地铁施工中地下车站防水施工技术
摘要
关键词
地下车站;深基坑;深层承压水;复杂地层;防水施工;
正文
引言
地铁作为一种重要的城市交通工具,不仅可以促进工业、运输、房地产等行业的发展,还可以提高就业率,推动沿线土地价值,扩大城市发展空间,而且它的外部经济效益远大于账面收益,因此,许多城市都在积极推进以地铁为核心的交通建设项目。作为一个关乎百年民生的重大建设项目,地铁工程的质量标准要求非常严格,尤其是在滨海富水软土区域,地下水资源极其丰富,这就要求地铁工程的防水质量必须达到更高的水平,因此加强地铁防水材料应用对妥善解决地铁隧道渗漏水问题具有重要意义。
1复杂地层下地下车站工程实例背景
该工程位于浙江省东南部的地层区,其前第四纪地层结构相对简单,主要由白垩纪下统的紫红色粉砂岩和茶湾组的凝灰岩构成。第四纪地层的厚度较大,而且层位相对稳定,厚度一般在80~105m之间,有时甚至可达到120m以上。土体类型较复杂,性质差异较大,地层从中更新世至全新世一般均有发育,其形成原因也非常多样,主要有河流、湖泊和海洋等。
该车站为地下二层岛式车站,为单柱双跨(局部双柱三跨)框架结构,全长191.0m,当中标准段的基坑宽度达到19.7m,而且深度达到了16.8m,而且顶部的覆盖物厚达3.2m米。此外,这座火车站还配备了5个出入口(当中包括1个预留的出入口)以及2组风亭组。该站内的车站主体围护结构采用地下连续墙+内支撑形式,而且地下连续墙厚均为800mm,并且使用明挖顺序进行建造。该城市属于亚热带海域季风环境,气候宜人,年平均降水量1305.3mm,年最大压力2104.0mm,年最低点压力797.3mm,年平均降水日数150.9d,年最大连续压力359毫米(2013年10月8日)。
2富水软土地层深基坑地下车站渗漏问题的探讨
本场地由于表部杂填土岩性的不均匀性,岩性以砖块、碎石为主时,富水性、透水性及渗透性均较好;当岩性以黏性土混杂砖块、碎石为主时,富水性、透水性及渗透性相对又稍差,对基坑施工影响较大,这会给基础建设带来很多挑战。I1层的孔隙承压水以及I2层的孔隙承压水均被发现又埋藏分布于地层。I1层孔隙承压水,富水且承压水位高,透水性好。在2.45m的静止水位下,相应的水位标高约为0.44m,渗透系数达到了5.79×10-2cm/s,这表明该水体具有较强的透水性,且水质呈现为咸水。该层水量丰富,补给和排泄均通畅,补给来源范围广,水位变化幅度较小,区域上局部与I2层含水层连通,为拟建基坑施工主要的不利影响因素。在I2层孔隙承压水中,水量丰富,具有良好的透水性,渗透系数在2.11×10-3~2.19×10-3 cm/s之间,单井开采量在1500~1800m3/d之间,是早期地下水开采的主要含水层,水温在19.5~20.0°C之间,水质为咸水。
在富水软土地层中进行深基坑施工时,如果围护结构的地下连续墙接头处的止水效果不够理想,就会导致基坑背后的土体渗渗透破坏,从而使得周边的地面出现沉降,从而加剧结构的变形,最终影响到整体结构的稳定性。同时淤泥质土层基本成流塑~软塑状态、地基基本承载力小,受载后容易发生滑移,造成围护结构挤压效应,引起围护结构变形大、基坑底部隆起、地面沉降及周边建(构)筑物沉降、开裂等问题;因此,在该地层深基坑施工渗漏水问题的处理措施尤为关键。
1)施工地下连续墙过程中确保整体质量及嵌固深度,防止墙体渗漏水。
2)地基加固措施从水泥原材料质量、水泥掺量、注浆压力、垂直度、成孔深度等方面进行严格控制三轴搅拌桩、高压旋喷桩施工质量,确保基底加固质量。
3)在进行深基坑开挖时,必须遵循正规的施工流程,并精准掌握每种情况的变形量,以便能够准确地反映出变形的发展规律,从而有效地防止出现不利的后果,从而维护基坑以及周围的环境的安全;
