高速鐵路橋梁橋面二次防水層施工質(zhì)量控制

趙同生，陳康榮

(中國(guó)水電集團(tuán) 京滬高速鐵路土建工程三標(biāo)項(xiàng)目經(jīng)理部，山東 泰安 271000)

1 工程概況

京滬高速鐵路采用CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道的橋梁，進(jìn)行全梁面防水體系鋪裝，防護(hù)墻內(nèi)側(cè)通過(guò)噴涂(純)聚脲彈性防水涂料(裸露部位噴涂脂肪族聚脲面層)，有效避免水通過(guò)混凝土裂紋、裂縫、氣孔等通道下滲浸蝕梁體鋼筋，從而確保梁體耐久性及結(jié)構(gòu)安全。

京滬高速鐵路橋面防水體系鋪裝施工時(shí)，考慮施工實(shí)際，橋面防護(hù)墻內(nèi)側(cè)聚脲防水層分兩次施工完成，通過(guò)兩次防水層施工，形成CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道橋梁全橋面封閉防水，確保不因施工質(zhì)量原因造成防水失效，達(dá)到聚脲防水層設(shè)計(jì)使用壽命與無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)壽命相同，進(jìn)而不因防水層質(zhì)量缺陷影響結(jié)構(gòu)安全或引發(fā)行車事故。

2 施工部位及工藝流程

2.1 施工部位

CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道橋梁采用全橋鋪裝防水體系，防護(hù)墻內(nèi)側(cè)橋面防水層采用噴涂(純)聚脲彈性防水涂料(裸露部位噴涂脂肪族聚脲面層)，防護(hù)墻外側(cè)防水層采用聚氨脂防水涂料+C40聚炳烯腈纖維混凝土保護(hù)層，見(jiàn)圖 1［1］。

施工過(guò)程中為了避免架梁和無(wú)砟軌道施工等其它后續(xù)工序?qū)Ψ浪畬拥膿p傷，保證防水層整體有效，全橋防水體系鋪裝采用架梁后二次噴涂施工方式完成。二次噴涂施工順序?yàn)?架梁后無(wú)砟軌道施工前，先進(jìn)行底座板下滑動(dòng)層范圍防水層施工(預(yù)留二次施工搭接寬度15～20 cm)，待無(wú)砟軌道施工完成后再進(jìn)行底座板中間部位及底座板與防護(hù)墻之間的防水層施工(二次防水施工)。

圖1 CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道的橋面防水體系

2.2 施工工藝流程

橋面二次防水層由底涂、聚脲和脂肪族面層組成，總厚度不小于2.0 mm，與一次防水層施工相比較，二次防水層施工中增加一、二次防水層搭接處理、泄水孔、防護(hù)墻、側(cè)向擋塊等特殊部位處理及脂肪族聚脲面層施工等內(nèi)容，工藝更繁瑣。京滬高速鐵路橋梁二次防水層施工中堅(jiān)持“試驗(yàn)先行，樣板引路”的施工管理模式，在大面積開(kāi)展橋面二次防水層施工前，通過(guò)工藝試驗(yàn)選定合適施工設(shè)備及原材料，落實(shí)施工資源配置并熟悉施工工藝流程。

3 質(zhì)量控制重點(diǎn)難點(diǎn)及對(duì)策

結(jié)合一次防水層施工經(jīng)驗(yàn)、工藝試驗(yàn)，并充分考慮二次防水層施工工期、環(huán)境等特殊情況，橋面二次防水層施工質(zhì)量控制重點(diǎn)難點(diǎn)、施工風(fēng)險(xiǎn)及處理對(duì)策總結(jié)為以下幾個(gè)方面。

3.1 原材料質(zhì)量

施工過(guò)程中通過(guò)以下措施確保原材料質(zhì)量:①嚴(yán)格進(jìn)場(chǎng)原材料質(zhì)量檢查，按要求做好進(jìn)場(chǎng)原材料的檢測(cè)，確保原材料各項(xiàng)物理化學(xué)性能滿足要求。②原材料存儲(chǔ)于環(huán)境溫度10℃ ～40℃，通風(fēng)良好、干燥的庫(kù)房中，嚴(yán)禁雨淋、暴曬并遠(yuǎn)離火源，未開(kāi)封的原材料室溫下保質(zhì)期為12個(gè)月，超過(guò)保質(zhì)期嚴(yán)禁使用。③使用時(shí)嚴(yán)禁加入任何稀釋劑，材料開(kāi)封使用后有余量且距離下次使用間隔超過(guò)12 h或空氣濕度＞75%時(shí)，向容器內(nèi)加充氮?dú)獗Ｗo(hù)，防止材料吸濕變質(zhì)［1］。

