材分为单面自粘和双面自粘两种,其中单面自粘卷材背后的无纺布层可以起到保护层兼疏水层的作用。
除了材料本身的性质之外,防水材料的选择还需要考虑外围护结构的施工工艺。最有利于防水卷材铺贴的施工方法是,钢筋混凝土外挡墙拆模之后,在挡墙外侧铺贴卷材,然后做保护层,最后再回填。这种施工方法开挖量较大(挡墙之外还需要挖出可供人施工的操作空间),而且施工工期长。为了减小开挖、加快施工进度、减少施工成本,甲方原本希望采用一种可以允许固定模板的钢筋穿透的防水卷材,直接在浇筑混凝土的时候一次性施工完毕,但是我们没有找到适合这种施工方案的防水产品。于是在得到材料厂家认可的情况下,我们最终采用了在大致找平的支护壁上先挂保护网格,再挂防水卷材,然后直接以挂了卷材的基坑为外模浇筑侧挡墙的施工方案。适用于这种施工方案的卷材是BAC自粘防水卷材,它的夹层里有坚硬的高分子抗穿刺层,理论上可以抵抗一定强度的冲击力(见图1)。
图1
后来一次偶然的施工变更将侧挡墙重新开挖出来后,我们发现这样的做法并不可靠:BAC自粘防水卷材未能抵抗住混凝土浇筑时的巨大挤压力,在凹凸不平的岩石基坑面的挤压下,破裂了。由此可见,防水卷材一定要在平整的基层面上施工。所幸的是,我们一开始就沿外挡墙基脚铺设了导水盲管,而且掺了膨胀剂和防水剂的钢筋混凝土挡墙本身就是一道坚固的防水层,再加上此处地下水压力小,因此侧墙的防水压力不算太大(见图2)。
图2
屋面的防水设计则比较理想:屋面的平整度非常好,我们在平整的屋面上错缝铺设了两层BAC自粘防水卷材,防水卷材之上是现浇的钢筋混凝土保护层兼刚性防水层,刚性防水层之上则是级配碎石疏水层,然后是土工布滤水层,最后是覆土层(见图3)。在施工过程中,施工方曾提出将两层2mm厚的防水卷材改为一层4mm厚的同性质防水卷材,可以加快施工进度,并且可以节省材料费用。然而这样的做法是有问题的,跟2mm厚的卷材相比,4mm厚的卷材由于太重,所以幅宽只有前者的一半,因此接缝数量大大增加;同时,前者的错缝搭接可以降低接缝处的渗漏几率,后者的渗漏可能将远超前者。因此最终甲方采用了原设计的两层卷材。
图3
2.2 变形缝防水
变形缝防水主要依靠止水带。止水带分为中埋式止水带和外贴式止水带,市场上外贴式止水带的产品都是橡胶止水带,而中埋式则有三种:橡胶止水带、带钢边的橡胶止水带和钢板止水带。
中埋式钢边橡胶止水带在国家标准设计图集中跟橡胶止水带和钢板止水带相比,防水性能似乎介于两者之间。设计图集中变形缝的一级防水做法中没有一个采用了钢边橡胶止水带,都是用橡胶止水带配上止水胶防水的。对于是否在百年工程中使用钢边橡胶止水带有两种说法:钢边橡胶止水带在接头处,钢边需要焊接,焊接时的高温可能会融化橡胶部分,因此它的防水效果会受影响。另一种说法是,止水带要充分发挥作用需要做到两点:一是止水带周边混凝土必须振捣密实,二是止水带居于结构体中部,两侧都有混凝土保护。但是混凝土在振捣密实的过程中很难保证止水带不移位。钢边橡胶止水带两侧的钢边上有预留孔(产品自带的),施工时可以将止水带绑扎在钢筋上,然后再浇筑混凝土,施工方便。
中埋式止水带的设置位置也是一个让我们思考的问题:所有的标准图集都是将中埋式止水带设于结构体正中。而枢纽工程变形缝两侧是结构柱,此处箍筋密集,结构不允许。于是我们在结构柱之外增加了250厚的宽度,在不影响箍筋的情况下设置了中埋式止水带。
除了外包卷材、止水带和止水胶之外,变形缝的最后一道防水层是结合室内装修做的1mm厚不锈钢板接水盒。如果变形缝发生渗漏,不锈钢板接水盒可以将渗水导入最底层的车行道,再沿着车行道的排水沟排走。
综合以上因素,枢纽工程挡墙处的变形缝防水设计见图4,顶板处的变形缝防水设计见图5,室内不锈钢板接水盒见图6。
图4
图5
图6
顶板和侧墙做法的差异在于:
(1)为了便于混凝土振捣时气泡的排出,水平放置的中埋式钢边橡胶止水带需要弯折成一个平缓的V字形,竖直设置的则不用。
(2)侧墙可以使用外贴式止水带,而顶板则很难,所以顶板处替代外贴式止水带的是遇水膨胀止水胶。
2.3施工缝防水
