非瀝青基壓敏反應型皮膚式防水卷材在滲漏水整治中的應用

彭 奇, 段 旺, 賀添藩, 趙家明, 許 霆

(中建五局第三建設有限公司，湖南長沙 410004)

傳統(tǒng)地鐵車站外包防水卷材一般選用HDPE瀝青基自粘防水卷材，其自身存在材料環(huán)保性不強、與混凝土之間難以有效粘貼緊密的問題，同時卷材自身缺乏自保能力，易被鋼筋、模板擠壓破壞及電焊、氣割等明火作業(yè)破壞，一旦卷材滲漏，地下水可沿卷材與結(jié)構(gòu)面之間的空隙竄流，匯積后形成水囊，對結(jié)構(gòu)混凝土產(chǎn)生了長期影響，造成結(jié)構(gòu)滲漏點多、面廣，難以治理，需要大量注漿填充，修復成本極高。

因此提出了非瀝青基壓敏反應型皮膚式防水卷材，依托長沙市軌道交通5號線土橋站進行滲漏水整治，對材料的構(gòu)造原理進行分析以及對材料固定方式進行選擇，結(jié)合實際工程特點，提出合理高效的施工工藝，整治后對土橋站進行效果評價以及經(jīng)濟分析，得到該材料具有良好的整治效果且性價比較高，所得研究結(jié)果可為類似工程提供指導作用。

1 工程概況

長沙市軌道交通5號線土橋站位于萬家麗北路與湘龍路交叉路口，如圖1所示，該位置為地塊相對低點，下雨后場地積水較為嚴重，基坑開挖后也存在明顯的周邊地下水向基坑匯集的趨勢；建設場地主要地層為粉質(zhì)黏土層、圓礫層、卵石層及泥質(zhì)粉砂巖層，地下水主要賦存在圓礫層及卵石層中，并通過基巖裂隙滲透至泥質(zhì)粉砂巖層中，地下水受周邊地勢及氣候影響較大。

圖1 土橋站現(xiàn)場站位

土橋站全長193.6 m，基坑寬度20.7 m(擴大端21.5 m)，采用明挖法施工，圍護結(jié)構(gòu)為鉆孔灌注樁+樁間雙重管旋噴樁止水，由于旋噴樁設計樁底只要求深入不透水層(泥質(zhì)粉砂巖)1.5 m，并未深至基底，故圍護結(jié)構(gòu)在基坑下部基巖裂隙水的控制方面不甚理想，沒能形成第一道防水屏障，因此對于車站外包防水層的要求需要有所提高。

針對土橋站圍護結(jié)構(gòu)止水設計上的不足及傳統(tǒng)防水卷材的弊端，引入了非瀝青基壓敏反應型皮膚式防水卷材，在保證車站結(jié)構(gòu)質(zhì)量及防水效果方面，取得了良好的成效。

2 非瀝青基壓敏反應型皮膚式防水卷材

2.1 非瀝青基壓敏反應型皮膚式防水卷材的構(gòu)造原理

區(qū)別于傳統(tǒng)防水卷材的單層構(gòu)造，非瀝青基壓敏反應型防水材料由基材層(HDPE高分子層)、壓敏膠層和有機無機復合增強涂層構(gòu)成，如圖2所示。

圖2 非瀝青基壓敏反應型皮膚式防水卷材構(gòu)造

基材層使用了HDPE非瀝青基高分子材料，其表面硬度高，能更有效的抵抗防水基面不平或尖銳凸起物對卷材造成的破壞，同時該基材的斷裂伸長率可達1 000 %以上(傳統(tǒng)防水卷材為400 %)，并能吸收部分因為外力沖擊對卷材主體的損傷，如澆筑混凝土時因基面不平整而可能出現(xiàn)對卷材的物理破壞；因基材層為非瀝青基材料制作，相對于傳統(tǒng)防水卷材的瀝青基基層對環(huán)境及地下水生態(tài)更為友好。

