明挖法修築地下工程防水設計與施工
發布時間:2014-08-09
在地麵建築少、拆遷少、地表幹擾小的地區修建淺埋地下工程通常采用明挖法,明挖法按開挖方式分放坡明挖和不放坡明挖。放坡明挖法主要適用於埋深較淺、地下水位較低的城郊地段,邊坡通常進行護麵防護、maopenzhihuhuotudingqiangzhihu。bufangpomingwashizhizaiweihujiegouneikaiwa,zhuyaoshiyongyuchangdixiazhaijidixiashuifengfuderuanruoweiyandiqu,weihujiegouxingshizhuyaoyoudixialianxuqiang、人工挖孔樁、鑽孔灌注樁、鑽孔咬合樁、SMW工法、工字鋼樁和
鋼板樁圍堰等。
明挖法施工難度小,容易保證質量,工期短,造價低,因此在早期的地下工程施工中應用較多,但由於該法占地多、拆遷量大,影響交通,噪音汙染嚴重,且隨著淺埋暗挖法
施工技術的de進jin步bu和he盾dun構gou法fa的de引yin進jin,明ming挖wa法fa在zai地di下xia工gong程cheng修xiu建jian中zhong應ying用yong逐zhu漸jian減jian少shao。目mu前qian在zai國guo內nei外wai地di下xia工gong程cheng修xiu建jian中zhong明ming挖wa法fa主zhu要yao應ying用yong於yu大da型xing淺qian埋mai地di下xia建jian築zhu物wu的de修xiu建jian和he郊jiao區qu地di下xia建jian築zhu的de修xiu建jian,且qie逐zhu漸jian演yan化hua成cheng蓋gai挖wa和he明ming暗an挖wa結jie合he的de施shi工gong方fang法fa,但dan總zong體ti來lai講jiang明ming挖wa法fa在zai地di下xia工gong程cheng建jian設she中zhong仍reng是shi主zhu要yao施shi工gong方fang法fa。以yi北bei京jing地di鐵tie的de修xiu建jian為wei例li,在zai早zao期qi由you於yu施shi工gong方fang法fa的de限xian製zhi,地di鐵tie一yi、二號線基本采用明挖法修建,隨著地下工程修建技術的進步,明挖法主要應用於地鐵車站的建設及郊區淺埋地下線路的修建,表1為北京新建地鐵線路所采用修建方法統計,也說明明挖法仍是一種主要的地下建築修建方法。
明挖法修建地下工程的防水等級分為四級,各級的標準應符合表2的規定,地下工程防水等級,應根據工程的重要性和使用中對防水的要求選定。明挖法地下工程防水設防要求按表3執行。采用明挖法施工的結構防水,一般由結構自防水和附加
防水層所組成。附加
防水層可以用卷材、塗料或防水砂漿等做成,通常
防水層設在主體結構外側(迎水麵),且要求與結構表麵粘結良好。本文主要以明挖法修建地鐵工程為例研究地下工程防水設計和施工方法,地鐵工程的防水等級為:地下車站及機電設備集中區段為一級防水,區間隧道及聯絡通道等附屬的隧道結構為二級防水。
2 放坡明挖法地下工程主體防水設計
放坡明挖法工程防水通常主體結構采用防水混凝土、全外包
防水層進行防水,
防水材料易於施作,容易達到防水要求。
2.1 主體結構防水混凝土的設計
防水混凝土的設計抗滲等級,應符合表4的規定。防水混凝土的環境溫度,不得高於80℃,當地下水具有侵蝕性時,防水混凝土的耐侵蝕係數≥0.8。防水混凝土的裂縫寬度≤0.2mm,並不得貫通,迎水麵鋼筋保護層的厚度≥50mm,結構厚度≥250mm。
2.2 外包
防水層的設計
外包
防水層通常采用塑料防水板、
卷材防水層,鋪設在