4)根据地质资料及工程特点,工程场地范围内承压含水层水量较大,采用管井降水降低承压含水层水头高度,防止基坑突涌,保证基坑稳定性。减压降水井间距、深度、孔径依据拟建工程场区水文地质条件、基坑总涌水量、单井降水能力并结合工程经验确定;并且降低对周围环境的影响。
5)为了更好地保护周边环境,我们应该建立一个地下水动态监测网。由于持续的降雨会导致场区地下水的平衡状态发生重大变化,因此我们需要及时采取必要的措施来监测这种变化。在进行降水工程的同时,我们还应该遵循以下原则:。
(1)抽水影响半径以内的高大建筑物、抽水系统之间布设观测孔;
(2)不同含水层位布分层观测孔;
(3)在已施工的降水井中按照一定比例选取一个降水井作为动水位观测井。
6)残留水处理措施,由于受井点降水自身特性的限制,以及含水层底板凹凸不平的影响,在含水层底部会产生残留水,影响结构开挖和基础施工,当发生此类情形时,为确保施工的地基不会发生坍塌,建议减缓施工进程,同时要立即安装0.5m的A25mm塑料管,以及100目的尼龙纱网,以便进行有效的导流,以便有效地控制和减少水位。通常,盲沟会沿着墙壁开掘,其宽度约300mm,深度300mm。但是,为了避免水流冲刷掉基础表面的微小颗粒,导致地表的破坏,建议在盲沟内填充A4-6mm的碎石。
3 地铁施工中地下车站防水施工技术的应用要点分析
3.1车站防水施工关键技术
3.1.1混凝土结构防水施工技术
在建造地铁站时,应当以预防措施为主,采用刚柔相济的方法,建立多层次的防护系统,根据当地的情况进行综合治理。所有的车站和出入口的防水级别均为一级,而且混凝土的抗渗性能应该达到 P8,以确保建筑物的完整性,并且避免发生任何形式的渗漏。此外,对于建筑物的裂缝,应当严格控制在迎水和背水的范围内,结构混凝土裂缝规定:迎水面最大裂缝宽度不大于0.2mm,背水面最大裂缝宽度不大于0.3mm。
综合以往的地铁车站和其他地下建筑的防水、防渗漏的实践,可以发现,由于钢筋接触到水份就产生了水化反应,导致了紧缩和凝结,此外,由于混凝土的搅拌过程中残存的大量水份也被蒸发,温度下降后便会形成冷缩,混凝土内部便会出现约束力。而当约束力比混凝土结构自身抗拉强度还要大,那么各种微小的收缩裂缝便会在混凝土的表面形成,同时各种毛细通路会在结构的内部产生,出现渗水问题。为了解决这一问题,建议使用具备较佳的泌水性、抗渗性、低水化热的材料,并且可以添加膨胀剂,从而有效地增强混凝土的抗渗性及主动防水功能。
1、塌落度是衡量混凝土质量的重要指标,优化混凝土配合比,能很好的控制混凝土的塌落度,以保证混凝土出入场的塌落度满足规范要求,并在施工中严禁加水;
2、为了保证质量,宜选择夜间进行施工。同时,要注意控制混凝土的入模温度,以免造成损坏;
3、在规定的施工区域内,应持续浇筑混凝土,且混凝土接茬时间不得超过90min;
4、当进行混凝土浇筑时,为了确保安全,最好将其自由落距限定在2m以内,如果超出此范围,则需要采用串筒、溜管、振动溜管等措施进行降低。此外,对于分层灌筑,每一层的厚度也不得超出500mm;
5、应当采用先进的机械振捣技术,确保防水混凝土表面均匀涂抹,并且无任何气泡出现,同时要求严格控制振捣的次数和强度;
6、一旦混凝土浇筑完成,为了确保最后的结构稳固,最好对其进行二次抹平,同时要按"边掀开、边抹压、边覆盖"的要求,将覆层材料紧紧地固定到混凝土的表层上;
7、为了确保混凝土的质量,夏季的入模温度尽量保持在25℃以下,同时,在夏季高温时,尽量在夜间施工,要确保混凝土的内部和外部的温差小于20℃,并且保证其表层和外部空间的温度之间的差异小于20℃,同时,要确保温度的下降速率小于2℃/d;
8、当混凝土的压力未达到1.2MPa时,严禁在它的表面安置任何构件或支撑;
3.1.2施工缝防水施工技术
