高速鐵路橋梁橋面二次防水層施工質量控制

趙同生，陳康榮

(中國水電集團 京滬高速鐵路土建工程三標項目經理部，山東 泰安 271000)

1 工程概況

京滬高速鐵路采用CRTSⅡ型板式無砟軌道的橋梁，進行全梁面防水體系鋪裝，防護墻內側通過噴涂(純)聚脲彈性防水涂料(裸露部位噴涂脂肪族聚脲面層)，有效避免水通過混凝土裂紋、裂縫、氣孔等通道下滲浸蝕梁體鋼筋，從而確保梁體耐久性及結構安全。

京滬高速鐵路橋面防水體系鋪裝施工時，考慮施工實際，橋面防護墻內側聚脲防水層分兩次施工完成，通過兩次防水層施工，形成CRTSⅡ型板式無砟軌道橋梁全橋面封閉防水，確保不因施工質量原因造成防水失效，達到聚脲防水層設計使用壽命與無砟軌道結構壽命相同，進而不因防水層質量缺陷影響結構安全或引發行車事故。

2 施工部位及工藝流程

2.1 施工部位

CRTSⅡ型板式無砟軌道橋梁采用全橋鋪裝防水體系，防護墻內側橋面防水層采用噴涂(純)聚脲彈性防水涂料(裸露部位噴涂脂肪族聚脲面層)，防護墻外側防水層采用聚氨脂防水涂料+C40聚炳烯腈纖維混凝土保護層，見圖 1［1］。

施工過程中為了避免架梁和無砟軌道施工等其它后續工序對防水層的損傷，保證防水層整體有效，全橋防水體系鋪裝采用架梁后二次噴涂施工方式完成。二次噴涂施工順序為:架梁后無砟軌道施工前，先進行底座板下滑動層范圍防水層施工(預留二次施工搭接寬度15～20 cm)，待無砟軌道施工完成后再進行底座板中間部位及底座板與防護墻之間的防水層施工(二次防水施工)。

圖1 CRTSⅡ型板式無砟軌道的橋面防水體系

2.2 施工工藝流程

橋面二次防水層由底涂、聚脲和脂肪族面層組成，總厚度不小于2.0 mm，與一次防水層施工相比較，二次防水層施工中增加一、二次防水層搭接處理、泄水孔、防護墻、側向擋塊等特殊部位處理及脂肪族聚脲面層施工等內容，工藝更繁瑣。京滬高速鐵路橋梁二次防水層施工中堅持“試驗先行，樣板引路”的施工管理模式，在大面積開展橋面二次防水層施工前，通過工藝試驗選定合適施工設備及原材料，落實施工資源配置并熟悉施工工藝流程。

3 質量控制重點難點及對策

結合一次防水層施工經驗、工藝試驗，并充分考慮二次防水層施工工期、環境等特殊情況，橋面二次防水層施工質量控制重點難點、施工風險及處理對策總結為以下幾個方面。

3.1 原材料質量

施工過程中通過以下措施確保原材料質量:①嚴格進場原材料質量檢查，按要求做好進場原材料的檢測，確保原材料各項物理化學性能滿足要求。②原材料存儲于環境溫度10℃ ～40℃，通風良好、干燥的庫房中，嚴禁雨淋、暴曬并遠離火源，未開封的原材料室溫下保質期為12個月，超過保質期嚴禁使用。③使用時嚴禁加入任何稀釋劑，材料開封使用后有余量且距離下次使用間隔超過12 h或空氣濕度＞75%時，向容器內加充氮氣保護，防止材料吸濕變質［1］。

3.2 基面處理

基層處理滿足要求是保證防水層質量的基礎，不同的基層表面粗糙程度對噴涂聚脲防水的效果影響很大，合適的表面粗糙程度不但能有效增加涂裝材料與基材的粘結強度，而且可以充分發揮和有效提高整個材料本身和基材整體的性能指標。如果表面粗糙程度太小，則聚脲防水層與基層粘結力減弱;反之，如果表面粗糙程度太大，則聚脲防水層表面平整度不好，厚度不均勻，影響整體抗剪切性能。同時，為保證施工后防水層與橋面基層良好的粘結，橋面基層處理后應平整、清潔，不得有空鼓、松動、蜂窩麻面、浮渣、浮土、脫模劑和油污，宜干燥。

