非沥青基压敏反应型皮肤式防水卷材在渗漏水整治中的应用

彭 奇, 段 旺, 贺添藩, 赵家明, 许 霆

(中建五局第三建设有限公司，湖南长沙 410004)

传统地铁车站外包防水卷材一般选用HDPE沥青基自粘防水卷材，其自身存在材料环保性不强、与混凝土之间难以有效粘贴紧密的问题，同时卷材自身缺乏自保能力，易被钢筋、模板挤压破坏及电焊、气割等明火作业破坏，一旦卷材渗漏，地下水可沿卷材与结构面之间的空隙窜流，汇积后形成水囊，对结构混凝土产生了长期影响，造成结构渗漏点多、面广，难以治理，需要大量注浆填充，修复成本极高。

因此提出了非沥青基压敏反应型皮肤式防水卷材，依托长沙市轨道交通5号线土桥站进行渗漏水整治，对材料的构造原理进行分析以及对材料固定方式进行选择，结合实际工程特点，提出合理高效的施工工艺，整治后对土桥站进行效果评价以及经济分析，得到该材料具有良好的整治效果且性价比较高，所得研究结果可为类似工程提供指导作用。

1 工程概况

长沙市轨道交通5号线土桥站位于万家丽北路与湘龙路交叉路口，如图1所示，该位置为地块相对低点，下雨后场地积水较为严重，基坑开挖后也存在明显的周边地下水向基坑汇集的趋势；建设场地主要地层为粉质黏土层、圆砾层、卵石层及泥质粉砂岩层，地下水主要赋存在圆砾层及卵石层中，并通过基岩裂隙渗透至泥质粉砂岩层中，地下水受周边地势及气候影响较大。

图1 土桥站现场站位

土桥站全长193.6 m，基坑宽度20.7 m(扩大端21.5 m)，采用明挖法施工，围护结构为钻孔灌注桩+桩间双重管旋喷桩止水，由于旋喷桩设计桩底只要求深入不透水层(泥质粉砂岩)1.5 m，并未深至基底，故围护结构在基坑下部基岩裂隙水的控制方面不甚理想，没能形成第一道防水屏障，因此对于车站外包防水层的要求需要有所提高。

针对土桥站围护结构止水设计上的不足及传统防水卷材的弊端，引入了非沥青基压敏反应型皮肤式防水卷材，在保证车站结构质量及防水效果方面，取得了良好的成效。

2 非沥青基压敏反应型皮肤式防水卷材

2.1 非沥青基压敏反应型皮肤式防水卷材的构造原理

区别于传统防水卷材的单层构造，非沥青基压敏反应型防水材料由基材层(HDPE高分子层)、压敏胶层和有机无机复合增强涂层构成，如图2所示。

图2 非沥青基压敏反应型皮肤式防水卷材构造

基材层使用了HDPE非沥青基高分子材料，其表面硬度高，能更有效的抵抗防水基面不平或尖锐凸起物对卷材造成的破坏，同时该基材的断裂伸长率可达1 000 %以上(传统防水卷材为400 %)，并能吸收部分因为外力冲击对卷材主体的损伤，如浇筑混凝土时因基面不平整而可能出现对卷材的物理破坏；因基材层为非沥青基材料制作，相对于传统防水卷材的沥青基基层对环境及地下水生态更为友好。

压敏胶层是非沥青基压敏反应型皮肤式防水卷材的核心构造，是“皮肤式”防水实现的核心技术。压敏胶层通过物理(锁匙效应)及化学(化学键粘结)双效作用与混凝土结构永久结合，如图3所示，结合后两种材料的剥离强度可达3.0 N/mm以上，像是给结构混凝土穿上了一层防水的皮肤衣，有效解决了“窜水”问题；同时压敏胶层与混凝土之间的压敏反应无需额外施加作用力，仅通过正常的混凝土浇筑即可实现，简单、高效。

图3 非沥青基压敏反应型皮肤式防水卷材现场剥离试验

有机无机复合增强涂层，如图3所示，一方面增强了与混凝土结构的锁匙效应，另一方面形成了对防水卷材主体的保护作用，能有效抵抗钢筋、模板对卷材的挤压及电焊、气割等明火作业破坏，作为底板防水卷材使用时，甚至可以直接在其表面实施钢筋、模板安装作业，简化施工工序，加快整体进度。