做施工缝防水的时候,需要提一下的是钢板止水带。以前这种做法多用于水平施工缝,但是据说防水效果不好,因此南坪交通枢纽工程的水平施工缝做法参考了轨道车站的做法:即两道遇水膨胀止水条配一根注浆管(见图7)。
埋设注浆管是地下结构工程中广泛使用的防水做法,如果未来结构体发生了渗漏,就有机会多次弥补。注浆管埋设的部位是混凝土不容易振捣密实,可能会在未来发生渗漏的区域。注浆管分为一次注浆和多次注浆两种。其中一次注浆使用的浆液是水泥浆,一般用在暗挖隧道的拱顶。可多次注浆的注浆管注的是化学浆,根据渗漏的情况,注射不同的浆液。由于是明挖结构体,因此采用多次注浆管。根据常规经验,变形缝和施工缝附近是钢筋混凝土结构体不易振捣密实的区域,我们研究了施工的可行性和设置的必要性后,决定在水平施工缝处设置注浆管。注浆管的敷设方式见图8。
图7
图8 注浆管和止水条的安装示意图
竖向施工缝和顶板施工缝由于无法设置止水条,因此采用了中埋式止水带的做法(见图9、图10)。
图10
图9
3 渗漏修补的预留措施
当地下室发生渗漏的时候,渗漏点上必然是以下几道防排水措施同时失效了:外包卷材防水层破损或老化,钢筋混凝土结构体不够密实或出现了足够大的裂缝,排水通道堵塞。因此我们预留了对应的处理措施。
3.1外包防水卷材修补
BAC自粘防水卷材如果破损,可以从结构体内部进行修补(这是我们选择材料的重要考虑因素)。不过BAC自粘防水卷材的使用寿命大概也就30~40年,枢纽工程的大部分使用期都将处于外包防水卷材失效的状态,这时候的防水主要就依靠钢筋混凝土结构体本身了。
3.2化学浆液加固
这是修补钢筋混凝土结构体渗漏的预留措施。在埋设了注浆管的区域,可以采用注射化学浆液的办法加固(根据渗漏情况,注射不同的化学浆液,可多次注浆)。枢纽工程的水平施工缝内埋设有注浆管,水平施工缝的设置间距大概是每层一道。在没有埋设注浆管的区域,如果结构体发生渗漏,则需要使用其他措施弥补。
3.3内防水与内排水的预留
目前市场上已经有内防水涂料,只是价格昂贵,而且性能还有待时间检验。我们期待在外包防水失效的时候,能有更好的产品出现。
如果到了建筑使用寿命的后期,外防水失效、钢筋混凝土结构体多处渗漏、内防水材料也极不理想,我们就采用最后的手段——内排水系统。这套排水系统主要依靠室内装修完成:先在建筑物的顶棚和侧墙设置波纹状金属导水板,将渗水引导至楼面,然后在楼面的装修层中埋设金属导水沟,将渗水排至落水口,进入建筑内部的排水系统。使用内排水方法排除渗水时,还需要室内除湿设备的辅助。
4 结语
防水设计是一个有待时间检验的设计,它跟防水材料的发展关系密切。相信在未来一个世纪的使用期中,新的防水材料和技术足以修补现阶段的种种缺陷,达到比我们预想的更好的防水效果。
[1]国家建筑标准设计图集02J301[Z].地下建筑防水构造.
[2]西南地区建筑标准设计通用图西南04J112[Z].墙.
[3]西南地区建筑标准设计通用图西南05J302[Z].地下建筑防水构造.
责任编辑:余咏梅
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This article introduced the Waterproofing Design of Basement for the Center Transport Project in Nanping,Chongqing.In this project,design of waterproofing of basement,waterproofing membrane,distortion seam water-proof,construction seam water-proof and some other obligate measures are considered.
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A
1671-9107(2010)09-0015-04
10.3969/j.issn.1671-9107.2010.9.015
2010-7-28
唐莉(1975-),女,一级注册建筑师,南坪中心交通枢纽工程建筑专业负责人。