3.2 基面處理

基層處理滿足要求是保證防水層質(zhì)量的基礎(chǔ)，不同的基層表面粗糙程度對(duì)噴涂聚脲防水的效果影響很大，合適的表面粗糙程度不但能有效增加涂裝材料與基材的粘結(jié)強(qiáng)度，而且可以充分發(fā)揮和有效提高整個(gè)材料本身和基材整體的性能指標(biāo)。如果表面粗糙程度太小，則聚脲防水層與基層粘結(jié)力減弱;反之，如果表面粗糙程度太大，則聚脲防水層表面平整度不好，厚度不均勻，影響整體抗剪切性能。同時(shí)，為保證施工后防水層與橋面基層良好的粘結(jié)，橋面基層處理后應(yīng)平整、清潔，不得有空鼓、松動(dòng)、蜂窩麻面、浮渣、浮土、脫模劑和油污，宜干燥。

橋面二次防水層基面處理難度大。首先，經(jīng)過(guò)一次防水層施工后，作業(yè)基面粗糙度較小(大部分為SP2)，梁面須重新拋丸處理;其次，底座板施工、軌道板灌板等工序?qū)α好娌煌潭任廴?，清理工作量大，二次防水層施工面積雖然只有30%左右，但清理量是原70%面積的3倍以上，尤其兩側(cè)排水溝作業(yè)面狹窄，基面處理難度極大;第三，二次防水層施工區(qū)域狹窄且存在多處變坡，大型拋丸機(jī)(500 cm寬)行走及調(diào)頭困難，拋丸作業(yè)難以覆蓋整個(gè)區(qū)域。

基層處理不符合要求，施工后防水層將會(huì)出現(xiàn)局部鼓包、凹坑、針眼等現(xiàn)象，使防水層局部存在薄弱環(huán)節(jié)，可能形成滲漏通道影響防水效果，甚至?xí)?dǎo)致防水層整體失效;或者造成防水層與橋面基層粘結(jié)力不足，防水層被揭起。

為保證橋面基層處理滿足施工要求，通過(guò)以下措施保證二次防水層基面處理效果:

1)適應(yīng)二次防水層施工區(qū)域特點(diǎn)，選用操作更為靈活的小型拋丸機(jī)(250 cm寬)進(jìn)行基面拋丸，拋丸作業(yè)未能覆蓋的地方采用角磨機(jī)打磨。

2)嚴(yán)格基面處理的檢查驗(yàn)收，基面處理劑刷涂前必須按要求對(duì)梁面處理進(jìn)行檢查驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行下道工序施工。要求橋面處理后必須滿足表1標(biāo)準(zhǔn)［1］。

表1 橋面處理質(zhì)量檢查驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

3.3 底涂

底涂是防水層與混凝土橋面粘結(jié)性能的基礎(chǔ)，它能夠封閉混凝土基材的針眼、微裂紋和氣泡等缺陷，同時(shí)能夠滲透到混凝土基材中，起到與聚脲層很好地連接的作用，其材料必須根據(jù)環(huán)境、地域進(jìn)行選擇，同時(shí)施工前必須對(duì)基層情況進(jìn)行確認(rèn)。高速鐵路橋梁分布范圍廣，所處環(huán)境相差較大，必須根據(jù)環(huán)境條件合理選擇底涂。底涂選用不恰當(dāng)可能導(dǎo)致氣泡等缺陷(如潮濕界面下，一般底涂容易鼓泡)，甚至不固化。另外，不刷涂底涂或底涂涂刷不均勻，也會(huì)導(dǎo)致施工后防水層粘結(jié)不牢、防水層拉拔強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，防水層輕松被揭起。

施工前應(yīng)測(cè)定施工地域環(huán)境的氣候條件，根據(jù)基面測(cè)定的溫度，選擇低溫(0～15℃)型、常溫(15℃ ～35℃)型或高溫(＞35℃)型底涂材料，根據(jù)基面含水率(基層含水率＜7%視為干燥基層，≥7%視為潮濕基層)選擇適用于干燥界面或潮濕界面的專用底涂材料。