2.2 非沥青基压敏反应型皮肤式防水卷材安装固定方式选择

传统防水卷材一般采用射钉法固定上缘、上部卷材覆盖钉孔并粘结的方式安装，此安装方式对基面的平整度要求极高，但卷材大面与基面之间缺少有效的固定方式，实际实施过程中经常出现卷材因空鼓受混凝土挤压破损的问题；同时射钉安装工艺实际上已经破坏了卷材防水的完整性，为后期渗漏水留下了通道，造成了质量隐患。

土桥站卷材安装固定在防水基面模筑混凝土相对平整度更好的优势上，考虑非沥青基压敏反应型皮肤式防水卷材良好的基材层质量，引入了隧道EVA塑料板的熔钉固定方案，彻底解决了卷材与基面间缺少连接以及传统射钉固定需破坏卷材防水效果的问题。

2.3 非沥青基压敏反应型皮肤式防水卷材施工工艺

2.3.1 防水卷材施工工艺流程

底板防水卷材施工工艺流程：防水基面处理→阴阳角处理→侧墙位置熔钉安装→侧墙短幅卷材铺设→底板大面卷材连接处理。

侧墙防水卷材施工工艺流程：防水基面处理→阴阳角处理→安装熔钉→卷材铺设→卷材连接处理。

2.3.2 防水基面处理

底板防水基面为现浇垫层，设计为15 cm厚C20素混凝土。基面不得有钢筋、铁丝等突出物存在，否则应从根部予以割除，并在割除部位用同标号水泥砂浆覆盖找平。铺设底板防水卷材前，基面上的积水应扫除干净，不得有流动明水，否则应采取措施将明水堵住后才可继续施工。

侧墙防水基面设计为10 cm厚C20桩间模筑混凝土，施做时应保证模筑混凝土表面平整度不大于0.2 %，并保证基面清洁，基面上部分因模筑混凝土施工及钢支撑架设遗留的尖锐物体应提前割除，并采用同标号水泥砂浆覆盖找平，避免浇注混凝土时尖锐物体剌破防水卷材。

2.3.3 阴、阳角处理

结构阴角主要指在侧墙与底板交界处、侧墙结构转角或转折处的内凹部位，阴角处理一般采用1∶2.5水泥砂浆，在转角做成5 cm×5 cm的倒角；结构阳角主要指侧墙结构转角或转折处的外凸部位，阳角处理一般采用1∶2.5水泥砂浆将结构直角做成半径为5 cm的圆弧。阴角及阳角处理如图4所示。

(a)阴角处理

(b)阳角处理图4 阴角及阳角处理示意(单位：mm)

2.3.4 熔钉安装

熔钉采用机械固定法安装于模柱混凝土表面(防水基面)，为保证熔钉与卷材的固定效果，要求熔钉固定钉距不大于50 cm，固定钉长不得小于3 cm，固定钉帽应低于热熔垫表面5 mm，热熔垫直径不小于5 cm。熔钉安装前需在防水基面弹墨线或打入纵横向基准熔钉后，再从上至下、从基准熔钉边向另外一边的原则大面积安装熔钉。熔钉安装如图5所示。

图5 熔钉安装现场

2.3.5 防水卷材铺设

防水卷材的铺设分为底板卷材铺设及侧墙卷材铺设两部分内容，其中底板卷材铺设遵循“先矮边墙、后底板、卷材接缝在底板”的原则，侧墙卷材铺设则遵循“先下后上、下幅压上幅”的原则。

2.3.5.1 底板防水卷材铺设

底板防水卷材铺设时，应按设计要求先在侧墙与底板交界处铺设符合设计宽度的防水附加层，然后铺设矮边墙部位的卷材，通过熔钉与卷材间的热熔连接将侧墙部分卷材固定好，侧墙卷材与底板卷材的接缝设置在底板位置，相邻两幅卷材的接缝应错开不小于500 mm，矮边墙卷材及底板卷材在加工时应充分考虑接缝错开后相应的尺寸；同时考虑卷材与卷材搭接采用自粘方法，接缝宽度应不小于100 mm，故接缝宽度范围内需特殊设计为双面自粘结构，且卷材表面不应设置有机无机复合增强涂层。

2.3.5.2 侧墙防水卷材铺设

侧墙防水卷材铺设全部采用熔钉固定，施工时考虑结构分层的高度设计单幅卷材的长度，上幅卷材与下幅卷材接缝处应采用没有有机无机复合增强涂层的特殊设计；卷材铺设过程中需两人同时操作，一人负责临时固定卷材，另一人用热熔器连接熔钉与防水卷材。热熔时需注意对温度及热熔器的控制，不能破坏防水卷材。熔钉固定操作如图6所示。