混凝土結構主體的迎水麵,敷設層數為一到二層。選用塑料防水板時,厚度宜為1~2mm。當采用高聚物改性瀝青
防水卷材時,厚度不應小於3mm,單層使用厚度不應小於4mm,雙層使用總厚度不應小於6mm;當采用合成高分子
防水卷材時,單層使用厚度不應小於1.5mm,雙層使用總厚度不應小於2.4mm。
防水層的設計應包括保護層,保護層通常有水泥砂漿保護層、細石混凝土層、土工布以及泡沫緩衝材料等。主體結構
防水層施工完後,由於結構外空間較大,一般要以粘土層作為不透水層,結構頂麵做成“人”字形排水坡,外圍回填土分層夯實。圖1為某明挖地鐵區間主體防水設計。
3 不放坡明挖法地下工程主體防水設計
不bu放fang坡po明ming挖wa法fa通tong常chang在zai基ji坑keng四si周zhou先xian施shi作zuo地di下xia連lian續xu牆qiang或huo間jian隔ge樁zhuang,作zuo為wei支zhi擋dang結jie構gou,再zai進jin行xing基ji坑keng開kai挖wa和he結jie構gou建jian造zao。此ci種zhong方fang法fa主zhu要yao適shi用yong於yu大da型xing地di鐵tie車che站zhan、大型地下商業廣場、淺埋且不適宜放坡的地下工程、地鐵盾構始發井和吊出井等地下建築物的建造。
該法中圍護結構起到擋土和隔離地下水(地下連續牆)的作用,圍護結構施作完畢後,通常鋪設
防水層(包括保護層和防水板),然後再施作內襯結構,此種方法即為複合式防水。圖2為北京地鐵車站明挖防水典型防水做法示意。
4 明挖法地下工程細部構造防水
據統計,地下工程建成後的
滲漏水有70%
以上發生在變形縫和施工縫及其他細部構造部位,因此,地下工程細部構造防水是防水的重點、難點和薄弱點,必須引起高度重視。
4.1變形縫
變形縫應滿足密封防水,適應變形、施工方便、檢查容易等要求。變形縫處
混凝土結構的厚度不得小於300mm;變形縫的設計寬度為20mm,采用的材料必須可靠耐久,滿足變形縫的伸縮要求。通常地鐵車站主體與出入口通道、風道、區間連接處設變形縫。變形縫應采取多道防線防水,按防水設防要求選擇合理的防水措施,圖3為選用中埋式止水帶與外貼式止水帶複合防水措施的變形縫,適用於一級防水。
4.2施工縫
施工縫分縱向施工縫和環向施工縫,防水混凝土應連續澆築,少留縱向施工縫。為了減少混凝土的開裂及縫的
滲水,宜加密環向施工縫,減少變形縫,一般施工縫間距以10~15m為宜。留設施工縫遵守以下規定:牆體水平施工縫留在高出底板表麵不小於300mm;板牆結合
的水平施工縫,留在板牆接縫線以
下150~300mm處;施工縫距牆體預留孔洞邊緣不小於300mm。圖4為二級防水下施工縫的通常防水構造形式。
4.3後澆帶
後澆帶應設在受力和變形較小的部位,間距宜為30~60m,寬度宜為700~1000mm,通常做成平直縫,結構主筋不得在此處斷開,其防水構造如圖5,適於一級防水。
後澆帶的施工應滿足以下規定:後澆帶須在兩側混凝土齡期達到42d後(hou)再(zai)施(shi)工(gong)。後(hou)澆(jiao)縫(feng)防(fang)水(shui)按(an)施(shi)工(gong)縫(feng)防(fang)水(shui)要(yao)求(qiu)執(zhi)行(xing)。後(hou)澆(jiao)帶(dai)混(hun)凝(ning)土(tu)施(shi)工(gong)前(qian),後(hou)澆(jiao)帶(dai)部(bu)位(wei)和(he)外(wai)貼(tie)式(shi)止(zhi)水(shui)帶(dai)應(ying)予(yu)以(yi)保(bao)護(hu),嚴(yan)防(fang)落(luo)入(ru)雜(za)物(wu)和(he)損(sun)傷(shang)外(wai)貼(tie)止(zhi)水(shui)帶(dai)。