3.4 特殊部位處理

特殊部位處理是二次防水層較一次防水層施工增加的內(nèi)容，同時(shí)也是防水層施工過(guò)程中最容易產(chǎn)生質(zhì)量問(wèn)題的薄弱環(huán)節(jié)，特殊部位處理的好壞將直接影響防水層的總體施工質(zhì)量，具體表現(xiàn)為:

1)接茬:二次防水層施工時(shí)，一次防水層早已固化，個(gè)別搭接部位一次防水層壓邊存在局部脫開(kāi)，二次防水層施工前，要對(duì)接茬部位清理打磨，在接茬部位涂刷專用粘合劑后再進(jìn)行搭接噴涂，施工量大、質(zhì)量控制要求嚴(yán)，搭接部位處理不好，施工后將會(huì)在搭接部位產(chǎn)生脫層。

2)封邊:防護(hù)墻、側(cè)向擋塊側(cè)面封邊尤其是根部封邊是二次防水層施工質(zhì)量控制的又一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，根部封邊不嚴(yán)施工后將很容易產(chǎn)生開(kāi)裂、脫開(kāi)，形成薄弱環(huán)節(jié)。

3)排水坡:CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道橋梁梁面設(shè)計(jì)為六面排水坡(六面排水坡:跨中中間段6.8%、梁端中間段1.6%、兩側(cè)坡腳線范圍內(nèi)4.5%、兩側(cè)翼緣板2%)，二次防水層施工范圍在梁面的不同位置存在多處變坡，坡面控制較難，若梁面排水坡處理不符合設(shè)計(jì)要求，防水層施工后將無(wú)法保證設(shè)計(jì)的匯水、排水能力，存在局部積水的情形。

4)排水溝:橋面兩側(cè)排水溝，尤其是曲線段橋梁底座板超高一側(cè)，因溝較深，基層質(zhì)量問(wèn)題與施工難度重疊，極易造成施工質(zhì)量下降。由于施工區(qū)域狹窄，無(wú)法進(jìn)行機(jī)械噴涂，只能通過(guò)輥涂進(jìn)行防水層施工，涂層均勻度控制難度相對(duì)增大。另外，該部位由于陰陽(yáng)角及排水坡等局部突變同時(shí)存在，防水層輥涂過(guò)程中，根部封邊及角部壓邊問(wèn)題疊加，施工質(zhì)量保證難度較大，控制不好，施工后很容易形成防水層凹坑、流掛、開(kāi)裂或脫開(kāi)等現(xiàn)象。

5)泄水孔與梁端:泄水孔與梁端處在梁面邊角部位，空間狹小無(wú)法噴涂到位，質(zhì)量難以控制，是質(zhì)量薄弱環(huán)節(jié)，質(zhì)量控制不好無(wú)法形成橋面連續(xù)防水層，將對(duì)整體防水效果產(chǎn)生影響，要特別注意。

為保證防水層總體有效，二次防水層施工過(guò)程中，特殊部位處理控制措施為:

1)基礎(chǔ)處理時(shí)，對(duì)特殊部位進(jìn)行打磨處理，并且保證基面清潔度、平整度滿足要求。

2)新老防水層搭接施工前，先對(duì)已經(jīng)破損或脫開(kāi)的聚脲防水層進(jìn)行局部割除，再對(duì)一次防水層邊緣20 cm寬度內(nèi)的涂層表面進(jìn)行清潔處理，保證搭接面清潔、干燥、無(wú)油污及其他污染物。對(duì)一次防水層表面15 cm范圍內(nèi)做打磨處理，并涂刷搭接專用粘結(jié)劑，并保證新老防水層搭接寬度至少為10 cm。

3)防水層噴涂時(shí)，嚴(yán)格保證防護(hù)墻、側(cè)向擋塊的側(cè)面根部封邊質(zhì)量，必要時(shí)輔以手工涂刷，封邊高度不小于8 cm，施工后邊緣采用角磨機(jī)修平。

4)泄水管內(nèi)刷涂底涂約10 cm深，然后手工向孔內(nèi)壁噴涂聚脲防水材料。

5)橋梁梁端處施作收邊處理，壓邊深1 cm。

3.5 施工環(huán)境選擇

施工時(shí)，因溫度、濕度、風(fēng)力等環(huán)境因素的不同，聚脲防水層施工質(zhì)量控制難易程度、施工功效均不一樣。聚脲防水層施工時(shí)要求控制環(huán)境溫度在10℃ ～35℃且相對(duì)濕度75%以下，保證基層溫度高于露點(diǎn)溫度3℃。無(wú)論在哪一個(gè)基層施工，任何涂層都應(yīng)該在基層溫度高于露點(diǎn)溫度3℃時(shí)進(jìn)行，而且在涂層固化過(guò)程中，要保持這一條件［2］。

