地铁车站渗漏水病害成因及堵漏新材料研究.pdf
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1、晕耘宰 月哉陨蕴阅陨晕郧 酝粤栽耘砸陨粤蕴杂晕耘宰 月哉陨蕴阅陨晕郧 酝粤栽耘砸陨粤蕴杂0引言为了缓解我国城市交通拥挤,提高城市公共交通能力,地铁建设空前发展。随着地铁工程的大规模建设,地铁车站渗漏水问题也变得突出,成为影响地铁运维的难题之一。针对地铁车站渗漏水病害,国内外学者开展了一系列研究。马宏旺等1采用施加预应力的方法限制地铁车站结构顶板的开裂渗水,并成功应用于上海地铁某车站。吴祥祖等2通过对上海地铁已建成车站进行研究,指出渗漏是地铁车站的常见病以及多发病,长期渗漏会影响车站的正常使用甚至严重情况下会造成灾难性事故。Han3深入研究地铁车站结构渗漏水诱发病害机理,揭示了地下水在地铁车站结
2、构中的渗透发展及病害过程。张永利4结合广州三号线地铁车站,从设计施工和材料等方面对地铁工程防水有关问题进行了论述。以上文献对地铁车站渗漏水开展了深入研究,取得丰富的研究成果,但是对地铁车站的系统成因和治理新技术研究还有不少值得完善的空间。本文针对目前地铁车站渗漏水问题开展了总结分析,研究了车站渗漏水特征、成因、治理方法,地铁车站渗漏水病害成因及堵漏新材料研究孙剑平1,2,马瑞琪1,王军1,朱士豪2,杨位珂3(1.山东建筑大学 土木工程学院,山东 济南250000;2.山东建筑大学工程鉴定加固研究院有限公司,山东 济南250000;3.中铁十四局集团建筑工程有限公司,山东 济南250000)收稿
3、日期:2023-05-19;修订日期:2023-09-14作者简介:孙剑平,男,1963 年生,硕士,教授,主要从事深基坑支护、建筑物纠倾加固等方面研究,E-mail:。摘要:通过地铁车站渗漏水调研,分析了地铁车站渗漏水病害的特征及成因,总结了地铁车站渗漏水病害治理的常用方法。研究表明,地铁车站主要有结构面、结构缝和特殊部位渗漏水 3 种;渗漏成因重点体现在材料劣损和结构变形 2 个方面;针对地铁车站渗漏水问题,以丙烯酸盐和吸水树脂为原材料复配了一种改进型堵漏材料,复配材料与纯丙烯酸盐材料相比凝胶时间最长可缩短47%,遇水膨胀率最大可提高 55%,丙烯酸盐-吸水树脂复配材料适宜作为渗漏裂缝的迎
4、水面封堵材料。关键词:地铁车站;渗漏水;成因;治理;堵漏材料中图分类号:TU57+5文献标识码:A文章编号:1001-702X(2023)10-0149-06Research on the causes of water leakage diseases in subway stations andnew materials for leakage sealingSUN Jianping1,2,MA Ruiqi1,WANG Jun1,ZHU Shihao2,YANG Weike3(1.School of Civil Engineering,Shandong Jianzhu University
5、,Jinan 250000,China;2.Engineering Research Institute of Appraisal and Strengthening of Shandong Jianzhu University Co.Ltd,Jinan 250000,China;3.China Railway 14th Bureau Group Corporation Limited,Jinan 250000,China)Abstract:Through the investigation of water seepage in subway stations,the characteris
6、tics and causes of water seepage insubway stations are deeply analyzed,the main waterproof measures of subway stations are summarized,and the common methods oftreatment of seepage water diseases in subway stations are summarized.The results show that there are three kinds of leakage:structural surfa
7、ce leakage,structural seam leakage and special parts leakage.The causes of leakage are mainly reflected in twoaspects:material deterioration and structural deformation.Aiming at the problem of water leakage in subway stations,an improvedplugging material based on acrylic salt and water absorbent res
