地铁车站主体结构的渗水机理及防治措施

地铁车站主体结构的渗水机理分析及防治措施1概述本文主要是针对我公司在建地铁项目“武汉市轨道交通四号线二期工程区站土建施工第八标段”车站主体结构的渗漏水现象做出分析并提出处理措施。希望为我公司此类项目的施工提供参考。本标段工程为第八标段，招标范围为玫瑰苑站、王家湾站～玫瑰苑站区间（简称王玫区间）、玫瑰苑站～永安堂站区间(简称玫永区间)，共一站两区间。有效站台中心里程：右CK5+051.262，起点里程：右CK4+659.144，终点里程：右CK5+125.462，全长465m。经前期勘测与施工过程来看，本地段的水体不发育，但污水、雨水管线较多，且有很多年久失修。管线的大量渗漏水为工程结构防水带来较大的隐患。2渗漏水的原因分析对于已完成的主体结构渗水情况分析，主要有结构混凝土裂缝产生漏水、施工缝漏水、维护结构渗水导致的渗水、振捣不密实产生的漏水。其中振捣不密实产生渗漏水是最难处理的，要加强施工措施予以避免。2.1结构混凝土裂缝产生漏水结构混凝土裂缝产生的原因很多，主要有以下几种；（1）收缩裂缝：收缩的主要影响因素是混凝土中的用水量和水泥用量，混凝土中的用水量和水泥用量越高，混凝土的收缩就越大。新浇筑的混凝土强度在未充分硬化时，如果湿度不足，就会引起混凝土中的水分过早蒸发，形成干缩裂缝。混凝土的逐渐散热和硬化过程引起的收缩，会产生很大的收缩应力。如果产生的收缩应力超过当时的混凝土极限抗拉强度，就会在混凝中产生收缩裂缝。（2）温差裂缝：温差裂缝的主要影响因素是水泥水化热引起的混凝土内部和混凝土表面的温差过大。由于混凝土内部与表面散热速率不一样，在其表面形成较大的温度梯度，从而引起较大的表面拉应力。同时，此时混凝土的龄期很短，抗拉强度很低，温差产生的表面拉应力。如果超过此时的混凝土极限抗拉强度，就会在混凝土表面产生表面裂缝。（3）混凝土振捣不密实产生裂缝：混凝土浇筑过程中经常出现超振或者欠振，使骨料过于集中；以及振捣时捣棒没有插入到下层混凝土，致使混凝土出现分层现象，使两层混凝土胶结不密实，由此在结构中形成大量的微小裂缝。（4）荷载产生的裂缝：在混凝土强度未形成时即在已成型的结构上堆载重物造成混凝土出现裂缝。这种裂缝主要表现在结构的顶板和底板上。由于场地限制，在混凝土强度不足时将施工所用的材料堆载在顶板上，会造成顶板的开裂。在底板上做模板支撑架时，立柱底部未加设垫板，过大的集中荷载也会造成底板的开裂。（5）钢筋锈蚀产生裂缝：钢筋产生锈蚀时，即铁由低价态转变为高价态时，其体积会膨胀到原来的2~4倍，强大的膨胀应力会导致混凝土结构的开裂。其裂缝往往是沿着钢筋的走向发展，形状较规则。（6）地基基础沉降产生裂缝：基础在开挖过程中出现超挖或者欠挖现象，或在基坑开挖以后没有对局部含水量过大的位置进行有效处理，局部基底承载力不足，导致后期基础出现不均匀沉降，使结构产生拉裂。2.2施工缝渗漏水施工缝处的渗漏水在施工中较为常见，往往是施工人员忽略了大量的细节导致水从此位置留出。其原因主要有；（1）施工缝旧混凝土处理不到位：施工缝处的旧混凝土面没有凿毛处理或者凿毛不足，后期浇筑的混凝土与旧混凝土的粘结不牢固。凿毛后大量混凝土残渣未完全清理，其残渣被浇筑在混凝土中，无法与新浇筑的混凝土形成有效的整体，使施工缝处的混凝土出现细微的开裂。（2）混凝土浇筑时振捣不密实：混凝土一次性浇筑过厚，振捣棒在施工缝处振捣不足或者根本没有振捣，致使此处混凝土骨料过于集中，混凝土不密实而留下缝隙。