張書濤

(中鐵十八局集團(tuán)第五工程有限公司，天津 300459)

0 前言

隨著地下空間工程的發(fā)展，結(jié)構(gòu)防水系統(tǒng)變得越來越重要。其中，隧道滲漏是一個(gè)難以徹底解決的問題，尤其是海洋環(huán)境中的地下工程，浸泡在海水中，滲漏更是無處不在。

聚脲防水材料是由胺基化合物和異氤酸酯通過化學(xué)反應(yīng)形成的快速固化的新型聚氨基防水材料。與其他防水材料相比，其力學(xué)性能和延伸性都比較好，具有優(yōu)良的防水、防腐、防漏、耐磨性能，表面沒有接縫[1]。因此，根據(jù)海南博鰲通道工程的實(shí)際情況，可采用“新型聚脲防水材料”進(jìn)行隧道防水施工。

1 項(xiàng)目概述

博鰲通道工程地處海南瓊海博鰲，它是一條地下交通通道，連接博鰲亞洲經(jīng)濟(jì)論壇的創(chuàng)始地和永久地，位于萬泉河河口下部，如圖1所示。博鰲通道工程總長(zhǎng)度為1.45 km，跨海長(zhǎng)度0.8 km，路基段170 m。博鰲通道寬18.15 m，高8.3 m，如圖2所示。它是一個(gè)雙向雙車道三孔雙管廊結(jié)構(gòu)。

在做好通道結(jié)構(gòu)自防水的同時(shí)，也要做好防水層的施工，通道項(xiàng)目防水層結(jié)構(gòu)示意圖詳如圖3。在陰陽角和穿越防水層的管線等關(guān)鍵位置設(shè)置加強(qiáng)層，如圖3所示。

2 工程水文地質(zhì)

海洋環(huán)境下的博鰲通道工程地處海南博鰲萬泉河河口，萬泉河流量大，河水豐富。施工區(qū)地下水位與現(xiàn)狀地表距離大約是2～2.5 m。

博鰲通道工程周圍為粗(中)砂地質(zhì)層和素填土。工程地質(zhì)表層是砂土層，具有很強(qiáng)的濾水性、中間層是軟泥層，含水豐富，滲透率不高。

3 外層防水方案施工比選

3.1 方案優(yōu)劣比較

外墻外防水層和結(jié)構(gòu)頂板施工有兩種方案。

1)方案一：涂刷非焦油聚氨酯防水涂料，通過后涂法進(jìn)行施作。顯著優(yōu)點(diǎn)：無焦油聚氨酯防水涂料的斷裂伸長(zhǎng)率高，體積范圍收縮不大，不需要進(jìn)行輔助加熱即可馬上使用，而且操作安全，涂刷方便，施工簡(jiǎn)便，無需借助其他特殊工具[2]。主要缺點(diǎn)：噴涂最小間隔必須>24 h，凝固周期較長(zhǎng)。此外，施工大多通過手工進(jìn)行，不能確保防水效果。相關(guān)檢測(cè)指標(biāo)和數(shù)據(jù)見表1。

2)方案二：噴涂新型聚脲防水涂料，通過后涂法進(jìn)行施作。主要優(yōu)點(diǎn)：SPUA噴涂聚脲彈性體固化快，能夠全都凝固成固體狀態(tài)，沒有揮發(fā)性的有機(jī)化合物，綠色環(huán)保不污染環(huán)境；防腐防水性能非常優(yōu)異，沒有縫隙；具有一定熱穩(wěn)定性，在40～80 ℃溫度范圍內(nèi)都能夠應(yīng)用[3]。主要缺點(diǎn)：養(yǎng)護(hù)熱值大，容易形成一些針狀小氣孔。相關(guān)檢測(cè)指標(biāo)和數(shù)據(jù)見表2。

3.2 具體對(duì)比分析

3.2.1 工期對(duì)比分析

非焦油聚氨酯涂料表面干燥時(shí)間≥12 h，而噴涂聚脲防水涂料表面干燥時(shí)間≤2 min。如厚度達(dá)2.5 mm，非焦油聚氨酯涂料需先后進(jìn)行8次刮涂才能滿足設(shè)計(jì)厚度要求。

