新型防水系統(tǒng)在阿聯(lián)酋納吉馬特項(xiàng)目地下箱涵結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

徐立強(qiáng)

（中國港灣工程有限責(zé)任公司，北京 100027）

1 概述

阿聯(lián)酋納吉馬特（NAJMAT）項(xiàng)目的兩座箱涵系布設(shè)跨海的水、電、燃?xì)夂屯ㄓ嵉确?wù)設(shè)施的水下（地下）通道，其上部為海上過往船舶的渠道。由于水、電、燃?xì)?、通訊等設(shè)施在設(shè)計(jì)規(guī)范中對其結(jié)構(gòu)耐久性和防水性的要求十分嚴(yán)格，結(jié)構(gòu)物絕大部分都將長期處在平均海平面以下，要求能經(jīng)受中東地區(qū)高溫氣候的影響和高鹽海水的腐蝕。該箱涵結(jié)構(gòu)的防水系統(tǒng)（water proofing system）必須具備安全系數(shù)高，耐久性強(qiáng)和抗腐蝕性好的特點(diǎn)。該項(xiàng)目技術(shù)規(guī)范中對防水系統(tǒng)中的防水膜的要求見表1。

表1 防水材料性能要求

在工程實(shí)施過程中，根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況，業(yè)主對原設(shè)計(jì)箱涵防水提出如下要求：

1）所有防水產(chǎn)品均應(yīng)由符合 ISO9002、BS5750或EN29001質(zhì)量體系的廠家提供；2）在耐弱酸，弱堿，硫酸鹽，氯化物腐蝕方面需滿足中東地區(qū)最惡劣條件的要求；3）防水膜在結(jié)構(gòu)物使用期內(nèi)不得有明顯的老化。

2 箱涵結(jié)構(gòu)形式及防水系統(tǒng)的布置

2.1 箱涵及豎井結(jié)構(gòu)

箱涵兩側(cè)各有方形豎井，頂面標(biāo)高+1.85m，底面標(biāo)高-9.15m，長為11.1m，寬為10.1m，底板厚1.0m，豎墻厚0.8m，頂板厚0.5m，設(shè)有檢修孔洞；箱涵底部為兩孔結(jié)構(gòu)，單孔尺寸為寬3.5m高2.5m，外墻厚0.65m，內(nèi)隔墻厚0.60m，底板和頂板厚度均為0.7m，外沿尺寸為寬8.9m高3.9m，箱涵水平段總長為32m。箱涵及豎井立面圖和平面圖見圖1。

圖1 箱涵及豎井結(jié)構(gòu)圖

2.2 防水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

防水系統(tǒng)的基本構(gòu)成為：1）大面積連續(xù)表面的兩布一膜，即2層土工布（塑料布）中間1層防水膜（見圖2）；2）伸縮縫處為兩帶一膜，即施工縫兩側(cè)各安裝止水帶，并再加設(shè)1層防水膜（圖3）。

圖2 防水結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 伸縮縫處防水結(jié)構(gòu)示意圖

3 防水系統(tǒng)的主要材料

3.1 防水膜

MASTERPREN BG 2.2mm厚PVC防水膜是人工合成的、適用于地下建筑物和隧道等結(jié)構(gòu)的雙層雙色（黑色和綠色）PVC塑料防水膜。它具有超強(qiáng)的機(jī)械（力學(xué)）性能，對外力作用有良好的承載力和彈性，在高壓水作用下防爆烈性能好，耐久性強(qiáng)，有較強(qiáng)的抗沖刷性和抗植物根系穿透性；其標(biāo)記面便于檢查破損和進(jìn)行修補(bǔ)，雙縫焊接便于利用氣壓檢驗(yàn)焊接質(zhì)量，可與止水帶焊接，很好地應(yīng)對結(jié)構(gòu)位移和形變。每卷防水膜長20m，寬2.10m，厚2.2mm。