後(hou)澆(jiao)帶(dai)采(cai)用(yong)補(bu)償(chang)收(shou)縮(suo)混(hun)凝(ning)土(tu)澆(jiao)築(zhu),其(qi)強(qiang)度(du)等(deng)級(ji)不(bu)應(ying)低(di)於(yu)兩(liang)側(ce)混(hun)凝(ning)土(tu)。養(yang)護(hu)時(shi)間(jian)不(bu)得(de)少(shao)於(yu)28天。
4.4穿牆管
穿牆管要在澆築混凝土前預埋,其與內牆角、凹凸部位的距離應大於250mm,其防水構造見圖6。
穿牆管
防水施工時應符合以下規定:金屬止水環應與主管滿焊密實;管與管的間距應大於300mm;穿牆管伸出外牆的部位,應采取有效措施防止回填時將管損壞。
4.5轉角處、陰陽角
轉角處、陰陽角要做成半徑R不小於50mm的圓角,增貼一層相同的卷材,寬度不小於500mm,見圖7。
5 明挖法
防水施工
防水施工是防水的重要環節,再完美的防水設計,如果施工時不細心、不注意,
防水材料就會被損壞,從而導致防水體係的失效。
防水施工無論從材料還是工藝都要嚴格遵照技術要求,認真比選材料,嚴格施工。
5.1 防水混凝土施工
防水混凝土的施工質量對結構防水的成效起著十分關鍵的作用,要做好結構的防水必須從防水混凝土的原材料、
施工工藝著手,把好施工的每一環節。
5.1.1防水混凝土材料
(1)水泥
防水混凝土所使用水泥的強度等級應≥32.5MPa;在不受侵蝕性介質和凍融作用時,宜采用普通矽酸鹽水泥、矽酸鹽水泥、火山灰質矽酸鹽水泥、粉煤灰矽酸鹽水泥、礦碴矽酸鹽水泥,使用礦碴矽酸鹽水泥必須摻用高效減少劑;在受侵蝕性介質作用時,應根據介質的性質選用相應的水泥;在受凍融作用時,應優先選用普通矽酸鹽水泥,不宜采用火山灰質矽酸鹽水泥和粉煤灰矽酸鹽水泥;不得使用過期或受潮結塊的水泥,並不得將不同品種或強度等級的水泥混合使用。
(2)骨料、水及外加劑
防水混凝土所用的石子最大粒徑不得大於4mm,泵送時其最大粒徑為輸送管徑的1/4;吸水率不得大於1.5%;不得使用堿活性骨料。其他要求應符合《普通混凝土用碎石或卵石質量標準及檢驗方法》(JGJ53-92)的規定。防水混凝土采用中砂,其要求應符合《普通混凝土用砂質量標準及檢驗方法》(JGJ52-92)的規定。拌製混凝土所用的水,應符合《混凝土拌合用水標準》(JGJ63-89)的規定。防水混凝土要求摻入不大於20%的一級粉煤灰,采用泵送施工。要求摻入減水劑,其摻量根據試驗確定。
5.1.2 防水混凝土
施工工藝
(1)防水混凝土的配合比應符合以下規定:摻用粉煤灰時水泥用量不得少於280kg/m3;砂率控製在35%~45%;水灰比不得大於0.55;采用預拌混凝土時,入泵坍落度控製在120±20mm,入泵前坍落度每小時損失值不得大於30mm,坍落度總損失值不得大於60mm;混凝土含氣量控製在3%~5%;采用預拌製混凝土時,緩凝時間控製在6~8h。
(2)防水混凝土配料必須按配合比采用電子計量設備準確稱量,計量允許偏差為±1%;減水劑應預拌成一定濃度的溶液。
(3)防水混凝土的拌合物采用機械攪拌,攪拌時間不少於2min。拌合物在運輸後如出現離析,必須進行二次攪拌;dangtanluodusunshihoubunengmanzushigongyaoqiushi,xujiaruyuanshuihuibideshuinijianghuoercichanjiajianshuijijinxingjiaoban,yanjinzhijiejiashui。fangshuihunningtucaiyonggaopinjixiezhendaohecharushizhendaoqizhendaomishi,yihunningtufanjianghebumaoqipaoweizhun,yaobimianlouzhen、欠振和超振。
