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城市地下工程防水新技術
發布時間:2015-03-13
  【摘 要】本文從原理、施工做法和經濟性分析等角度介紹了化學預應力混凝土、后澆帶超前止水技術、取消上翻導墻、塔吊基礎處理等四種地下工程防水新技術。新技術的推廣有助于提高地下防水工程的施工技術水平,保證工程防水質量,加快施工進度,降低工程造價。

  【關鍵詞】化學預應力混凝土;HCSA膨脹劑;超前止水技術;上翻導墻;地下防水工程

  隨著國民經濟現代化水平的提高和城市人口的增加,人類因居住和從事各種活動而爭占土地的矛盾日趨激化。從宏觀上看,人口的增加和生活需求的增長與土地等自然條件的日益惡化和資源的逐漸枯竭引起的人類生存空間問題,應該說已達到了危機程度[1] 。在這種情況下,地下空間資源的開發與綜合利用,城市地下工程的建設與應用,不僅有效緩解了當前存在的各種城市矛盾,而且為進一步建設現代化城市開辟了廣闊的前景。城市地下工程長期與地下水接觸,防水是地下工程建設和使用首先要解決的問題。防水的好壞直接決定著城市地下工程的成敗。各種防水新技術、新工藝和新產品不斷推出,新技術的推廣和應用有效推動城市地下工程防水的革新,提高了整體技術水平。本文簡要介紹了化學預應力混凝土、后澆帶超前止水技術、取消上翻導墻、塔吊基礎處理等4種地下工程防水技術。

  1 化學預應力混凝土

  建筑防水就是為防止水對建筑物某些部位的滲透而從建筑材料上和構造上所采取的措施。依據所采用的防水材料和防水做法,建筑防水可分為剛性防水和柔性防水。剛性防水技術[2]是指以水泥、砂石為原料并摻入少量外加劑或高分子聚合物材料,起到抗裂防滲,達到防水的作用。隨著中國工程建設發展的需要,剛性防水的重要性越來越受到重視。

  近20多年來,摻膨脹劑的補償收縮混凝土是我國剛性防水技術的主要形式。膨脹劑依靠自身的化學反應或與水泥其他成分反應,在鋼筋和鄰位混凝土的約束下,在混凝土硬化過程中產生一定的限制膨脹,儲存一定的預壓應力,從而補償混凝土硬化過程中的收縮(如干燥收縮和冷縮),提高混凝土的抗裂防滲性能。目前,補償收縮混凝土已廣泛應用于我國高層建筑和商業廣場地下室、地鐵和隧道、水工建筑、海工、軍工、核電、水利和人防等不同工程領域。

  無數的地下工程防水實踐證明,無裂縫、無漏振缺陷的混凝土才是地下工程防水的唯一保障;瘜W預應力混凝土[3] (Chemically prestressed concrete,CPC)是中國建筑材料科學研究總院趙順增教授所率科研團隊經多年研究和工程實踐開發的一項地下工程混凝土結構防水新技術。它主要是以高性能的化學預應力混凝土技術為核心,采用性能優良的混凝土膨脹劑,將摻加膨脹劑混凝土的應用范圍從目前的補償收縮延伸到預應力領域,使工程不產生收縮裂縫,實現工程中的無裂縫混凝土。與現有的機械預應力技術相比,化學預應力混凝土顯然具有顯著的經濟技術優勢,將為建筑設計和施工帶來革命性變革。

  CPC化學預應力混凝土可以產生1.0MPa的化學預應力,確;炷猎谑褂闷陂g不會產生收縮裂縫漏水;瘜W預應力混凝土配制的核心材料是中國建筑材料科學研究總院開發的HCSA-R水化熱抑制型混凝土膨脹劑,該膨脹劑不僅具有優良的膨脹性能,而且配制的混凝土密實保水,不易產生漏振缺陷,最大程度減少混凝土出現施工瑕疵。按照現行國家標準GB23439-2009《混凝土膨脹劑》檢測,HCSA-R性能指標見表1。

  此外,摻加HCSA-R可以顯著降低混凝土的溫升值,當水泥用量為310kg/m3時,3天齡期混凝土最高溫度可以降低5℃,這對減少鋼筋混凝土結構溫度裂縫至關重要,從而徹底解決混凝土開裂的技術難題。

  剛性防水與柔性防水經濟性分析如下:

  傳統雙層SBS柔性外防水施工成本(元/m2)是單層SBS為40元,雙層80元,找平層20元,保護層24元,合計124元。

  化學預應力混凝土自防水施工成本(元/m2),摻加的HCSA-R價格為4.5元/kg,每立方米混凝土約使用45kg。城市地下工程底板按400mm計,外墻按300mm計,頂板按250mm計,則自防水平均施工成本為4.5×45/3=67.5元/m2。

  化學預應力混凝土結構自防水與傳統雙層SBS外防水施工技術相比,節約直接費用約20%~40%,節約工期(10~15)天。因此,密實無裂縫的混凝土結構是地下工程防水的基石。摒棄多層設防的傳統防水思想,把“做了比不做好”變為“把最關鍵的事情做好”,把防水的根本建立在混凝土上,立足把簡單、基礎的混凝土做好,做無裂縫、無漏振的無缺陷混凝土。顯然,化學預應力混凝土是徹底解決地下工程混凝土防水技術難題的最佳方案。

  2 后澆帶超前止水技術

  城市地下工程后澆帶超前止水技術是一種新型后澆帶超前止水構造設計,為中國建筑材料科學研究總院的專利技術。采用本技術,可以在地下建筑結構重量能夠平衡上浮力之后,提前撤掉降水,不僅節約地下水資源,降低施工成本,還可以減少因降水對周邊建筑穩定性的影響。與已有技術相比,本技術具有超前止水效果可靠、調節變形能力強、不用下挖墊層、工程量小、施工簡單、節省工期、降低工程造價等優點。

  地下工程超前止水技術原理是[4]:直接在基礎墊層混凝土預留后澆帶的部位鋪設帶有止水構造的超前止水鋼板,鋼板厚度3mm,寬度為后澆帶寬度加(15~1000)mm。兩塊超前止水鋼板之間的接縫采用焊接相連接。超前止水鋼板的邊緣止水凸起嵌入基礎底板的保護層混凝土之中,起到止水作用,后澆帶部位的鋼板不僅可以防止地下水滲入后澆帶,而且鋼板的延性足以適應后澆帶變形的要求。當地下建筑結構重量能夠平衡上浮力之后,提前撤掉降水,并且主體建筑完成可以澆筑后澆帶時,再澆筑后澆帶處的混凝土。

  地下工程底板后澆帶超前止水技術施工工藝流程為基礎底板混凝土→超前止水鋼板→后澆帶鋼筋工程→后澆帶模板→底板混凝土。側墻后澆帶超前止水構造施工工藝與基礎底板類似,超前止水鋼板安裝方式與底板基本相同,只需要將鋼板立在后澆帶部位,并點焊在鋼筋上或固定在側墻模板上,澆筑混凝土即可。

  超前止水鋼板沿長度方向的接縫滿焊,兩塊相鄰的超前止水鋼板底緣的寬度相差2倍板厚度,這樣的超前止水鋼板可以形成連鎖搭接,并在焊縫刷防銹漆。

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