3.2 土工布

1）SNW46土工布由聚丙烯原料制成，主要用作混凝土結(jié)構(gòu)與防水膜之間的隔離層；

2）SNW55土工布由聚丙烯原料制成，主要用作防水膜與回填料之間的保護(hù)層。

3.3 止水帶

MASTERFLEXW4止水帶由高等級的PVC聚合物經(jīng)壓鑄制成，成品為藍(lán)色?？膳c防水膜進(jìn)行焊接，以達(dá)到防水、止水的效果，并保證在發(fā)現(xiàn)漏水的情況下進(jìn)行有效地檢查和維修。它便于現(xiàn)場焊接等操作，有效防止施工縫滲水；適用于小面積的特殊部位的局部防水，并有良好效果；一面設(shè)有多條異形肋，澆筑在混凝土內(nèi)通過增加滲徑達(dá)到止水目的。其規(guī)格尺寸為每卷止水帶長15m，寬0.32m，厚2.5mm，一面帶有5條異形肋，肋高約15mm。止水帶截面見圖4。

圖4 止水帶截面圖

4 主要施工設(shè)備及工具

4.1 TWINNY S熱風(fēng)雙輪自動PVC焊機(jī)

TWINNY S自動焊機(jī)（圖5）適用于PE/ECB/ECB/PP等土工膜、防滲膜的野外現(xiàn)場施工作業(yè)，焊接強(qiáng)度高，密封效果好，雙焊縫搭接焊，具有體積小、重量輕、操作靈活簡便等特點(diǎn)。溫度、焊接速度、焊接壓力連續(xù)可調(diào)；自動爬行可實(shí)現(xiàn)斜坡、垂直、倒立自動焊。焊接溫度為560°C連續(xù)可調(diào)，焊接壓力最大1 000 N連續(xù)可調(diào)，焊接速度0.3～3.2m/min連續(xù)可調(diào)。

圖5 TW INNY S自動雙縫焊機(jī)

4.2 手持電熱焊機(jī)

該手持式焊槍（圖6）廣泛應(yīng)用于PVC/PE/PP/塑料膜材、板材的焊接，汽車帳篷、防水地工膜焊接等。工作溫度為20～650℃連續(xù)可調(diào)，風(fēng)量最大230 L/min，尺寸340 mm×90mm，手把56mm。

圖6 TW INNY S自動雙縫焊機(jī)

5 施工工藝

防水結(jié)構(gòu)與混凝土澆筑和模板支立等工序是相互穿插進(jìn)行的，其施工工序[2-3]見圖7。

圖7 防水施工主要流程

5.1 防水結(jié)構(gòu)施工前準(zhǔn)備

防水結(jié)構(gòu)鋪設(shè)的墊層頂面應(yīng)清理干凈，不能有碎石或任何堅(jiān)硬的物體，以免防水膜受損導(dǎo)致漏水。

墊層不能有油污、沙塵、積土、石渣等，表面應(yīng)光滑平整，無明顯的毛邊、錯臺或凹凸。結(jié)構(gòu)物的拐角必須進(jìn)行處理，以免防水膜與直角（或銳角）結(jié)構(gòu)直接接觸。所有與防水膜接觸的部位必須仔細(xì)檢查，墻板表面不得有明顯突起或棱角。

5.2 混凝土墊層上鋪設(shè)SNW46土工布

在清潔的混凝土墊層表面鋪設(shè)SNW46型土工布，相鄰兩片土工布搭接長度應(yīng)≥50mm，應(yīng)用手動電烙鐵對土工布按照適當(dāng)?shù)拈g距進(jìn)行點(diǎn)焊粘接。土工布鋪設(shè)后，需要再次進(jìn)行檢查，確保沒有顆粒物留存在其上。

5.3 鋪設(shè)箱涵、豎井底板MASTERPRENEBG2.2mm防水膜

將MASTERPRENEBG2.2mm型防水膜邊上標(biāo)有標(biāo)記的一面朝上鋪設(shè)在已經(jīng)鋪好的土工布上面。相鄰兩片防水膜的搭接長度應(yīng)≥120mm，采用TWINNYS熱風(fēng)雙輪自動PVC焊機(jī)焊接。接縫焊接后，應(yīng)立即按建造商的檢驗(yàn)程序?qū)附涌p進(jìn)行氣壓試驗(yàn)。對小范圍內(nèi)鋪設(shè)的防水膜（如：集水坑底部），在作業(yè)面內(nèi)不能使用TWINNYS自動雙接縫焊機(jī)焊接，應(yīng)人工手動焊接。焊接完成后，檢驗(yàn)焊縫。水平部分鋪設(shè)過程中，應(yīng)將土工布和防水膜預(yù)留一定長度在混凝土底板邊緣以外，以便未來搭接。

