水性噴涂持粘高分子防水涂料在明挖隧道結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

李云剛，張濤，胡傳鵬，韋家昕

（中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100088）

0 引言

在城市地下隧道建設(shè)中，防水設(shè)計(jì)是影響工程安全可靠的重要因素之一，地下水滲漏會(huì)對(duì)隧道主體結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重侵害，滲水會(huì)引起結(jié)構(gòu)內(nèi)部鋼筋銹蝕，降低混凝土耐久性，直接影響隧道主體結(jié)構(gòu)承載能力。目前明挖隧道常用卷材作為結(jié)構(gòu)主要外包防水層，卷材防水在施工過程中存在以下缺點(diǎn)：（1）防水卷材需采用熱熔或者密封膠進(jìn)行搭接，由于施工工藝落后，大多為現(xiàn)場(chǎng)手工完成搭接，缺陷率較高；（2）明挖隧道施工過程中，防水卷材鋪貼后經(jīng)常會(huì)受到高溫紫外照射，會(huì)加速卷材老化，降低防水卷材的性能，給防水工程留下滲漏隱患；（3）防水卷材在施工中難與隧道結(jié)構(gòu)達(dá)到滿粘，粘接效果較差，卷材局部經(jīng)常會(huì)與結(jié)構(gòu)基體脫開形成空鼓，如有任何一處發(fā)生破損，滲水會(huì)沿防水層與主體結(jié)構(gòu)間竄流，造成大面積滲漏，后期補(bǔ)修較為困難[1]。

針對(duì)上述防水卷材存在的諸多缺陷，以水性噴涂持粘高分子為代表的自適應(yīng)防水材料應(yīng)運(yùn)而生。水性噴涂持粘高分子防水涂料是一種新型高端防水材料，具有以下特點(diǎn)：（1）-10～40 ℃可直接噴涂，施工完成后，不固化，不溶于水，與結(jié)構(gòu)面的粘結(jié)性能好，能在復(fù)雜的施工條件下噴涂；（2）防水材料安全環(huán)保，不含有毒溶劑；（3）有較強(qiáng)的蠕變性能，能長(zhǎng)期保持粘稠膠質(zhì)狀態(tài)，具有自愈合、拉伸力強(qiáng)、抗疲勞性強(qiáng)、耐老化等特性[2]；（4）能與多種防水卷材及涂料復(fù)合使用。

本文結(jié)合廈門某地下通道項(xiàng)目，以水性噴涂持粘高分子防水涂料為例，進(jìn)一步研究了自適應(yīng)防水體系在明挖隧道中的具體應(yīng)用及施工工藝，以期為今后的富水城市明挖隧道防水設(shè)計(jì)提供借鑒。

1 工程概況

本項(xiàng)目隧道全長(zhǎng)2834.8 m，雙向六車道標(biāo)準(zhǔn)，敞開段隧道主體結(jié)構(gòu)采用U型槽結(jié)構(gòu)，暗埋段隧道結(jié)構(gòu)為單層雙孔矩形框架型式。

（1）地表水：隧址區(qū)地表水主要為埭遼水庫水，勘察期間測(cè)得水位高程為3.05 m，主要受大氣降水和人工補(bǔ)給。

（2）地下水：地下水位埋深一般為2.70～9.30 m，一般標(biāo)高-2.37～4.09 m。根據(jù)收集的周邊工程資料，陸域地下水年變幅2.0 m左右。

2 防水總體設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目防水等級(jí)為一級(jí)，根據(jù)地下結(jié)構(gòu)防水設(shè)計(jì)原則，確立以隧道混凝土結(jié)構(gòu)自防水為主，外包柔性防水層為輔的防水體系。柔性防水材料選用1.5 mm水性噴涂持粘高分子防水涂料層+1.5 mm噴涂橡膠瀝青防水涂料或防水卷材共同組成的復(fù)合式防水層。具體形式如圖1所示。

圖1 明挖隧道主體結(jié)構(gòu)防水設(shè)計(jì)

3 水性噴涂持粘高分子防水涂料

水性噴涂持粘高分子防水涂料由優(yōu)質(zhì)改性瀝青、功能性高分子改性劑及特種添加劑組成，常規(guī)狀態(tài)下直接噴涂在隧道結(jié)構(gòu)外側(cè)，噴涂成形后不固化，能始終保持彈塑性狀態(tài)，可單獨(dú)作為防水層也可與其他防水材料復(fù)合使用。

3.1 水性噴涂持粘高分子防水涂料

水性噴涂持粘高分子防水涂料是一種雙組分涂料，A組分由高固含量的陰離子乳化瀝青、高分子改性材料、增韌劑和特殊助劑等組成；B組分為固化劑（破乳劑）。產(chǎn)品經(jīng)專用設(shè)備噴涂后，在混凝土結(jié)構(gòu)面上快速形成高聚物無縫薄膜，滿粘在主體結(jié)構(gòu)上，整體性好，同時(shí)防水薄膜具有斷裂延伸率大、耐穿刺性強(qiáng)等特點(diǎn)。