表1 單組份非焦油聚氨脂防水涂料性能指標(biāo)要求及檢測(cè)結(jié)果

表2 噴涂聚脲防水涂料性能指標(biāo)要求及試驗(yàn)段檢測(cè)結(jié)果

噴涂聚脲防水涂料干燥時(shí)間不太長(zhǎng)，也比較方便，只進(jìn)行1次噴涂即可實(shí)現(xiàn)1.5 mm厚度。

3.2.2 施工環(huán)境對(duì)比分析

非焦油聚氨酯防水涂料凝固的速度比較慢，基面含水率必須滿足≤3%的條件時(shí)才能開展非焦油聚氨酯防水涂料的施工。而聚脲防水涂料凝固的時(shí)間比較短，只需要基面滿足含水率<7%的條件就能夠進(jìn)行正常施工[4-5]。當(dāng)基面含水率超過7%時(shí)，能夠借助熱風(fēng)機(jī)提高通風(fēng)效果，當(dāng)基面含水率有效降低后再開展聚脲防水涂料的噴涂操作。另外，熱風(fēng)機(jī)還能有效加快基面水分的蒸發(fā)，避免出現(xiàn)起泡的及空鼓的情況[6]。

按照實(shí)際工期部署，本項(xiàng)目防水施工的開始時(shí)間為2018年12月，此時(shí)項(xiàng)目所在地的瓊海地區(qū)降雨量比較小，比較容易控制基面的干燥狀況，另外，聚脲防水涂料的施工受潮濕氣候的干擾不大。

3.2.3 外觀質(zhì)量對(duì)比分析

非焦油聚氨酯容易出現(xiàn)涂料流淌情況，從而形成褶皺，影響外觀質(zhì)量，需要另外通過人工刮涂才能有效彌補(bǔ)外觀質(zhì)量的缺陷。

聚脲涂料能提高施工質(zhì)量，表面非常平順、平滑，無流動(dòng)。此外，聚脲涂料中A、B組分的配比可以借助電腦智能系統(tǒng)進(jìn)行，以提高配比的精確度和配料的穩(wěn)定性。

3.2.4 比較分析

聚脲防水涂料比聚氨酯防水涂料貴，但工期可提前15 d。從施工環(huán)境來看，聚脲防水涂料更為綠色環(huán)保。噴涂聚脲防水涂料的施工過程由計(jì)算機(jī)控制，可有效保證施工質(zhì)量。

比選結(jié)論：雖然聚脲防水涂料增加了施工成本，但是卻可以確保防水施工工期和質(zhì)量，最終選擇聚脲防水涂料進(jìn)行施工。

4 聚脲防水涂料防水施工

4.1 基層質(zhì)量要求

原基層必須密實(shí)，無開裂、剝落等缺陷。

4.2 聚脲施工工藝

聚脲防水涂料施工工藝流程圖如圖4。

4.3 聚脲涂料施工要求

聚脲涂料施工之前，做好“壓槍”處理。為保證涂層的均勻性，每層噴涂方向必須垂直。噴涂設(shè)備總壓力確保650 Pa；加熱器溫度≥65 ℃。頂板和側(cè)墻的詳細(xì)防水構(gòu)造見表3。

5 結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位防水施工措施

5.1 沉降縫的防水處理

1)密封膠施工。材料選用復(fù)合密封膠，該密封膠為復(fù)合材料，與混凝土黏結(jié)力強(qiáng)(>1 MPa)，與橡膠、塑料黏結(jié)強(qiáng)度好(PE除外)。該材料的黏度具有一定的可調(diào)性，材料的黏度能夠按照接縫的寬度進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于這種材料具有自流平性能，縫隙可以自行填充，可以自行形成高強(qiáng)度。采用機(jī)械方式進(jìn)行密封膠密封處理，導(dǎo)流管直接插入混凝土止水帶內(nèi)，采用自下而上澆筑法進(jìn)行施工。

表3 頂板和側(cè)墻防水構(gòu)造明細(xì)

2)對(duì)聚脲涂料進(jìn)行二次密封處理。填充密封劑的接縫處通過人工聚脲進(jìn)行二次密封處理。將接縫作為中心，在兩側(cè)進(jìn)行30 cm的人工聚脲操作，厚度達(dá)到2 mm。人工聚脲和密封膠、混凝土具備良好的黏接效果。

5.2 細(xì)部防水處理

對(duì)于陰陽角的防水處理必須提前噴涂厚度為0.5 mm的附加層，然后進(jìn)行正常噴涂；清理干凈基層以后，在主體根部提前噴1 mm厚的SPUA材料形成加固層，然后再進(jìn)行SPUA涂料的施工；對(duì)于主體邊緣部位的防水措施為：初始施工時(shí)，在防水四邊和收頭出現(xiàn)的位置，提前在水泥砂漿基層上布置一個(gè)寬、深各為1 cm的U型槽，接著涂上LM基層處理劑，然后開展SPUA涂層的施作。避免聚脲出現(xiàn)脫邊現(xiàn)象，以防降低整體防水效果，因此對(duì)于穿越防水層的管線，需要噴涂寬度≥10 cm的附加層，接著開始正常的噴涂。

