喷射聚丙烯微纤维混凝土在地铁车站防水施工中的应用
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摘要：地铁工程的防水是国内外公认的难题，特别是在上海这样地下水位较高的城市，该问题显得尤为突出。目前上海地铁车站常用的侧墙结构型式是单层地下连续墙，该结构由于连续墙施工工艺的缘故，其自身防水性能较差，而传统的外防水方式五层刚性抹面防水实际效果并不好，需反复进行堵漏，影响到车站的验收。因此，有必要进行单层地下墙新的防水方式的探索和研究。本文通过现场试验，针对传统防水方法在地铁单层地下墙结构中的局限性和不足，摸索出单层地下墙防水的新方法：喷射聚丙烯微纤维防水砼，为上海这样高地下水位城市的地铁车站防水提供新型、有效的方法和途径。
关键词：地铁防水新方法
1单层地下墙防水施工现状
地铁工程的防水是国内外公认的难题，特别是在上海这样地下水位较高的城市，该问题显得尤为突出。目前上海地铁车站常用的侧墙结构型式是单层地下连续墙，地下墙既作为基坑开挖阶段的围护结构，又作为使用阶段车站永久结构的一部分，承受各种荷载及防水止水作用。相对于复合型侧墙，单墙结构具有工程造价低，施工周期短等优点。但单墙结构由于连续墙施工工艺的缘故，其自身防水性能较差，很难达到地下车站一级防水要求。
1．1 单层墙渗漏的主要原因
⑴ 连续墙接缝渗漏
⑵ 墙与顶、中、底板相连部位渗漏
⑶ 地下墙中间墙面渗漏
⑷ 各种荷载作用下，地下墙变形而出现渗漏水
1．2 单层地下墙一般防水方法及存在的问题
⑴ 防水砂浆找平层采用人工多次抹成，因受人为因素影响，找平层与原有地下墙面粘结不牢固，有时出现两层皮。两层皮间出现细微空隙。在受到外部环境条件变化及一段时间后，产生鼓胀隆起现象；
⑵ 找平层及外侧四层刚性抹面防水层，易出现开裂、剥落现象、其抗裂、抗冲击、抗疲劳及韧性不好；
⑶ 由于找平层及四层刚性抹面防水层覆盖，当出现渗漏后，很难找准原地下墙上的漏水点。因而出现堵住这一点，另一点又渗漏，反复进行堵漏，较长时间车站不能验收。
2喷射聚丙烯微纤维防水混凝土试验目的
上海轨道交通2号线西延伸工程虹桥临空园区站与其它单层墙地下车站类似，也出现上述情况，为改善或避免出现五层刚性抹面存在的问题，逐步摸索和探求新的方法和途径，减少反复堵漏的困扰，解决因渗漏而不能及时验收的问题，工程建设单位向有关部门上报了虹桥临空园站单层墙喷射微纤维防水混凝土试验的《立项建议书》，得到了有关领导的重视，并同意进行试验。试验的主要目的和任务如下：
⑴ 观察和了解微纤维喷射混凝土的抗渗、抗裂、抗剥离性能及强度；
⑵ 了解和掌握单层地下墙喷射微纤维混凝土的施工工艺及有关技术参数；
⑶ 观察和了解地下车站单层墙喷射微纤维混凝土的防水效果，并与五层刚性抹面防水进行比较；
⑷ 比较五层刚性抹面防水与喷射微纤维混凝土防水的施工成本、费用及施工工期；
⑸ 为单层地下墙防水提出建设性意见。
3施工工艺及方法
3．1 原材料的技术要求及其选用
⑴ 砂
细骨料选用中粗砂，细度模数大于2.5，含水率控制5％～7％，按重量计算其含泥量≤3%泥块含量不大于1％，云母含量≤1％，轻物质含量≤1％。
⑵ 碎石
粗骨料选用比较坚硬、不易风化的石灰岩、砂岩等骨料，公称粒级5～15mm的碎石，含泥量不大于1％，泥块含量不大于0.5％，如采用碱性速凝剂，不得使用活性SO2石料。
⑶ 水泥
采用32.5号普通硅酸盐水泥，水泥进入现场后，经复试合格方使用。
⑷ 速凝剂
选用安徽巢湖速凝剂总厂产8880－Q液体速凝剂，添加量为水泥掺量的2.5％。
⑸ 水：采用饮用水。
⑹ 聚丙稀微纤维