(4)防水混凝土應連續澆築,少留施工縫。留設施工縫遵守以下規定:牆體水平施工縫留在高出底板表麵不小於300mm;板牆結合的水平施工縫,留在板牆接縫線以下150~300mm處;施工縫距牆體預留孔洞邊緣不小於300mm。
(5)施工縫施工須符合如下規定:水平施工縫澆灌混凝土前,要將其表麵浮漿和雜物清除,先鋪淨漿,再鋪30~50mm厚的1:1水shui泥ni砂sha漿jiang或huo塗tu刷shua混hun凝ning土tu界jie麵mian處chu理li劑ji,並bing及ji時shi澆jiao灌guan混hun凝ning土tu。垂chui直zhi施shi工gong縫feng澆jiao灌guan混hun凝ning土tu前qian,要yao將jiang其qi表biao麵mian清qing理li幹gan淨jing,再zai塗tu刷shua水shui泥ni淨jing漿jiang或huo混hun凝ning土tu界jie麵mian處chu理li劑ji,並bing及ji時shi澆jiao灌guan混hun凝ning土tu。
(6)大體積防水混凝土的施工,須采取以下措施:在炎熱季節施工時,采取降低原材料溫度、減(jian)少(shao)混(hun)凝(ning)土(tu)運(yun)輸(shu)時(shi)吸(xi)收(shou)外(wai)界(jie)熱(re)量(liang)等(deng)降(jiang)溫(wen)措(cuo)施(shi)。混(hun)凝(ning)土(tu)內(nei)部(bu)預(yu)埋(mai)管(guan)道(dao),進(jin)行(xing)水(shui)冷(leng)散(san)熱(re)。采(cai)取(qu)保(bao)溫(wen)保(bao)濕(shi)養(yang)護(hu),混(hun)凝(ning)土(tu)中(zhong)心(xin)溫(wen)度(du)與(yu)表(biao)麵(mian)溫(wen)度(du)的(de)差(cha)值(zhi)不(bu)得(de)大(da)於(yu)25℃,混凝土表麵溫度與大氣溫度的差值不得大於25℃,混凝土終凝後應立即進行養護,養護時間不少於14d。
(7)防水
混凝土結構內部設置的各種鋼筋或綁紮鐵絲,不得接觸模板。固定模板用的螺栓必須穿過
混凝土結構時,采用工具式螺栓或螺栓加堵頭,螺栓上加焊方形止水環。拆模後采取加強防水措施將留下的凹槽封堵密實,並在迎水麵塗刷
防水塗料。
(8)防水混凝土的冬期施工,須符合以下規定:混凝土入模溫度不低於5℃;采用綜合蓄熱法、蓄熱法、暖棚法等養護方法,並保持混凝土表麵濕潤,防止混凝土早期脫水;采取保溫保濕措施。
5.2
防水層施工
防水層包括水泥砂漿
防水層、
卷材防水層、塗料
防水層、塑料防水板
防水層及金屬
防水層,分別適用於不同防水要求的地下工程,其中塑料防水板
防水層由於其良好的防水性能,在明挖法
防水施工中應用較多,以下重點介紹塑料防水板
防水層的性能及
施工工藝。
5.2.1
防水材料要求
塑料防水板可選用乙烯-醋酸乙烯(EVA)、乙烯-共聚物瀝青(ECB)、聚氯乙烯(PVC)、高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)類或其他性能相近的材料。塑料防水板應符合下列規定:幅寬宜為2~4m;厚度宜為1~2mm;耐刺穿性、耐久性、耐水性、耐腐蝕性、耐菌性好;其物理力學性能應符合表5的規定。
5.2.2 防水板的鋪設
防水板應在初期支護基本穩定並經驗收合格後進行鋪設。鋪設防水板的基層宜平整、無尖銳物。基層平整度應符合D/L=1/6~1/10的要求(其中D