5.3 頂板、側(cè)墻變形縫防水處理

圖5～6分別是頂板和側(cè)墻變形縫詳細(xì)的防水構(gòu)造示意圖。

5.4 采取的相關(guān)措施

1)變形縫增加長(zhǎng)度1 000 mm的HPB300鋼筋作為剪力桿。變形縫受剪力桿的影響，橫向能夠活動(dòng)，從而避免出現(xiàn)不均勻沉降。按照構(gòu)造施工的相關(guān)規(guī)定，在側(cè)墻和頂板分別布置兩排和一排剪力桿，接著大范圍地進(jìn)行聚脲防水材料施作。

2)在變形縫內(nèi)側(cè)增加接水盒以提高防水效果，將鋼邊橡膠止水帶有效布置在中間位置，把上部進(jìn)行仔細(xì)清理，采取人工灌注聚脲的方式對(duì)變形縫進(jìn)行灌注，并采用聚硫密封膠做好密封處理，徹底堵截變形縫的所有滲水。

5.5 底板變形縫防水處理

底板變形縫的防水構(gòu)造詳圖如圖7～8。變形縫防水措施是：1)當(dāng)?shù)装搴穸萮>80 cm時(shí)，為了更好地避免出現(xiàn)漏水，將底板變形縫兩邊設(shè)計(jì)成凹凸結(jié)構(gòu)。如果底板厚度≤80 cm，在底板變形縫中間位置設(shè)置剪力桿，保護(hù)止水帶。2)為防止出現(xiàn)滲水，通道主體結(jié)構(gòu)施工完成后，將底板變形縫上側(cè)5 cm區(qū)域內(nèi)進(jìn)行有效清除，確保整潔干凈，然后通過雙組分聚硫密封膠和聚脲把變形縫徹底封死。

5.6 降水井封堵

在進(jìn)行降水井的初始施工時(shí)，選取的注漿壓力為0.4～0.45 MPa，最后雙液漿形成凝固態(tài)，就能夠?qū)邓M(jìn)行有效封堵。降水井封堵示意圖詳如圖9。

灌漿過程中，必須全程觀察降水井頂部的變形情況，防止灌漿壓力過大導(dǎo)致結(jié)構(gòu)起拱。

降水井的注漿止水措施施工完成后，除掉法蘭盲板，并在降水井內(nèi)焊接好鋼板，確保降水井的耐久性。

6 結(jié)語

因?yàn)榉浪Ч麑?duì)海洋環(huán)境下的博鰲通道的工程質(zhì)量影響很大。對(duì)通過科學(xué)比對(duì)而采用新型聚脲防水材料的工程進(jìn)行全面驗(yàn)收，使用一段時(shí)間后證明博鰲通道結(jié)構(gòu)的防水效果比較理想，無滲漏水現(xiàn)象，可以總結(jié)出3點(diǎn)施工經(jīng)驗(yàn)：

1)噴涂新型聚脲防水材料的施工方便，可以有效節(jié)約工期。防水施工應(yīng)提前規(guī)劃，科學(xué)組織。防水施工作業(yè)應(yīng)避免安排在雨季進(jìn)行，以減少水分對(duì)防水施工的影響。

2)混凝土結(jié)構(gòu)是防水層的基礎(chǔ)，加強(qiáng)基礎(chǔ)處理，提高混凝土的密實(shí)度，確?；炷粱鶎颖砻娴钠秸龋軌蛴行岣叻浪Ч?。噴涂聚脲防水材料的工程具有更好的抗結(jié)構(gòu)破壞能力，滿足水下和地下工程防水設(shè)計(jì)使用壽命和結(jié)構(gòu)壽命的要求趨勢(shì)，更適合在水下和地下市政基礎(chǔ)設(shè)施防水中進(jìn)行應(yīng)用和推廣。

3)噴涂聚脲防水材料可減少爆炸事故和地震災(zāi)害時(shí)對(duì)人民生命財(cái)產(chǎn)安全的損害，對(duì)地下基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中關(guān)鍵敏感部位的施工具有較大的推廣價(jià)值。而且噴涂聚脲防水材料施工技術(shù)非常環(huán)保，是一種環(huán)境友好型的施工技術(shù)，在地下隧道、綜合管廊、人防工程等地下基礎(chǔ)設(shè)施中具有廣闊的應(yīng)用前景。