壓敏膠層是非瀝青基壓敏反應型皮膚式防水卷材的核心構(gòu)造，是“皮膚式”防水實現(xiàn)的核心技術(shù)。壓敏膠層通過物理(鎖匙效應)及化學(化學鍵粘結(jié))雙效作用與混凝土結(jié)構(gòu)永久結(jié)合，如圖3所示，結(jié)合后兩種材料的剝離強度可達3.0 N/mm以上，像是給結(jié)構(gòu)混凝土穿上了一層防水的皮膚衣，有效解決了“竄水”問題；同時壓敏膠層與混凝土之間的壓敏反應無需額外施加作用力，僅通過正常的混凝土澆筑即可實現(xiàn)，簡單、高效。

圖3 非瀝青基壓敏反應型皮膚式防水卷材現(xiàn)場剝離試驗

有機無機復合增強涂層，如圖3所示，一方面增強了與混凝土結(jié)構(gòu)的鎖匙效應，另一方面形成了對防水卷材主體的保護作用，能有效抵抗鋼筋、模板對卷材的擠壓及電焊、氣割等明火作業(yè)破壞，作為底板防水卷材使用時，甚至可以直接在其表面實施鋼筋、模板安裝作業(yè)，簡化施工工序，加快整體進度。

2.2 非瀝青基壓敏反應型皮膚式防水卷材安裝固定方式選擇

傳統(tǒng)防水卷材一般采用射釘法固定上緣、上部卷材覆蓋釘孔并粘結(jié)的方式安裝，此安裝方式對基面的平整度要求極高，但卷材大面與基面之間缺少有效的固定方式，實際實施過程中經(jīng)常出現(xiàn)卷材因空鼓受混凝土擠壓破損的問題；同時射釘安裝工藝實際上已經(jīng)破壞了卷材防水的完整性，為后期滲漏水留下了通道，造成了質(zhì)量隱患。

土橋站卷材安裝固定在防水基面模筑混凝土相對平整度更好的優(yōu)勢上，考慮非瀝青基壓敏反應型皮膚式防水卷材良好的基材層質(zhì)量，引入了隧道EVA塑料板的熔釘固定方案，徹底解決了卷材與基面間缺少連接以及傳統(tǒng)射釘固定需破壞卷材防水效果的問題。

2.3 非瀝青基壓敏反應型皮膚式防水卷材施工工藝

2.3.1 防水卷材施工工藝流程

底板防水卷材施工工藝流程：防水基面處理→陰陽角處理→側(cè)墻位置熔釘安裝→側(cè)墻短幅卷材鋪設→底板大面卷材連接處理。

側(cè)墻防水卷材施工工藝流程：防水基面處理→陰陽角處理→安裝熔釘→卷材鋪設→卷材連接處理。

2.3.2 防水基面處理

底板防水基面為現(xiàn)澆墊層，設計為15 cm厚C20素混凝土。基面不得有鋼筋、鐵絲等突出物存在，否則應從根部予以割除，并在割除部位用同標號水泥砂漿覆蓋找平。鋪設底板防水卷材前，基面上的積水應掃除干凈，不得有流動明水，否則應采取措施將明水堵住后才可繼續(xù)施工。

側(cè)墻防水基面設計為10 cm厚C20樁間模筑混凝土，施做時應保證模筑混凝土表面平整度不大于0.2 %，并保證基面清潔，基面上部分因模筑混凝土施工及鋼支撐架設遺留的尖銳物體應提前割除，并采用同標號水泥砂漿覆蓋找平，避免澆注混凝土時尖銳物體剌破防水卷材。

2.3.3 陰、陽角處理

結(jié)構(gòu)陰角主要指在側(cè)墻與底板交界處、側(cè)墻結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)角或轉(zhuǎn)折處的內(nèi)凹部位，陰角處理一般采用1∶2.5水泥砂漿，在轉(zhuǎn)角做成5 cm×5 cm的倒角；結(jié)構(gòu)陽角主要指側(cè)墻結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)角或轉(zhuǎn)折處的外凸部位，陽角處理一般采用1∶2.5水泥砂漿將結(jié)構(gòu)直角做成半徑為5 cm的圓弧。陰角及陽角處理如圖4所示。