8、in was proposed.The results show that the gel time of thecomposite material can be reduced by up to 47%compared with that of the simple acrylate,water expansion rate can be up to55%,the Acrylate-Super Absorbent Polymer Composite is suitable for the surface sealing material of leakage cracks.Key word
9、s:subway stations,water leakage,causes,treatment,leak plugging material中国科技核心期刊149新型建筑材料圆园23援10同时提出了一种改进型堵漏材料,并开展了相关试验研究。1地铁车站渗漏水特征及成因分析1.1地铁车站渗漏水特征地铁车站渗漏水的主要表现形式为:结构面、结构缝和特殊部位渗漏水5-7。表 1 为渗漏水主要分类及表现。表 1渗漏水分类及表现结构面渗漏水是地铁工程常见的渗漏水类型,常见于侧墙处垂直裂缝渗漏水、顶板处井字形分块裂缝渗漏水、底板裂缝并伴有渗漏水。结构面渗漏水往往表现为局部点漏、线漏、成片(面)渗漏,按渗漏水
10、严重程度有湿渍、渗水、水珠、滴漏以及线漏等几种。结构缝渗漏水主要表现为施工缝、变形缝带等部位渗漏水。施工缝渗漏水常见于分阶段浇筑的混凝土结构接缝位置,通常表现为接槎错台处的沿缝线状渗漏水。变形缝渗漏水出现于地铁车站与站间、出入口相连处以及主体和风亭/风道等位置,冬季降温时渗水量会有明显增加。特殊部位渗漏水包括预埋管道周围、穿墙线管等位置处渗漏水。这类渗漏水会对地铁车站内部环境和设备的正常使用造成影响。地铁车站渗漏水位置一般为主体结构的施工缝、侧墙、顶板和底板,图 1、图 2 为不同地铁车站渗漏水位置统计结果5-6,其中结构面和结构缝处渗漏水现象最为常见,结构面中侧墙位置是最容易发生渗漏水的地方
11、。图 1地铁车站渗漏水位置所占比例图 2结构面渗漏水占比情况1.2地铁车站渗漏水成因分析地铁车站渗漏水病害成因复杂多样,根据地铁渗漏水调查病害成因统计结果如表 2 所示,主要包括施工操作、混凝土自身、止水带失效以及外包防水不合理等方面5-8。渗漏水部位渗漏水表现工程案例结构面侧墙处垂直裂缝渗漏水;顶板处有规律的井字形分块裂缝渗漏水;底板裂缝渗漏水。南昌地铁 1 号线车站、杭州地铁 1 号线部分车站、西安地铁1 号线康复路站、兰州轨道交通 1 号线一期工程部分车站、常州青洋路站。结构缝接槎错台处沿缝线状的施工缝处渗漏水;地铁车站与站间、出入口相连处以及主体和风亭/风道的变形缝处渗漏水。兰州轨道交
12、通 1 号线一期工程部分车站、北京地铁 12 号线部分和平西桥站、青岛地铁某车站、天津轨道交通 1 号线东延工程部分车站、杭州地铁3 号线一期某车站。特殊部位主要包括地砖泛潮积水、预埋管道周围、穿墙线管、轨顶风道处渗漏水等。杭州地铁 1 号线部分车站、兰州轨道交通 1 号线一期工程部分车站、.天津轨道交通 1 号线东延工程部分车站。混凝土未按操作规程振捣混凝土自应力裂缝止水带移位外包防水不当止水带埋设不规范墙面不密实混凝土施工不当20.8312.508.3312.508.334.188.33施工缝原混凝土凿毛不规范25.00渗漏水成因占比/%地铁车站结构面渗漏水的主要原因是混凝土自应力裂缝,这
13、些造成渗漏水病害的裂缝出现原因可分为:(1)水泥用量大、水泥强度等级过高产生的收缩裂缝;(2)经过季节循环、受到温度变化而引起的温度裂缝;(3)由于沉降变形产生的塑性裂缝;(4)因碱-集料反应或钢筋锈蚀而引起的膨胀裂缝;(5)结构裂缝。这些混凝土结构面裂缝都会影响混凝土自身的防渗效果,从而造成混凝土结构面渗漏水。地铁车站结构缝渗漏水的主要原因有:(1)混凝土未按操作规程振捣,施工时漏振或振动时间不足;(2)施工缝施工时,原有混凝土基础表面没有进行凿毛处理或凿毛后未清理干净;(3)在设计中未考虑到后浇带的排水问题而导致后浇带处长期积水;(4)变形缝两侧混凝土中掺杂异物、废渣以及混凝土空鼓;(5)