3.2 水性噴涂持粘高分子防水涂料性能

（1）施工便捷性

常溫下噴涂法施工，固化成膜，對(duì)基面要求較低，可在潮濕基面作業(yè)，施工簡(jiǎn)便，實(shí)現(xiàn)無縫連接，尤為適用形狀復(fù)雜或異形結(jié)構(gòu)部位（如樁頭、格構(gòu)柱，鋼筋預(yù)留部位等）。

（2）環(huán)保性

不含揮發(fā)性有機(jī)物，產(chǎn)品環(huán)保安全，適用于密閉空間。

（3）耐久性

涂層耐熱、耐酸堿、耐老化性能優(yōu)越，固化成膜后具有出眾的斷裂伸長(zhǎng)率和彈性恢復(fù)率。可保持粘稠膠質(zhì)狀態(tài)，具有自愈合、拉伸力強(qiáng)、耐老化、低溫不斷裂、高溫不流淌等性能。

（4）相容性

水性噴涂持粘高分子防水涂料可與防水卷材或其它防水涂料共同組成復(fù)合式防水層，也可與其他防水材料層分開設(shè)置形成多道防水層。

4 關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)防水設(shè)計(jì)

4.1 與既有地道相接防水構(gòu)造（見圖2）

圖2 與既有地道相接防水構(gòu)造

敞開段隧道起點(diǎn)需與既有地道連接，銜接縫位置無法預(yù)埋中埋式止水帶，根據(jù)實(shí)際條件，在結(jié)構(gòu)接縫內(nèi)部選用遇水膨脹止水膠+注漿導(dǎo)管的防水形式，外包選用1.5 mm水性噴涂持粘高分子防水涂料+1.5 mm噴涂橡膠瀝青防水涂料，最后選用低模量聚氨酯密封膠進(jìn)行封口。

4.2 主線隧道與BRT橋相交防水構(gòu)造（見圖3）

主線隧道與BRT相交段利用隧道結(jié)構(gòu)進(jìn)行托換，根據(jù)不同的施工流程，采取相應(yīng)防水設(shè)計(jì)。

（1）基坑開挖完成后，通過在底板預(yù)留孔洞，保留原橋墩承臺(tái)及樁基，防水施工時(shí)，孔洞預(yù)留縫位置預(yù)埋中埋式止水帶。

圖3 主線隧道與BRT橋相交防水構(gòu)造

（2）隧道結(jié)構(gòu)頂板通過植筋完成與既有橋墩的連接，銜接節(jié)點(diǎn)依次設(shè)置水性噴涂持粘高分子防水涂料+耐根系穿刺層防水卷材+無紡布隔離層，外部增設(shè)聚乙烯泡沫塑料保護(hù)板，頂部用低模量聚氨酯密封膠封口。

（3）切割既有橋墩樁基后，在接縫處設(shè)置遇水膨脹止水膠，完成后澆側(cè)中埋式止水注漿導(dǎo)管的安裝，最后澆筑預(yù)留孔洞。

4.3 變形縫節(jié)點(diǎn)防水構(gòu)造（見圖4）

圖4 變形縫節(jié)點(diǎn)防水構(gòu)造

變形縫節(jié)點(diǎn)增設(shè)水性噴涂持粘高分子防水涂料加強(qiáng)層，兩側(cè)寬度各為500 mm，同時(shí)在頂板變形縫表面設(shè)置雙面自粘型丁基橡膠防水密封膠粘，為降低結(jié)構(gòu)伸縮對(duì)防水層的損耗，變形縫兩側(cè)各200 mm范圍密封膠隔離膜不撕掉、不與基層粘貼，但外側(cè)各300 mm寬度范圍密封膠必須與基層滿粘，不得空鼓。

5 施工工藝

5.1 工藝流程（見圖5）

圖5 施工工藝流程

5.2 施工要點(diǎn)

（1）基層處理。基面無需拋丸處理，但應(yīng)保持密實(shí)，混凝土結(jié)構(gòu)面不應(yīng)存在氣孔、蜂窩、凹凸不平等缺陷，噴涂作業(yè)前要清除基面上的浮塵、雜質(zhì)及油污等雜物，對(duì)坑洞不平處應(yīng)選用砂漿找平。側(cè)墻模板拉筋在模板拆除后，應(yīng)將突出的鋼筋予以切割，保證切割后的鋼筋與結(jié)構(gòu)墻體平齊。

（2）細(xì)部加強(qiáng)層施工。對(duì)陰陽角等細(xì)部節(jié)點(diǎn)做防水加強(qiáng)處理，防水加強(qiáng)層采用同規(guī)格的水性噴涂持粘高分子防水涂料。底板和側(cè)墻鋪設(shè)防水層的陰角均應(yīng)做成R≥50 mm的圓弧或50 mm×50 mm的鈍角，并增噴1.5 mm水性噴涂持粘高分子防水涂料，加強(qiáng)防水層延伸不少于250 mm，見圖6。