5.4 底板伸縮縫位置加設(shè)MASTERPRENEBG 2.2mm防水膜并安裝MASTERFLEXW4止水帶

在底板的伸縮縫處，再將寬1 100mm MASTERPRENE BG2.2mm作為附加防水膜，標(biāo)記面朝上居中鋪設(shè)在已經(jīng)鋪設(shè)好的防水膜上，兩側(cè)各550mm，使用手動焊機(jī)將兩邊與已鋪設(shè)好的防水膜焊接，并做焊接質(zhì)量檢驗(yàn)。

伸縮縫的兩側(cè)各裝一條止水帶，與已經(jīng)鋪設(shè)的附加防水膜焊接在一起，待兩側(cè)澆筑混凝土后止水帶的凸起條均澆筑在混凝土內(nèi)部，起到固定和止水作用。

在伸縮縫處的主防水膜與附加防水膜焊接，以及附加防水膜與伸縮縫兩側(cè)的止水帶焊接中，為避免防水膜因結(jié)構(gòu)變形承受較大的拉應(yīng)力，影響焊縫密封性和防水膜壽命，應(yīng)在焊縫間的防水膜預(yù)留一定的富余寬度。當(dāng)遇到不同方向的兩條止水帶相交的情況，如果是直角相交，則剪裁成45°斜邊后焊接；如果是斜角相交，也應(yīng)將兩止水帶裁剪成等角后焊接，保證兩邊及對應(yīng)的凸起條均能對應(yīng)焊接，不影響接頭處止水帶的止水作用。塑料PVC止水帶安裝時(shí)也應(yīng)該預(yù)留一定的長度在混凝土底板邊緣以外，以便搭接。

5.5 在水平防水膜上面鋪設(shè)水泥砂漿保護(hù)層

止水帶安裝完成后，整體排查每個(gè)部分防水膜上面有無破損。確認(rèn)無破損后在防水膜上鋪設(shè)一層塑料布，塑料布應(yīng)當(dāng)完全伸展開鋪平，不應(yīng)有褶皺和鼓起，并能將止水帶一起蓋住，避免砂漿澆筑時(shí)落到止水帶上。沿止水帶鋪設(shè)略高于保護(hù)層厚度的擋板（保護(hù)層厚50mm，擋板一般為100mm），以保證在防水膜上面澆筑砂漿保護(hù)層過程中止水帶不會被砂漿掩埋或污染。

5.6 在箱涵和豎井的豎墻模板上安裝MASTERFLEXW4止水帶

在支立豎墻模板時(shí)，將從箱涵和豎井底板早先預(yù)留出的止水帶部分固定在模板上面。規(guī)范方法應(yīng)使用雙面膠帶分別將止水帶兩邊粘合在豎墻模板上，這樣既不損壞止水帶，又能有效防止豎墻澆筑混凝土過程中，不會有水泥漿滲流到止水帶與模板之間，造成止水帶彎曲變形和受到污染。同時(shí)，在澆筑混凝土豎墻時(shí)應(yīng)小心操作，避免將泵送混凝土直接噴射在已安裝的止水帶上。

除了伸縮縫處，在底板和豎墻及頂板之間的所有施工縫處也應(yīng)安裝止水帶。施工縫處止水帶應(yīng)在澆筑下部混凝土之前就安裝定位在模板上，澆筑上部混凝土?xí)r固定在上部結(jié)構(gòu)的模板上。對于水平方向的施工縫和豎直方向的伸縮縫處的兩條止水帶在相交的位置，應(yīng)采用45°斜向剪裁并對焊后再予以安裝固定。