(a)陰角處理

(b)陽角處理圖4 陰角及陽角處理示意(單位：mm)

2.3.4 熔釘安裝

熔釘采用機械固定法安裝于模柱混凝土表面(防水基面)，為保證熔釘與卷材的固定效果，要求熔釘固定釘距不大于50 cm，固定釘長不得小于3 cm，固定釘帽應低于熱熔墊表面5 mm，熱熔墊直徑不小于5 cm。熔釘安裝前需在防水基面彈墨線或打入縱橫向基準熔釘后，再從上至下、從基準熔釘邊向另外一邊的原則大面積安裝熔釘。熔釘安裝如圖5所示。

圖5 熔釘安裝現(xiàn)場

2.3.5 防水卷材鋪設

防水卷材的鋪設分為底板卷材鋪設及側(cè)墻卷材鋪設兩部分內(nèi)容，其中底板卷材鋪設遵循“先矮邊墻、后底板、卷材接縫在底板”的原則，側(cè)墻卷材鋪設則遵循“先下后上、下幅壓上幅”的原則。

2.3.5.1 底板防水卷材鋪設

底板防水卷材鋪設時，應按設計要求先在側(cè)墻與底板交界處鋪設符合設計寬度的防水附加層，然后鋪設矮邊墻部位的卷材，通過熔釘與卷材間的熱熔連接將側(cè)墻部分卷材固定好，側(cè)墻卷材與底板卷材的接縫設置在底板位置，相鄰兩幅卷材的接縫應錯開不小于500 mm，矮邊墻卷材及底板卷材在加工時應充分考慮接縫錯開后相應的尺寸；同時考慮卷材與卷材搭接采用自粘方法，接縫寬度應不小于100 mm，故接縫寬度范圍內(nèi)需特殊設計為雙面自粘結(jié)構(gòu)，且卷材表面不應設置有機無機復合增強涂層。

2.3.5.2 側(cè)墻防水卷材鋪設

側(cè)墻防水卷材鋪設全部采用熔釘固定，施工時考慮結(jié)構(gòu)分層的高度設計單幅卷材的長度，上幅卷材與下幅卷材接縫處應采用沒有有機無機復合增強涂層的特殊設計；卷材鋪設過程中需兩人同時操作，一人負責臨時固定卷材，另一人用熱熔器連接熔釘與防水卷材。熱熔時需注意對溫度及熱熔器的控制，不能破壞防水卷材。熔釘固定操作如圖6所示。

圖6 熔釘固定操作現(xiàn)場

同幅卷材間的搭接采用下幅壓上幅，即接縫部位的卷材上幅在迎土側(cè)，下幅在背土側(cè)；同幅卷材、相鄰幅卷材間的搭接采用自粘方式，有效搭接寬度不小于100 mm。

3 非瀝青基壓敏反應型皮膚式防水卷材應用效果評價

雖然受到水文地質(zhì)、地形地勢及圍護結(jié)構(gòu)止水設計不足的多重因素影響，但通過非瀝青基壓敏反應型皮膚式防水卷材的應用，土橋站結(jié)構(gòu)整體防水質(zhì)量優(yōu)良，車站整體在結(jié)構(gòu)封頂初期基本沒有滲漏點，后期受溫度變化及混凝土自身收縮等因素影響，車站使用卷材防水的11 000 m2結(jié)構(gòu)表面共計出現(xiàn)滲漏點92處(0.01處/m2)，滲漏類型基本為點狀慢滲。

相對于同線路使用傳統(tǒng)防水卷材、類似地質(zhì)條件、相同圍護結(jié)構(gòu)設計的車站結(jié)構(gòu)表面(約17 000 m2)滲漏點723處(0.04處/m2)以及同線路使用傳統(tǒng)防水卷材、砂卵石地層、地下連續(xù)墻圍護的車站結(jié)構(gòu)表面(約24 000 m2)滲漏點652處(0.03處/m2)，使用了非瀝青基壓敏反應型皮膚式防水卷材的土橋站結(jié)構(gòu)平均滲漏點明顯更低，同時滲漏情況相對更好，上述兩個車站的結(jié)構(gòu)滲漏情況以面狀滲流為主，究其原因，防水卷材無法與結(jié)構(gòu)有效密貼是出現(xiàn)大量面狀滲流問題的重要原因之一。