当我们在修建地铁时,如果我们忽略了施工缝存在的意义,可能会造成隧道内的渗漏。这些裂痕可以有两种:一是纵向施工缝,另一种就是环向施工缝。一般来说,纵向施工缝通常出现在地下车站的侧墙中;而环向施工缝通常在顶板、底板中。一般情况下,针对纵向和环向的施工缝,应当选择优质的镀锌钢板和钢边橡胶止水带,以确保它们之间的牢固联系,以及正确的安装方式。此外,还应当严格把握止水带的安装位置,以确保它们之间的联系牢固,以及它们之间的间隙足以满足混凝土的灌入需求,以此有助于提高施工缝的抗渗性,因此,无论是垂直还是水平的施工缝,都可以选择双道的遇水膨胀止水胶,以及埋设注浆管,以此有助于提高抗渗性。为了确保施工质量,我们必须确保混凝土振捣器和止水带不会相互接触。这样才能确保整个施工流程遵循施工规范相关标准。
3.1.3变形缝的防水施工技术
在“十缝九漏”的现实情况下,地铁车站的防水措施面临着巨大挑战,尤其是针对变形缝的防水。为了有效防止渗漏,不仅需要按照规定的方式连续铺装柔性防水层,而且还需要建立三道防护措施,来有效防止渗水。
第一道防水线:结构迎水面设置低模量聚氨酯密封胶(顶板),密封胶长30cm,可以将变形缝范围内的外包防水层与基面紧密粘贴,防止变形缝周边的防水层出现破损导致变形缝渗漏。
为了有效地防止水渗漏,第二道防水线应该在顶板、侧墙和底板的结构断面内设置中埋式止水带(中孔型),并且在混凝土浇筑时,要严格控制止水带的位置,以确保它们不会出现偏移,并且与混凝土之间保持良好的连接,以达到最佳的防水效果。
第三道防水线:顶板、侧墙、底板结构背水面设置内装可卸式止水带,要严格控制安装质量,保证止水带的止水、排水效果。
3.2地下建筑防水检测方法
由于复杂的地下环境以及不同的施工条件,使得地下建筑的耐久性和防水能力得到了极大的挑战。因此,必须全力以赴,不仅要求结构设计、防水设计、施工管理之间有着良好的衔接,而且还必须在初始设计时就对其进行全面的思维、材料以及技术的综合评估。为了确保建筑物具备良好的抗裂、防渗和耐久性,应当精心挑选出具备良好品质、可靠性高、可控制胶凝材料用量、适当控制水胶比、精心配制外加剂、并且进行充分而有效的保湿维持,这样才能够达到最佳状态。
地下建筑防水检测方法如下。(1)喷淋法。为了确保安全,我们对地铁车站结构的侧墙壁进行喷淋监测。(2)蓄水法。车站出入口变形缝、明挖车站的顶板渗漏检测采用蓄水法。明挖车站顶板在结构完成后、防水层施工前应进行一次,防水层施工完成后进行一次;变形缝在主体结构回填土前后,均可蓄水。(3)负压法。暗挖车站、盖挖法车站的主体结构无法采用蓄水法和喷淋法进行检验的,我们建议使用负压法来确定其是否存在渗漏问题。
3.3微细防水材料渗入特性
地铁防水材料渗入特性主要通过细微的材料成分来体现,在水的作用下渗透到混凝土内部,会有不溶于水的结晶体形成,进而堵塞毛细孔道,以此来确保地铁混凝土本身的致密防水。这种水泥基渗透结晶防水涂料,它的颗粒很小,但它能够很快渗透到基层,在充分搅拌之后,可以利用刷涂抹或者是喷涂的方式,形成水泥混凝土基面的防水注浆材料,同时用干粉撒做好对应的覆盖。采取措施在未经充分凝结的混凝土表层上施加抗水性能较好的材料,随着抗水性能的提高,从而实现良好的防水性能。
4结语
综上所述,在工程施工中,我们应该采取有效措施,改进现场检测的技术路线、检测设备,以模拟真实环境,对地铁工程的防水质量进行全面检测,制定出专业的防水验收规范,并且完善和优化国家有关的防水工程质量验收和评定标准,以确保地铁等轨道交通工程能够提供优质的服务。采用先进的技术手段,不仅可以显著降低交付运营后的堵漏人力成本和材料消耗,而且还能够带来显著的社会效益和经济效益。
参考文献
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