（3）噴涂作業(yè)。施工作業(yè)前，需在專用噴涂設(shè)備上對(duì)材料進(jìn)行緩慢、均勻攪拌。桶內(nèi)剩余材料應(yīng)及時(shí)封閉，以免混入雜質(zhì)造成浪費(fèi)。噴涂作業(yè)過程中，噴槍盡量與基面垂直，距離保持適中，緩慢均勻移動(dòng)。噴涂應(yīng)按先細(xì)部節(jié)點(diǎn)后大面結(jié)構(gòu)的順序連續(xù)作業(yè)，每次噴涂應(yīng)多遍、交叉作業(yè)，最終達(dá)到設(shè)計(jì)厚度。在結(jié)構(gòu)立面或坡面噴涂時(shí)，應(yīng)按照由低到高、自下而上的方向依次噴涂。在大面積結(jié)構(gòu)施工中，噴涂作業(yè)難以一次性成型，宜采用分區(qū)段噴涂，可按500～1000 m2為劃分標(biāo)準(zhǔn)，區(qū)段噴涂應(yīng)一次性完成。

（4）設(shè)置保護(hù)層、加強(qiáng)層。噴涂后，涂層在3～5 s時(shí)間凝膠成形，根據(jù)防水等級(jí)、現(xiàn)場(chǎng)條件增設(shè)無紡布。在此期間防水薄膜表面會(huì)有水析出，排氣、排水的現(xiàn)象可能會(huì)引起薄膜鼓泡屬于正常情況。涂膜干燥后鼓泡會(huì)自然消失，不會(huì)影響涂膜與基層的粘合力和防水效果；如果干燥后，鼓泡并未消失，則需要采取相應(yīng)的修補(bǔ)措施。

防水加強(qiáng)層的寬度應(yīng)遵循相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)選用夾鋪胎體作為增強(qiáng)材料時(shí)，應(yīng)使胎體充分浸透防水涂料，不得出現(xiàn)露槎及褶皺情況。

相鄰區(qū)域防水涂料的搭接寬度不應(yīng)小于100 mm，搭接面應(yīng)保證清潔，不應(yīng)有浮漿、油污、灰塵等雜物。

（5）自檢、修補(bǔ)。防水涂層局部有破壞的區(qū)域，應(yīng)采用相同的防水涂料進(jìn)行修補(bǔ)，同時(shí)需滿足下列要求：①清理去除損壞部位的涂層，清理范圍應(yīng)由需要修補(bǔ)范圍向四周擴(kuò)展50～100 mm，修補(bǔ)邊緣宜平滑過渡。②清理干凈待修理處，基層重新處理；基層處理完后重新噴涂防水涂料。

（6）質(zhì)量驗(yàn)收。①施工前需對(duì)防水材料進(jìn)行抽查，材料性能指標(biāo)應(yīng)符合相應(yīng)防水標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)要求。②防水層自檢修復(fù)合格后，方能開展淋水蓄水試驗(yàn)，并對(duì)結(jié)構(gòu)防水效果實(shí)施全面檢查，涂料防水層不得有滲漏現(xiàn)象。③防水涂料層厚作為防水設(shè)計(jì)的基本保障，其平均厚度需滿足相關(guān)規(guī)范及設(shè)計(jì)要求，局部最小層厚不小于設(shè)計(jì)要求的80%。

（7）注意事項(xiàng)。（1）噴涂作業(yè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)面時(shí)不能有明水，若確實(shí)不能封堵圍護(hù)結(jié)構(gòu)的滲漏水，可以用引流管將滲流水臨時(shí)引出，主體結(jié)構(gòu)完成后注漿封堵。（2）側(cè)墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)在噴涂前，務(wù)必清除虛土。（3）完成防水涂料噴涂作業(yè)后若有后續(xù)工序應(yīng)及時(shí)覆加防護(hù)膜，等澆筑混凝土前揭開防護(hù)膜。

6 結(jié)語

通常在城市隧道外包防水設(shè)計(jì)中，大多會(huì)采用卷材作為柔性防水層，但此類“卷材-雨傘式防水”主要存在搭接縫防水薄弱、無自我修復(fù)能力、無法達(dá)到絕對(duì)滿粘施工、容易空鼓產(chǎn)生竄水等問題，存大較多滲漏隱患。

水性噴涂持粘高分子防水涂料具有自愈合、拉伸力強(qiáng)、抗疲勞性強(qiáng)、耐老化等特性，同時(shí)還具有極強(qiáng)的蠕變性能，可永久保持粘稠膠質(zhì)狀態(tài)。

在結(jié)構(gòu)迎水面采用水性噴涂持粘高分子防水涂料作為柔性防水層，能與混凝土結(jié)構(gòu)牢固結(jié)合，無縫粘結(jié)，如同時(shí)與其他防水材料組合使用，可形成共同防水結(jié)構(gòu)體系，實(shí)現(xiàn)“皮膚式”防水理念，有效增加隧道結(jié)構(gòu)防水的可靠性。