經(jīng)過對土橋站及其他兩個對比車站進行滲漏處理后發(fā)現(xiàn)，使用非瀝青基壓敏反應型防水卷材的土橋站滲漏封堵一次成功(未出現(xiàn)復漏)的點位共計79處，占比高達85.87 %；而使用傳統(tǒng)防水卷材的車站滲漏封堵一次成功率僅為18.53 %和30.21 %，結(jié)構(gòu)滲漏部位使用環(huán)氧樹脂封閉后，原滲漏點周邊又出現(xiàn)新滲漏點的情況較為普遍，說明結(jié)構(gòu)與防水卷材之間存在“竄水通道”和“水囊”，在結(jié)構(gòu)封閉無法徹底治理滲漏的情況下，上述兩個車站均采用了壁后注漿的措施處理“水囊”，治理費用高達100萬元人民幣以上。

4 非瀝青基壓敏反應型皮膚式防水卷材應用經(jīng)濟分析

土橋站使用非瀝青基壓敏反應型皮膚式防水卷材，雖然自身施工成本相較傳統(tǒng)卷材有所增加，但綜合整體防水質(zhì)量情況及后期滲漏治理費用等施工大成本來看，總體成本還是得到了有效控制。

4.1 使用非瀝青基壓敏反應型皮膚式防水卷材成本分析

土橋站使用的非瀝青基壓敏反應型皮膚式防水卷材(東方雨虹)單價為45元/m2，車站施工共計使用防水卷材11 000 m2，卷材材料成本49.5萬元。卷材安裝固定采用熔釘固定，熔釘每個單價為0.8元，車站施工共計使用12 000個，熔釘材料成本0.96萬元，則材料總成本共計50.56萬元；傳統(tǒng)防水卷材市場平均單價為35元/m2，按土橋站使用總量11 000 m2計，卷材材料成本38.5萬元。傳統(tǒng)防水卷材不考慮熔釘材料成本，則相較傳統(tǒng)防水卷材，土橋站使用非瀝青基壓敏反應型皮膚式防水卷材的材料成本共計增加12.06萬元。

4.2 車站滲漏治理成本分析

土橋站結(jié)構(gòu)整體防水質(zhì)量較好，滲漏點相對更少，結(jié)合一次滲漏封堵成功率較高的情況，車站整體滲漏治理費用僅為17.83萬元，結(jié)構(gòu)滲漏綜合治理費用為16.2元/m2；而同線路、相似地質(zhì)條件、相同圍護結(jié)構(gòu)設計、使用傳統(tǒng)防水卷材的同線路車站整體滲漏治理費用高達131.09萬元，結(jié)構(gòu)滲漏綜合治理費用為77.1元/m2，相當于土橋站結(jié)構(gòu)滲漏治理節(jié)省費用60.9元/m2，車站整體節(jié)省滲漏治理費用66.99萬元。

綜合上述成本分析結(jié)果來看，雖然使用非瀝青基壓敏反應型皮膚式防水卷材在材料成本上需增加12.06萬元，但在后續(xù)結(jié)構(gòu)滲漏治理上可能節(jié)省的費用為66.99萬元，則總成本節(jié)省54.93萬元。

5 結(jié)束語

非瀝青基壓敏反應型皮膚式防水卷材在土橋站的應用，保證了車站結(jié)構(gòu)整體防水質(zhì)量，切斷了地下水在卷材層與結(jié)構(gòu)間潛在的竄水通道，消除了“水囊”危害，并在后續(xù)滲漏治理上體現(xiàn)了皮膚式防水理念的優(yōu)勢。非瀝青基壓敏反應型皮膚式防水卷材雖然在材料成本上較傳統(tǒng)防水卷材有所增加，但從項目成本的角度來看，總體成本處于節(jié)約狀態(tài)，值得在同類工程中推廣使用。