14、变形缝处不正确的防水材料设置;(6)施工过程中止水带安装不牢固,造成后期止水带移位;(7)止水带埋设不表 2部分地铁车站渗漏水成因占比孙剑平,等:地铁车站渗漏水病害成因及堵漏新材料研究150晕耘宰 月哉陨蕴阅陨晕郧 酝粤栽耘砸陨粤蕴杂晕耘宰 月哉陨蕴阅陨晕郧 酝粤栽耘砸陨粤蕴杂规范等。除表 2 所示的主要渗漏水原因外,特殊情况如岩溶区地铁车站渗漏水9,主要原因有岩溶区地下水丰富、承压水水头高而致溶岩地下水经裂缝进入地铁内部;岩溶发育引起的地铁结构不均匀沉降;地铁车辆振动及周边建筑工程施工所产生的外加荷载、抽排水等造成的岩溶发育加速,甚至破坏原有溶洞的稳定,造成坍塌等。2地铁车站渗漏水防治技术研
15、究2.1地铁车站防水技术新建地铁车站防水一般遵循“以防为主,刚柔相济,多道设防,因地制宜,综合治理”的原则,一般以结构自防水为根本,主要防水措施如表 3 所示10-13。表 3地铁车站的主要防水方法地铁车站结构面防水关键在于提高混凝土本身密实度,并抑制和减少混凝土裂缝的产生。提高混凝土自防水能力措施主要有:(1)合理选择材料,对砂率、含泥量等进行严格控制;(2)掺加外加剂,减少收缩性裂缝;(3)适量添加有机纤维,提高混凝土柔韧程度、延长混凝土使用寿命;(4)在合适温度下安排混凝土浇筑,严格控制养护时间。地铁车站结构缝部位是渗漏水高发区域,该部位防水措施通常会采用防水板、钢板止水带等多重防水措施
16、以确保该部位的防水效果,在施工中采取针对性的措施并严格各施工工序的过程把控。结构缝处防水主要注意几点:(1)施工缝施工时须严格遵循设计章程和施工规范标准,选择合适的止水带材质、性能与型号,并保证材料的密封性;(2)针对后浇带的防水,在接缝处两侧安装钢板止水带,必要时采用促凝胶浆、高压注浆等方法进行防水;(3)针对变形缝可以采用止水与适应变形的复合防水技术,采用中埋式止水带、嵌填密封材料和外贴防水层等多种止水材料构成多重复合防水防线。特殊部位如穿墙管件处,可将钢板止水环与主管焊接,并采用膨胀止水条等提高防渗能力。2.2地铁车站渗漏水治理技术地铁工程渗漏水治理应遵循“防、排、截、堵”相结合的综合治
17、理方法。渗漏治理时应遵循“先小后大,先易后难,先顶板后侧墙底板,先点渗后面渗”的顺序,要根据地区环境的不同、工程自身特点、使用要求以及渗漏的原因、位置、程度等具体情况,制定最佳的渗漏处理方案。地铁车站渗漏水治理技术主要分为 2 类,刚性材料渗漏水治理和化学注浆渗漏水治理。刚性材料渗漏水治理主要是以修补渗漏位置为主,使用聚合物水泥防水砂浆、纤维聚合物水泥防水砂浆和水泥基渗透结晶型防水材料等,通过阻断水源、清理工作面、修补孔隙以及平整处理等施工流程,达到渗漏修补的目的。相较于化学注浆法,使用刚性材料具有强度高、与基面能结合成整体、施工方便以及耐久性好、成本低的优点;但因材料本身没有延展性,容易产生
18、二次开裂而导致短期内需要重复治理。化学注浆是目前地铁车站渗漏水治理最常用的方法,相较于刚性材料,化学注浆材料具有种类多、可塑性、延展性、抗拉伸性能好等优点,具有更好的适应性和防水抗渗效果。堵漏材料应根据其对应的部位和相关的功能进行选择,根据渗漏部位状况主要有丙烯酰胺类、聚氨酯类、环氧树脂类、丙烯酸盐等材料14-16,表 4 为常用化学注浆材料优缺点及其适用情况。表 4常用化学注浆材料优缺点及其适用情况防水位置防水原则主要防水做法结构面混凝土结构自防水选择耐腐蚀和防渗性能好的混凝土;合理使用膨胀剂、减水剂等添加剂;适量添加有机纤维等。结构缝根据具体工况采用针对性的措施,并采用多重复合的防水措施。
19、施工缝处防水应着重于施工过程中并采用促凝胶浆、高压注浆等方法;变形缝处采用橡胶止水带、嵌填密封材料和外贴防水层等多重复合防水防线。特殊部位-穿墙管件处采用止水钢环、防水卷材、丁基胶粘带的组合方法。化学注浆材料优缺点适用情况丙烯酰胺类良好稳定性,浆液黏度低、可灌性好,凝胶时间可控,抗渗性好,能在低浓度下凝胶;但丙烯酰胺单体具有毒性,施工过程中容易引起水污染。可用于地下结构、隧洞等细微裂缝或孔隙。水溶性聚氨酯亲水性好、包水量大、弹性大。可在任何条件下固结;但可灌性差,预聚体中存在有毒物质,对环境污染大。潮湿裂缝灌浆堵漏、动水地层堵涌水。油溶性聚氨酯固结体强度高、抗渗性好、弹性小。可在任何条件下固结
20、;但可灌性差,预聚体中存在有毒物质,对环境污染大。混凝土静缝的防渗堵漏及地基加固、防水堵漏兼备的情况。环氧树脂类抗拉、抗压强度较高,收缩率小,粘结力强,抗酸碱侵蚀能力强,可在室温条件下固化;但浆液黏度高,可灌性差,在潮湿环境下粘结力差。可用作固结补强注浆,能够较好应用在伸缩缝灌浆中。丙烯酸盐类渗透性好,凝胶时间可控,黏度低、可灌性好,凝胶体具有很好的稳定性,遇水膨胀。可用于地下结构的细微裂缝或孔隙,潮湿或动水条件下的裂缝堵漏。甲基丙烯酸甲酯类可灌性好,凝胶时间易于控制,弹性变形能力强;但造价极高,潮湿环境下性能变化大,浆液聚合过程中会与裂缝表面会出现脱空现象。可作为化学补强注浆材料。孙剑平,等
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