5.7 頂板伸縮縫的處理

在頂板伸縮縫兩側(cè)順止水帶方向各安裝1條寬150 mm的MASTERPREN BG條型防水膜，將該防水膜兩端頭與豎墻上的止水帶焊接，然后采用CONCERSSIVE 2200環(huán)氧高強(qiáng)混凝土修補(bǔ)材料將150mm防水膜兩側(cè)分別埋設(shè)在頂板上面，起到止水帶作用。

5.8 在垂直墻面和頂板布設(shè)SNW 46型土工布

在箱涵和豎井的所有垂直墻面先布設(shè)SNW46型土工布隔離層，布設(shè)前，遵循底板墊層的清理原則和標(biāo)準(zhǔn)要求，做到混凝土墻面光滑平整，無硬雜物。

土工布的布設(shè)需用專用的PVC圓形墊片和射釘槍鉚固在豎墻上，鉚點(diǎn)水平和豎直方向的間距均不得大于1 500 mm，因?yàn)樵揚(yáng)VC墊片還將用于后續(xù)的豎墻防水膜固定，如果間距過大，則單位面積內(nèi)用于固定豎向防水膜的焊點(diǎn)太少，容易因防水膜自重在焊點(diǎn)處產(chǎn)生過大拉力，影響防水膜質(zhì)量，甚至局部撕裂。

5.9 在垂直墻面和頂板裝設(shè)MASTERPREN BG2.2mm防水膜

用手動熱焊機(jī)將防水膜焊接在已經(jīng)鉚固好的PVC墊片上。搭接部分用TWINNYS自動雙縫熱焊機(jī)焊接。注意鋪設(shè)方向即搭接縫方向應(yīng)采用豎直方向，防止產(chǎn)生水平焊縫，避免焊縫處承受因自重產(chǎn)生的應(yīng)力。

在豎墻上施工縫的位置，因?yàn)槭┕たp設(shè)有止水帶，豎向防水膜應(yīng)當(dāng)與施工縫止水帶焊接，既能有效固定防水膜的位置，又能將箱涵和豎井的墻面分成獨(dú)立的密閉區(qū)域，避免一孔滲水滿盤皆漏的竄水情況，也便于在發(fā)生漏水時(shí)進(jìn)行有效定位和檢修。

在伸縮縫處的防水膜應(yīng)與已經(jīng)鋪設(shè)的附加防水膜兩側(cè)進(jìn)行焊接。

5.10 在豎墻和頂板防水膜上面鋪設(shè)SNW55土工布保護(hù)層

豎向防水膜鋪設(shè)后，再次全面檢查防水膜各個(gè)部分是否有破損。若發(fā)現(xiàn)破損或缺陷，應(yīng)做相應(yīng)的修補(bǔ)；確認(rèn)沒有破損后，方可在豎向防水膜上面鋪設(shè)SNW55型土工布保護(hù)層。注意外側(cè)的土工布不能用釘?shù)热魏螆?jiān)硬的器具固定，而應(yīng)使用粘合劑將其粘合在防水膜上，粘合劑可以采用點(diǎn)刷或者片刷，以能夠有效粘住土工布為準(zhǔn)。

6 結(jié)語

新型防水系統(tǒng)完工后，最終箱涵底板處于海水下深度約9.0m，箱涵內(nèi)部無滲水、漏水現(xiàn)象，頂板、豎墻、底板以及伸縮縫和施工縫均處于干燥狀態(tài)，為后續(xù)和服務(wù)設(shè)施安裝和保護(hù)工作提供了較好的作業(yè)環(huán)境。該防水系統(tǒng)是可行的，達(dá)到了項(xiàng)目規(guī)范對防水系統(tǒng)的技術(shù)要求。

由該防水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理，材料特性，施工工藝可知防水材料的性能優(yōu)異、便于安裝操作，施工工藝可行，具備新工藝、新技術(shù)的眾多重要因素。

本工程采用的防水系統(tǒng)施工工藝，保證了工程質(zhì)量，縮短了工期，節(jié)省了投資。

[1] ASTM D638—2003，D1004—2003，E154—1999，D570—1998，D36—2006，美國材料試驗(yàn)協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)[S].

[2] 余德池，余征.地下防水工程便攜手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

[3] 沈春林.建筑防水工程師手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.