图6 熔钉固定操作现场

同幅卷材间的搭接采用下幅压上幅，即接缝部位的卷材上幅在迎土侧，下幅在背土侧；同幅卷材、相邻幅卷材间的搭接采用自粘方式，有效搭接宽度不小于100 mm。

3 非沥青基压敏反应型皮肤式防水卷材应用效果评价

虽然受到水文地质、地形地势及围护结构止水设计不足的多重因素影响，但通过非沥青基压敏反应型皮肤式防水卷材的应用，土桥站结构整体防水质量优良，车站整体在结构封顶初期基本没有渗漏点，后期受温度变化及混凝土自身收缩等因素影响，车站使用卷材防水的11 000 m2结构表面共计出现渗漏点92处(0.01处/m2)，渗漏类型基本为点状慢渗。

相对于同线路使用传统防水卷材、类似地质条件、相同围护结构设计的车站结构表面(约17 000 m2)渗漏点723处(0.04处/m2)以及同线路使用传统防水卷材、砂卵石地层、地下连续墙围护的车站结构表面(约24 000 m2)渗漏点652处(0.03处/m2)，使用了非沥青基压敏反应型皮肤式防水卷材的土桥站结构平均渗漏点明显更低，同时渗漏情况相对更好，上述两个车站的结构渗漏情况以面状渗流为主，究其原因，防水卷材无法与结构有效密贴是出现大量面状渗流问题的重要原因之一。

经过对土桥站及其他两个对比车站进行渗漏处理后发现，使用非沥青基压敏反应型防水卷材的土桥站渗漏封堵一次成功(未出现复漏)的点位共计79处，占比高达85.87 %；而使用传统防水卷材的车站渗漏封堵一次成功率仅为18.53 %和30.21 %，结构渗漏部位使用环氧树脂封闭后，原渗漏点周边又出现新渗漏点的情况较为普遍，说明结构与防水卷材之间存在“窜水通道”和“水囊”，在结构封闭无法彻底治理渗漏的情况下，上述两个车站均采用了壁后注浆的措施处理“水囊”，治理费用高达100万元人民币以上。

4 非沥青基压敏反应型皮肤式防水卷材应用经济分析

土桥站使用非沥青基压敏反应型皮肤式防水卷材，虽然自身施工成本相较传统卷材有所增加，但综合整体防水质量情况及后期渗漏治理费用等施工大成本来看，总体成本还是得到了有效控制。

4.1 使用非沥青基压敏反应型皮肤式防水卷材成本分析

土桥站使用的非沥青基压敏反应型皮肤式防水卷材(东方雨虹)单价为45元/m2，车站施工共计使用防水卷材11 000 m2，卷材材料成本49.5万元。卷材安装固定采用熔钉固定，熔钉每个单价为0.8元，车站施工共计使用12 000个，熔钉材料成本0.96万元，则材料总成本共计50.56万元；传统防水卷材市场平均单价为35元/m2，按土桥站使用总量11 000 m2计，卷材材料成本38.5万元。传统防水卷材不考虑熔钉材料成本，则相较传统防水卷材，土桥站使用非沥青基压敏反应型皮肤式防水卷材的材料成本共计增加12.06万元。

4.2 车站渗漏治理成本分析

土桥站结构整体防水质量较好，渗漏点相对更少，结合一次渗漏封堵成功率较高的情况，车站整体渗漏治理费用仅为17.83万元，结构渗漏综合治理费用为16.2元/m2；而同线路、相似地质条件、相同围护结构设计、使用传统防水卷材的同线路车站整体渗漏治理费用高达131.09万元，结构渗漏综合治理费用为77.1元/m2，相当于土桥站结构渗漏治理节省费用60.9元/m2，车站整体节省渗漏治理费用66.99万元。

综合上述成本分析结果来看，虽然使用非沥青基压敏反应型皮肤式防水卷材在材料成本上需增加12.06万元，但在后续结构渗漏治理上可能节省的费用为66.99万元，则总成本节省54.93万元。

5 结束语

非沥青基压敏反应型皮肤式防水卷材在土桥站的应用，保证了车站结构整体防水质量，切断了地下水在卷材层与结构间潜在的窜水通道，消除了“水囊”危害，并在后续渗漏治理上体现了皮肤式防水理念的优势。非沥青基压敏反应型皮肤式防水卷材虽然在材料成本上较传统防水卷材有所增加，但从项目成本的角度来看，总体成本处于节约状态，值得在同类工程中推广使用。