橋面二次防水層基面處理難度大。首先，經過一次防水層施工后，作業基面粗糙度較小(大部分為SP2)，梁面須重新拋丸處理;其次，底座板施工、軌道板灌板等工序對梁面不同程度污染，清理工作量大，二次防水層施工面積雖然只有30%左右，但清理量是原70%面積的3倍以上，尤其兩側排水溝作業面狹窄，基面處理難度極大;第三，二次防水層施工區域狹窄且存在多處變坡，大型拋丸機(500 cm寬)行走及調頭困難，拋丸作業難以覆蓋整個區域。

基層處理不符合要求，施工后防水層將會出現局部鼓包、凹坑、針眼等現象，使防水層局部存在薄弱環節，可能形成滲漏通道影響防水效果，甚至會導致防水層整體失效;或者造成防水層與橋面基層粘結力不足，防水層被揭起。

為保證橋面基層處理滿足施工要求，通過以下措施保證二次防水層基面處理效果:

1)適應二次防水層施工區域特點，選用操作更為靈活的小型拋丸機(250 cm寬)進行基面拋丸，拋丸作業未能覆蓋的地方采用角磨機打磨。

2)嚴格基面處理的檢查驗收，基面處理劑刷涂前必須按要求對梁面處理進行檢查驗收，驗收合格后方可進行下道工序施工。要求橋面處理后必須滿足表1標準［1］。

表1 橋面處理質量檢查驗收標準

3.3 底涂

底涂是防水層與混凝土橋面粘結性能的基礎，它能夠封閉混凝土基材的針眼、微裂紋和氣泡等缺陷，同時能夠滲透到混凝土基材中，起到與聚脲層很好地連接的作用，其材料必須根據環境、地域進行選擇，同時施工前必須對基層情況進行確認。高速鐵路橋梁分布范圍廣，所處環境相差較大，必須根據環境條件合理選擇底涂。底涂選用不恰當可能導致氣泡等缺陷(如潮濕界面下，一般底涂容易鼓泡)，甚至不固化。另外，不刷涂底涂或底涂涂刷不均勻，也會導致施工后防水層粘結不牢、防水層拉拔強度達不到設計要求，防水層輕松被揭起。

施工前應測定施工地域環境的氣候條件，根據基面測定的溫度，選擇低溫(0～15℃)型、常溫(15℃ ～35℃)型或高溫(＞35℃)型底涂材料，根據基面含水率(基層含水率＜7%視為干燥基層，≥7%視為潮濕基層)選擇適用于干燥界面或潮濕界面的專用底涂材料。

3.4 特殊部位處理

特殊部位處理是二次防水層較一次防水層施工增加的內容，同時也是防水層施工過程中最容易產生質量問題的薄弱環節，特殊部位處理的好壞將直接影響防水層的總體施工質量，具體表現為:

1)接茬:二次防水層施工時，一次防水層早已固化，個別搭接部位一次防水層壓邊存在局部脫開，二次防水層施工前，要對接茬部位清理打磨，在接茬部位涂刷專用粘合劑后再進行搭接噴涂，施工量大、質量控制要求嚴，搭接部位處理不好，施工后將會在搭接部位產生脫層。

2)封邊:防護墻、側向擋塊側面封邊尤其是根部封邊是二次防水層施工質量控制的又一個關鍵環節，根部封邊不嚴施工后將很容易產生開裂、脫開，形成薄弱環節。

3)排水坡:CRTSⅡ型板式無砟軌道橋梁梁面設計為六面排水坡(六面排水坡:跨中中間段6.8%、梁端中間段1.6%、兩側坡腳線范圍內4.5%、兩側翼緣板2%)，二次防水層施工范圍在梁面的不同位置存在多處變坡，坡面控制較難，若梁面排水坡處理不符合設計要求，防水層施工后將無法保證設計的匯水、排水能力，存在局部積水的情形。