為了滿足工程總體工期，京滬高速鐵路二次防水層施工集中安排在10月至11月中旬，該施工時(shí)段晝夜溫差大，早晚溫度較低極易結(jié)露，施工過(guò)程中溫度把控尤為重要。施工溫度不符合要求，防水層施工質(zhì)量將難以保證，根據(jù)一次防水施工經(jīng)驗(yàn)，在露點(diǎn)溫度下噴涂聚脲，因基層有一層水膜，底涂層無(wú)法產(chǎn)生反應(yīng)，噴涂后防水層粘結(jié)力不足，拉撥強(qiáng)度不夠，容易被整塊揭起。

二次防水層施工環(huán)境控制具體如下:①二次防水層施工過(guò)程中加強(qiáng)對(duì)環(huán)境溫度、濕度的監(jiān)控，確保溫度、濕度滿足要求。②避免雨天施工，另外在風(fēng)力超過(guò)三級(jí)時(shí)禁止施工或采取必要的防護(hù)措施。③冬季施工時(shí)，采取擋風(fēng)、保溫、加熱等措施。

3.6 工序時(shí)間間隔選擇

聚脲防水是一種化學(xué)材料，主要通過(guò)層間材料化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生化學(xué)合力，任何化工產(chǎn)品都會(huì)因時(shí)間延長(zhǎng)失去活性，特別是與聚脲相關(guān)材料(含底涂料、膩?zhàn)印娱g粘結(jié)劑、聚氨酯面漆)，所以必須要按廠家規(guī)定時(shí)間施作，才能保證施工過(guò)程中材料不變質(zhì)失效。存在主要影響為:

1)受噴涂設(shè)備、人員配置數(shù)量制約，基層處理劑施工后，后續(xù)噴涂聚脲未及時(shí)跟進(jìn)，時(shí)間間隔超基層處理劑表干時(shí)間，基層處理劑固化并失去活性，聚脲與基層處理劑未能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，層間結(jié)合力達(dá)不到要求，聚脲層容易被整塊揭起。

2)0.2 mm厚脂肪族聚脲面層能有效加強(qiáng)聚脲防水抗紫外線老化、耐磨、耐老化等物化性能，保證二次防水層長(zhǎng)期暴露于空氣中而不失效，但聚脲涂料噴涂后，若面層施工未及時(shí)跟進(jìn)，接觸面容易被雜物污染而增加施工難度。若間隔時(shí)間較長(zhǎng)，聚脲涂料已表干或固化，面層將無(wú)法與聚脲很好粘結(jié)，施工后形成脫層，列車相向運(yùn)行時(shí)，負(fù)壓及巨大風(fēng)力形成的上浮力有可能將面層整塊剝離，甚至威脅列車運(yùn)行安全。

為保證各層涂料之間良好的粘結(jié)，根據(jù)基層處理劑及層間結(jié)合劑等材料的表干、實(shí)干時(shí)間控制好各工序施工時(shí)間間隔如下:①拋丸后30 min進(jìn)行底涂施工，底涂施工完成后4～6 h進(jìn)行噴涂聚脲防水層。②噴涂(純)聚脲新老涂層的時(shí)間間隔及脂肪族聚脲面層與(純)聚脲防水涂層之間的時(shí)間間隔均不宜超過(guò)3 h。③脂肪族聚脲面層可在噴涂最后一道(純)聚脲彈性防水涂料后立即進(jìn)行，最遲須在聚脲防水層施工完畢后6 h內(nèi)完成，否則要對(duì)接觸面重新處理。

3.7 施工成品保護(hù)

采用架梁后二次噴涂防水層，雖然避免運(yùn)架梁、無(wú)砟軌道施工過(guò)程中對(duì)防水層的損傷，但受工期制約二次施工時(shí)仍有部分橋面系、側(cè)向擋塊等未完成，仍然存在相互干擾。二次防水層先于側(cè)向擋塊施工，大面聚脲層質(zhì)量有保證，但加大了聚脲層特別是脂肪族面層被破壞的風(fēng)險(xiǎn)，施工過(guò)程中，材料堆放、設(shè)備運(yùn)行等容易造成防水層尤其是面層的損傷。