选用浙江嘉兴市七星钢纤维有限公司生产的“纵横”高强合成纤维（ZHPP-X-19）聚丙烯微纤维。
⑺ 界面剂
为了增强喷射混凝土与原有连续墙面的粘结强度，经比选采用上海汇丽涂料有限公司生产的A-302型混凝土界面剂。该种界面剂为水溶环氧溶液用于新旧混凝土连接界面处理，涂层可渗进水泥混凝土表层。改性后界面与水泥混凝土表面粘结强度好，防水性好。
⑻ 抗渗微晶防水剂
为了提高混凝土的防水效果，在微纤维混凝土中添加防水剂。经比选采用同济大学与上海微晶防水材料有限公司共同研发的抗渗微晶防水剂，该材料为环保型高效防水新材料，主要成份为抗渗微晶和杜拉纤维，添加到混凝土或水泥砂浆中，掺量为水泥用量的5％～10％抗渗微晶防水剂在水化过程中形成自粘和粘结性能高强微晶体，封闭细微裂隙和毛细通道，使砂浆或混凝土的强度抗渗性得到进一步加强。
⑼ 钢丝网
为了加强连续墙接缝处混凝土的韧性，在每两幅墙接缝处挂设网格50×50mm的钢丝网，宽40cm，接缝两侧各20cm。
3．2 微纤维混凝土配合比
结合地下连续墙喷射混凝土施工实际，委托上海铁道大学试验室按照上述要求进行混凝土配比的试配，采用如下的混凝土配比：
水泥：中粗砂：碎石：水：速凝剂＝1：1.75：1.43：0.45：0.04，即每方混凝土原材料的用量为：水泥500 Kg，砂875 Kg，碎石716 Kg，水225 Kg，聚丙烯微纤维0.9 Kg，速凝剂20.0 Kg。该配比的三天抗压强度为18.7Mpa，28天抗压强度为38.5Mpa，抗渗等级达到P8要求。
3．3 施工主要设备及施工工艺流程
1. 施工机械
主要施工机械有：强制式混凝土搅拌机、空气压缩机（6m3，两台并联）、湿喷机。
2. 施工工艺流程
⑴ 地下连续墙墙面的人工凿毛；
⑵ 地下连续墙墙面渗漏水的封堵，封堵标准墙面无明显流动的水，局部可有湿渍；
⑶ 地下连续墙墙面的清理，涂刷界面剂，连续墙接缝处挂设钢丝网；
⑷ 聚丙烯微纤维混凝土的喷射；
⑸ 人工粉刷表层抗渗微晶防水砂浆，抹平抹光喷射混凝土的表面。
4试验效果
本试验共历时26天。试验结束后，对墙面进行渗漏观察，发现墙面湿渍比喷射前大幅度减少，同时每块湿渍的面积一般也在0.2m2以内，单块湿渍面积也显著减少，没有出现明水渗漏现象。加之聚丙烯微纤维混凝土本身所具有的优良抗裂、抗渗及良好的抗剥离、抗冲击能力，可以初步判断，第一阶段试验达到了项目建议书的预定目标，第一阶段试验是成功的。
5施工成本及费用
第一阶段试验喷射微纤维混凝土2100m2，包括回弹损耗量在内共计喷射175m3，经初步估算，施工成本总计244171元，单位成本116.27元/ m2。
6结论及应用前景
通过对试验成果进行分析，相对于传统五层刚性抹面防水，喷射聚丙烯微纤维防水混凝土具有施工速度快，强度高，抗渗、抗裂、抗剥离性能好，后期反复处理量小，对运营影响小等优点，并能有效提前车站验交。本工程完工后一次性竣工验收通过，车站防水质量得到同行业单位的一致好评。目前该技术已通过专家的初步论证，并上报相关部门，作为科研项目进行立项，有望在各在建或新开项目中得到更进一步的推广和使用，为上海这样高地下水位城市和地区的地铁车站的防水提供全新的方法和途径。
参考文献
[1] 王珊 《地铁工程设计与施工新技术实用全书》 银声音像出版社，2004年
[2] 刘建航 侯学渊 《基坑工程手册》 中国建筑工业出版社，1996年
[3] 李斌 《建筑防水材料配方设计与性能检测指导手册》 中国建筑工业出版社，2003年
[4] 程良奎 《喷射混凝土与土钉墙》 中国建筑工业出版社，1998年
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