4)排水溝:橋面兩側排水溝，尤其是曲線段橋梁底座板超高一側，因溝較深，基層質量問題與施工難度重疊，極易造成施工質量下降。由于施工區域狹窄，無法進行機械噴涂，只能通過輥涂進行防水層施工，涂層均勻度控制難度相對增大。另外，該部位由于陰陽角及排水坡等局部突變同時存在，防水層輥涂過程中，根部封邊及角部壓邊問題疊加，施工質量保證難度較大，控制不好，施工后很容易形成防水層凹坑、流掛、開裂或脫開等現象。

5)泄水孔與梁端:泄水孔與梁端處在梁面邊角部位，空間狹小無法噴涂到位，質量難以控制，是質量薄弱環節，質量控制不好無法形成橋面連續防水層，將對整體防水效果產生影響，要特別注意。

為保證防水層總體有效，二次防水層施工過程中，特殊部位處理控制措施為:

1)基礎處理時，對特殊部位進行打磨處理，并且保證基面清潔度、平整度滿足要求。

2)新老防水層搭接施工前，先對已經破損或脫開的聚脲防水層進行局部割除，再對一次防水層邊緣20 cm寬度內的涂層表面進行清潔處理，保證搭接面清潔、干燥、無油污及其他污染物。對一次防水層表面15 cm范圍內做打磨處理，并涂刷搭接專用粘結劑，并保證新老防水層搭接寬度至少為10 cm。

3)防水層噴涂時，嚴格保證防護墻、側向擋塊的側面根部封邊質量，必要時輔以手工涂刷，封邊高度不小于8 cm，施工后邊緣采用角磨機修平。

4)泄水管內刷涂底涂約10 cm深，然后手工向孔內壁噴涂聚脲防水材料。

5)橋梁梁端處施作收邊處理，壓邊深1 cm。

3.5 施工環境選擇

施工時，因溫度、濕度、風力等環境因素的不同，聚脲防水層施工質量控制難易程度、施工功效均不一樣。聚脲防水層施工時要求控制環境溫度在10℃ ～35℃且相對濕度75%以下，保證基層溫度高于露點溫度3℃。無論在哪一個基層施工，任何涂層都應該在基層溫度高于露點溫度3℃時進行，而且在涂層固化過程中，要保持這一條件［2］。

為了滿足工程總體工期，京滬高速鐵路二次防水層施工集中安排在10月至11月中旬，該施工時段晝夜溫差大，早晚溫度較低極易結露，施工過程中溫度把控尤為重要。施工溫度不符合要求，防水層施工質量將難以保證，根據一次防水施工經驗，在露點溫度下噴涂聚脲，因基層有一層水膜，底涂層無法產生反應，噴涂后防水層粘結力不足，拉撥強度不夠，容易被整塊揭起。

二次防水層施工環境控制具體如下:①二次防水層施工過程中加強對環境溫度、濕度的監控，確保溫度、濕度滿足要求。②避免雨天施工，另外在風力超過三級時禁止施工或采取必要的防護措施。③冬季施工時，采取擋風、保溫、加熱等措施。

3.6 工序時間間隔選擇

聚脲防水是一種化學材料，主要通過層間材料化學反應產生化學合力，任何化工產品都會因時間延長失去活性，特別是與聚脲相關材料(含底涂料、膩子、層間粘結劑、聚氨酯面漆)，所以必須要按廠家規定時間施作，才能保證施工過程中材料不變質失效。存在主要影響為:

1)受噴涂設備、人員配置數量制約，基層處理劑施工后，后續噴涂聚脲未及時跟進，時間間隔超基層處理劑表干時間，基層處理劑固化并失去活性，聚脲與基層處理劑未能發生化學反應，層間結合力達不到要求，聚脲層容易被整塊揭起。

2)0.2 mm厚脂肪族聚脲面層能有效加強聚脲防水抗紫外線老化、耐磨、耐老化等物化性能，保證二次防水層長期暴露于空氣中而不失效，但聚脲涂料噴涂后，若面層施工未及時跟進，接觸面容易被雜物污染而增加施工難度。若間隔時間較長，聚脲涂料已表干或固化，面層將無法與聚脲很好粘結，施工后形成脫層，列車相向運行時，負壓及巨大風力形成的上浮力有可能將面層整塊剝離，甚至威脅列車運行安全。