施工過(guò)程中為保證防水層的總體質(zhì)量并盡可能降低后期處理的成本，成品的保護(hù)措施如下:①工程施工的每一道工序完成后，組織驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后，應(yīng)采取成品保護(hù)措施。②聚脲防水層噴涂施工完成后24 h內(nèi)，禁止踩踏及施工車輛運(yùn)行，避免劇烈轉(zhuǎn)向、碾壓等動(dòng)作損壞防水層，加強(qiáng)防水層的保護(hù)。③防水層施工完畢后，應(yīng)注意梁面的清潔及運(yùn)輸車輛輪胎的清洗，避免損壞、污染防水層。④對(duì)后續(xù)工序施工采取保護(hù)措施，避免模板、鋼筋施工及電焊等作業(yè)對(duì)防水層造成損壞。⑤聚脲防水層噴涂過(guò)程中兩側(cè)設(shè)置擋板，防止防水涂料對(duì)無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)及無(wú)縫線路污染。

4 質(zhì)量檢查標(biāo)準(zhǔn)與缺陷處理

4.1 防水層質(zhì)量檢驗(yàn)

二次防水層施工過(guò)程中及施工完成后，按照相關(guān)要求進(jìn)行檢測(cè)，檢查內(nèi)容及相關(guān)要求見(jiàn)表2［2］。

4.2 質(zhì)量缺陷處理

1)若檢驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)涂層有鼓泡、遺漏等缺陷，則需要對(duì)涂層缺陷進(jìn)行修補(bǔ)，修補(bǔ)后，應(yīng)使整個(gè)涂層連續(xù)、致密、均勻，并且涂層性能檢測(cè)符合設(shè)計(jì)要求。

2)如缺陷部位噴涂時(shí)間較短(≤6 h)，則可對(duì)缺陷涂層表面進(jìn)行打磨、清理后直接進(jìn)行二次噴涂聚脲防水材料。如果缺陷部位噴涂時(shí)間較長(zhǎng)(＞6 h)則在缺陷涂層表面、并向外擴(kuò)展5～10 cm，打磨清理后，施作專業(yè)粘結(jié)劑，然后噴涂聚脲修補(bǔ)、刮平。

3)對(duì)損傷及黏結(jié)不牢的涂層，應(yīng)徹底清除，并將基層及損傷周圍80 mm范圍做成光滑過(guò)度坡面，打毛并清理干凈，分別涂刷基層處理劑和層間粘合劑。待表干后用原(純)聚脲材料及噴涂設(shè)備噴涂修補(bǔ)。

表2 32 m梁防水層質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

5 結(jié)語(yǔ)

橋面二次防水是CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道橋梁全橋面防水體系施工中的關(guān)鍵工序，施工質(zhì)量的好壞直接影響到結(jié)構(gòu)的施工耐久性和安全。其施工質(zhì)量的控制應(yīng)以事前控制為主，施工前認(rèn)真分析質(zhì)量控制風(fēng)險(xiǎn)，認(rèn)真做好交底培訓(xùn)工作;施工過(guò)程中應(yīng)從原材料、基面處理、底涂、特殊部位處理、施工環(huán)境及工序時(shí)間選擇、施工成品保護(hù)等方面采取積極有效的措施全面控制;對(duì)于施工完成的部分應(yīng)嚴(yán)格檢查，質(zhì)量不過(guò)關(guān)的進(jìn)行返工處理。實(shí)踐證明，通過(guò)全面的、嚴(yán)格的控制，就能夠很好地保證二次防水的施工質(zhì)量。

［1］鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司橋梁處.三橋通(2008)8388A-JH-F(改)時(shí)速200～350公里客運(yùn)專線鐵路橋梁通用參考圖—橋面防水體系鋪裝及構(gòu)造圖［Z］.天津:鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院，2009.

［2］中華人民共和國(guó)鐵道部.科技基［2009］117號(hào) 客運(yùn)專線鐵路橋梁混凝土橋面噴涂聚脲防水層暫行技術(shù)條件［S］.北京:中國(guó)鐵道出版社，2010.

［3］蔣宗全，郭曉安，屈高見(jiàn).橋面噴涂聚脲防水層常見(jiàn)質(zhì)量缺陷與應(yīng)對(duì)措施［J］.鐵道建筑，2010(10):19-21.