（3）钢板止水带安装效果不理想：钢板止水带的存在可以大大延长地下水从施工缝流入主体结构的路径，所以要求其一定要封闭成环。在施工中其焊接位置的长度往往不足，并且没有满焊，在搭接处留下了缝隙。钢板止水带应该居中，如果一侧混凝土中留置的止水带长度过长，水就很容易从留置短的一侧留出。当钢板止水带的镀锌膜被破坏以后，会加速止水带的腐蚀，在后期会失去止水效果。2.3防水卷材渗漏水：防水卷材作为结构防水的第一道防线，可以有效的将地下水拦阻在结构之外。施工人员应该提高对其作用的认识，铺贴效果好可以起到事半功倍、一劳永逸的效果。防水卷材的渗水主要体现在；搭接长度不足，两幅卷材无法有效连接而留下缝隙；搭接位置焊接不牢固，留下大量缝隙，导致水渗入结构内部；维护结构的平整度达不到设计要求，导致卷材铺筑不够平整，没有与维护结构有效的粘结。维护结构的偏位伸至导致局部卷材无法施工。（4）没有按设计在薄弱位置--施工缝、伸缩缝、转角位置，铺贴防水加强层，没有达到最佳防水效果。防水加强层可以有效避免混凝土施工时在转角处对卷材的扰动与破坏。2.4侧墙预留钢筋处渗漏水：由于钢筋与混凝土的粘结较差，加之在此处混凝土的振捣不足，在钢筋与混凝土的粘结面形成贯穿的孔隙，容易导致地下水从此处流出。3预防结构渗漏水的措施：预防结构渗漏水要采用“预防为主，堵疏结合”的原则，采取综合措施最大限度地保障结构防水的质量。可以从以下几个方面着手考虑；3.1减小混凝土裂缝产生的渗漏水：（1）精心设计混凝土的配合比，严格控制混凝土用料，减少干缩裂缝；选用低水化热的水泥，如矿渣水泥、粉煤灰水泥等；所用的骨料含泥量要在1%以下。在选择骨料时，应选择线膨胀系数小、岩石弹模较低、表面清洁无弱包裹层、级配良好的骨料。合理选择高效的减水剂，减小混凝土的水灰比可以最大限度的减小混凝土硬化时的水化热，减少其干缩裂缝。制定严格的养护措施，避免温缩裂缝；地铁车站的结构可看作大体积混凝土施工，浇筑后的养生是保证混凝土强度并防止温缩裂缝的重要阶段。主要做法是在混凝土表面铺一层塑料薄膜，在温度较低时可加盖草袋、棉絮，起到保湿、保温的效果。在体积较大的柱子等结构内部可预埋测温原件，测温传感器可采用DS半导传感器，用计算机实施实时监控。当内外温差超过25℃时，要采取湿水等补充措施，避免出现温缩裂缝。（3）提高混凝土的振捣质量；混凝土的振捣工艺是结构质量保证的重要一环。振捣过程中要极力避免欠振及过振。振捣时间一般已混凝土开始泛浆和不冒泡为准。在振捣时捣棒要保证插入到下层混凝土15cm左右。如混凝土的水灰比较大可采取二次振捣的方法，以排除混凝土由于泌水在粗骨料和钢筋处形成的水囊和空隙，提高混凝土与钢筋的握裹力，减小细部孔隙，提高混凝土的密实度。（4）综合考虑产生混凝土裂缝的其他原因；钢筋焊接部位的焊渣必须清除，避免由于钢筋失去钝化保护后产生铁锈而使钢筋体积膨胀胀破混凝土产生裂缝。已成型的结构要避免在其上部堆载大量的重物使混凝土产生裂缝。地基在开挖后遇到土体承载力较差的部位要换填、碾压等措施，保证地基承载力满足结构设计的要求。3.2减少施工缝处的渗漏水：施工缝是地下工程防水的重点和难点，其数量多，结构在混凝土此处不连续给防水施工带来很大的困难。解决此处的防水可以大大减小后期止水堵漏的费用与工时，应引起高度重视。（1）施工缝首先要做到“横平竖直”，界面处理要彻底，凿毛后的混凝土残渣必须及时清理。水平施工缝不得有积水，遇到雨天必须做导流孔。