為保證各層涂料之間良好的粘結，根據基層處理劑及層間結合劑等材料的表干、實干時間控制好各工序施工時間間隔如下:①拋丸后30 min進行底涂施工，底涂施工完成后4～6 h進行噴涂聚脲防水層。②噴涂(純)聚脲新老涂層的時間間隔及脂肪族聚脲面層與(純)聚脲防水涂層之間的時間間隔均不宜超過3 h。③脂肪族聚脲面層可在噴涂最后一道(純)聚脲彈性防水涂料后立即進行，最遲須在聚脲防水層施工完畢后6 h內完成，否則要對接觸面重新處理。

3.7 施工成品保護

采用架梁后二次噴涂防水層，雖然避免運架梁、無砟軌道施工過程中對防水層的損傷，但受工期制約二次施工時仍有部分橋面系、側向擋塊等未完成，仍然存在相互干擾。二次防水層先于側向擋塊施工，大面聚脲層質量有保證，但加大了聚脲層特別是脂肪族面層被破壞的風險，施工過程中，材料堆放、設備運行等容易造成防水層尤其是面層的損傷。

施工過程中為保證防水層的總體質量并盡可能降低后期處理的成本，成品的保護措施如下:①工程施工的每一道工序完成后，組織驗收，驗收合格后，應采取成品保護措施。②聚脲防水層噴涂施工完成后24 h內，禁止踩踏及施工車輛運行，避免劇烈轉向、碾壓等動作損壞防水層，加強防水層的保護。③防水層施工完畢后，應注意梁面的清潔及運輸車輛輪胎的清洗，避免損壞、污染防水層。④對后續工序施工采取保護措施，避免模板、鋼筋施工及電焊等作業對防水層造成損壞。⑤聚脲防水層噴涂過程中兩側設置擋板，防止防水涂料對無砟軌道結構及無縫線路污染。

4 質量檢查標準與缺陷處理

4.1 防水層質量檢驗

二次防水層施工過程中及施工完成后，按照相關要求進行檢測，檢查內容及相關要求見表2［2］。

4.2 質量缺陷處理

1)若檢驗時發現涂層有鼓泡、遺漏等缺陷，則需要對涂層缺陷進行修補，修補后，應使整個涂層連續、致密、均勻，并且涂層性能檢測符合設計要求。

2)如缺陷部位噴涂時間較短(≤6 h)，則可對缺陷涂層表面進行打磨、清理后直接進行二次噴涂聚脲防水材料。如果缺陷部位噴涂時間較長(＞6 h)則在缺陷涂層表面、并向外擴展5～10 cm，打磨清理后，施作專業粘結劑，然后噴涂聚脲修補、刮平。

3)對損傷及黏結不牢的涂層，應徹底清除，并將基層及損傷周圍80 mm范圍做成光滑過度坡面，打毛并清理干凈，分別涂刷基層處理劑和層間粘合劑。待表干后用原(純)聚脲材料及噴涂設備噴涂修補。

表2 32 m梁防水層質量檢驗標準

5 結語

橋面二次防水是CRTSⅡ型板式無砟軌道橋梁全橋面防水體系施工中的關鍵工序，施工質量的好壞直接影響到結構的施工耐久性和安全。其施工質量的控制應以事前控制為主，施工前認真分析質量控制風險，認真做好交底培訓工作;施工過程中應從原材料、基面處理、底涂、特殊部位處理、施工環境及工序時間選擇、施工成品保護等方面采取積極有效的措施全面控制;對于施工完成的部分應嚴格檢查，質量不過關的進行返工處理。實踐證明，通過全面的、嚴格的控制，就能夠很好地保證二次防水的施工質量。

［1］鐵道第三勘察設計院集團有限公司橋梁處.三橋通(2008)8388A-JH-F(改)時速200～350公里客運專線鐵路橋梁通用參考圖—橋面防水體系鋪裝及構造圖［Z］.天津:鐵道第三勘察設計院，2009.

［2］中華人民共和國鐵道部.科技基［2009］117號 客運專線鐵路橋梁混凝土橋面噴涂聚脲防水層暫行技術條件［S］.北京:中國鐵道出版社，2010.

［3］蔣宗全，郭曉安，屈高見.橋面噴涂聚脲防水層常見質量缺陷與應對措施［J］.鐵道建筑，2010(10):19-21.