施工缝的防水材料必须按照设计严格施工，施工缝的位置要准确留置，防水材料的材质质量要严格保证。不得使用已经锈蚀的止水钢板，止水钢板要居中。水平施工缝浇注混凝土前，应将其表面浮浆和杂物清除，铺水泥砂浆或涂沙刷混凝土界面处理剂。垂直施工缝浇筑混凝土前，应将其表面清理干净，涂刷混凝土界面处理剂。施工过程中加强混凝土振捣，混凝土振捣时必须专人负责，振捣时间宜为10～30s，以混凝土泛浆和不冒气泡为准，确保不漏振、不欠振、不超振。根据广州地铁的施工经验来看，应选择镀锌钢板止水带+混凝土界面处理剂+背贴式止水带的止水形式。3.3加强防水卷材的铺贴质量：地下水渗入到结构的过程中首先要穿过防水卷材，所以其铺贴的效果良好可以大大曾加地下水渗流的路径，减少流入结构的水流。底板要采用空铺法，侧墙要采用满粘发铺贴。首先要保证卷材的搭接长度；其次要保证焊接的饱满度，不得留下空隙；还要保证铺贴的平整度，以免浇筑混凝土后留下空隙或由于产生褶皱降低卷材的耐久性。在结构转角位置要做成45度或者圆弧形，以免卷材的过度弯折。在结构的施工缝要铺筑防水加强层，采用“多道防线”的措施避免施工缝漏水。3.4防止侧墙预留钢筋处渗漏水：钢筋与混凝土的粘结力较差，其接触面必然会留下细小的通道，所以在浇筑混凝土时要有专人负责此处混凝土的振捣，最大限度的减小孔隙。要保证预埋钢筋的清洁度，不得使用生锈的钢筋。可以在钢筋上涂抹遇水膨胀止水胶，封堵接触面的孔隙。4渗漏水的堵漏措施：结构的渗漏水是施工人员最不愿意看到，但是要在出现渗漏水情况后采取及时的堵漏措施，做到“亡羊补牢”，才能将损害将至最低。渗水的堵漏首先要分析其原因，然后根据其渗漏量的大小来确定堵漏方案，要做到“头痛医头，脚痛医脚”，切不可本末倒置，事倍功半。潮湿的纵向贯穿裂缝或者施工缝：其补强的注浆嘴应该是压环式的（即带有橡塞与逆止阀），其方式是斜孔注浆45°~60°，钻入缝的垂直深度要≥15cm，孔间距25cm左右。压注浆液应为低粘度亲水性环氧树脂浆液与优质聚氨酯浆液。对于损害结构强度的纵向缝，则必须压注低粘度亲水性环氧浆液。宜采用小型高压泵，注浆压力在0.8~1.0MPa范围内。干燥或轻微潮湿裂缝：其表面宜用密封胶直接封闭，采用楔入式的金属或硬塑料嘴粘合封闭（或凿浅槽）方法留嘴，骑缝的方式压注。管局20cm~25cm，并有较低的注浆压力（0.5~0.8MPa）。（3）除严重渗漏的裂缝外，对规则裂缝不宜凿槽，尤其是不能凿深槽、宽槽。同时，抽管封缝、埋管封缝、以塑料软管（PVC管）为注浆嘴的做法都是不可取的。（4）以上裂缝在注浆前必须用高压水或吹气的方式清洗，同时要进一步掌握裂缝的走向、贯穿程度等工况，进而确定注浆参数。（5）曾经渗水现已为碳化结晶封闭的裂缝，为避免混凝土中性化等弱化现象，应考虑用水泥基渗透结晶型防水涂料做处理，并注意涂刷前裂缝表面的湿润。进行注浆不宜在夏天裂缝最小时进行，宜在气温稍低时注浆为最佳。5结语目前的施工工艺要完全避免混凝土裂缝是不可能的，但要从施工技术方面着手将混凝土的开裂情况及影响降职最低。通过合理的施工手段将施工缝、防水卷材的铺贴做好，可以最大限度的降低结构的渗漏水情况的出现。要提高对结构渗漏水机理研究的重视，找出问题的关键所在，采取相应的措施。施工人员要以做百年工程为己任，为国家的基础建设做出最大的奉献。6参考文献：[1]张正威.关于大体积混凝土防裂问题的分析探讨[Ｊ].淮海工学院学报,1996(6)