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史上最難193米防水工程,值得所有防水堵漏人學習

編輯:[清心] 時間:2019-4-25 瀏覽數: 相關欄目:防水涂料招商

史上最難193米防水工程,值得所有防水堵漏人學習手機版網址二維碼

    最近天文界的黑洞以及取暖界的黑煤球火遍了的全世界。殊不知,就在2018年,我國是完成了繼三峽工程、青藏鐵路、南水北調、西氣東輸、京滬高鐵之后又一重大基礎設施項目 --- 港珠澳大橋。

    港珠澳大橋東連香港、西接珠海、澳門,是集橋、島、隧為一體的超大型跨海甬道,設計使用年限120年。

    港珠澳大橋島隧工程位于珠江口伶仃洋海域,是大橋工程的施工控制性工程,由沉管隧道、東西人工島三大部分組成。

    其中,西人工島現澆隧道暗埋段總長193m,最低位置-12.5m,呈2.98%縱坡向珠海方向延伸,所處環境具有高氯離子、高水頭等特點,看出防水界的“黑洞”。

    西人工島現澆隧道暗埋段總長193m

    根據結構特點,暗埋段隧道設置了眾多變形縫、施工縫,存在滲漏及鋼筋腐蝕風險,結構防水體系,確保隧道結構耐久性及120年使用年限。

    暗埋段隧道標準防水構造見下圖:

    暗埋段隧道標準防水構造

    根據結構特點,不同部位共計設置了6 種防水措施:

    image.png

    混凝土自防水 

    隧道暗埋段地處外海,防滲要求及耐久性高,其中隧道主體結構防水以混凝土自防水為主,為防止氯離子滲透以及出現溫度裂縫和收縮裂縫, 混凝土配比已經過長期優化。

    混凝土強度等級為 C45,抗滲等級為 P10 級別,塌落度為 200 ± 20 mm。

    混凝土澆筑時,對混凝土塌落度、分層厚度、 振搗時間、振搗點位等嚴格控制,避免因施工不到 位形成的滲漏途徑。

    水泥基滲透結晶型防水劑( 涂料) 

    水泥基滲透結晶型防水劑( 涂料)是以特種水泥、石英砂等為基料,參入多種活性化學物質制成的粉狀剛性防水材料

    與水作用后,材料中含有的活性化學物質通過載體水向混凝土內部滲透,在混凝土中形成不溶于水的結晶體,堵塞毛細孔道,修復混凝土中損壞部位( 如裂縫) ,從而使混凝土致密、防水。

    隧道暗埋段結構尺寸大,整體現澆成型異常困難,因此在隧道施工過程設置了較多施工縫,增大了滲漏 風險。

    同時,底板厚度較大,最大厚度1.7 m,底板下表面可能產生裂縫,傳統的防水工藝( 如卷材) 無法滿足隧道底板的防水要求。

    選用水泥基滲透結晶型防水劑( 涂料) 作為底板及施工縫防水材料,可利用其活性化學物質堵塞可能產生的裂縫,能夠最大限度減小滲漏風險。

    在隧道底板墊層及水平施工縫上干撒水泥基滲透結晶型防水劑,用量1.5 kg/m2;將粉狀防水劑加水調為糊狀,形成防水涂料,涂刷于垂直施工縫上,用量亦為1.5 kg/m2。

    為保證質量,須確保防水劑( 涂料) 均勻,同時應避免防水劑( 涂料) 被雨水沖刷,并在干撒或涂刷完成后立即進行混凝土澆筑。

    外貼式止水帶

    暗埋段結構長度為193 m,分為 CW1 ~ CW5 共 5 個節段,節段之間設置了10 mm 寬變形縫,以適應地基變形。

    變形縫迎水側沿結構表面 設置一圈外貼式止水帶,是變形縫防水的第一道屏障,阻止海水進入 變形縫內。

    本工程采用的 AM350 型外貼式止水帶購自荷蘭特瑞堡公司,由丁苯橡膠制成,具有很好的延展性、不透水性及抗老化性。

    外貼式止水帶與混凝土結合面為馬牙搓,能夠延長海水滲透路徑,減小滲漏幾率;

    同時,外貼式止水帶中間為空心,受到外力撕扯時( 如地基沉降) ,外側較薄處斷裂,內側較厚處可被拉伸,拉伸距離可達40 mm,很好的順應 了隧道的變形。

    外貼式止水帶構造大樣見圖2,物理性能見表2。

    外貼式止水帶構造大樣見圖2,物理性能見表2。

    外貼式止水帶構造大樣見圖2,物理性能見表2。

    中埋式鋼邊止水帶 +預埋式注漿管 

    外貼式止水帶是變形縫的第一道防水屏障,而中埋式鋼邊止水帶是第二道止水屏障。

    本工程采用的中埋式鋼邊止水帶亦購自荷蘭特瑞堡公司,由丁苯橡膠制成,同樣具有很好的延展性、不透水性及抗老化性。

    中埋式鋼邊止水帶由橡膠條、遇水膨脹止水條及鋼邊三部分組成。

    橡膠條與鋼邊咬合,增長滲漏路徑的同時,能夠使止水帶與混凝土更好結合,橡膠帶中間兩側各設置了一條遇水膨脹止水條, 遇水后膨脹,縮小止水帶與混凝土之間的縫隙,阻止海水滲過變形縫。

    橡膠條具有很好的延展性,同樣能夠拉伸順應隧道的變形。

    同時,在止水帶兩側鋼邊上各設置兩根預埋式注漿管,止水帶兩側混凝土澆筑完成后,對內側兩根注漿管注漿,漿體固化后,將鋼邊和混凝土之間的縫隙填滿,進一步增強了中埋 式鋼邊止水帶的止水效果。

    若隧道回水后,變形縫出現漏水,再對下側兩根注漿管進行注漿,達到徹底止水的效果。

    暗埋段隧道部分節段長度達54 m,根據設計要求,在節段中間設置了垂直施工縫,將節段分為長度分別為27 m 的兩個施工段。

    垂直施工縫中亦設置中埋式鋼邊止水帶 +預埋式注漿管,型式同變形縫中埋式鋼邊止水帶,同樣達到了很好的止水效果。

    中埋式 止水帶構造大樣見圖3,物理性能見表3

    中埋式 止水帶構造大樣見圖3,物理性能見表3

    中埋式鋼板止水帶 +預埋式注漿管 

    暗埋段隧道側墻高8.4 m,為方便施工,側墻分兩次澆筑,側墻下部與隧道底板一起澆筑,側墻 上部與隧道頂板一起澆筑,上下澆筑部分之間為 水平施工縫,同樣存在滲漏危險。

    在水平施工縫 中設置中埋式鋼板止水帶 +預埋式注漿管進行止水,鋼板止水帶為 Q235 鍍鋅鋼板,鋼板寬度 30 cm,厚度 t = 8 mm,經熱浸鋅處理,涂層厚度 50 μm。

    鋼板止水帶沿施工縫垂直布置,兩端分 別與變形縫、施工縫中埋式鋼邊止水帶相接,形成 止水回路。

    鋼板止水帶埋入先澆段及后澆段各 15 cm,并在鋼板的隧道內側設置一根預埋式注漿 管,后澆段澆筑完成后進行注漿,增強鋼板止水帶 止水效果。

    中埋式鋼板止水帶安裝大樣見圖4。

    中埋式鋼板止水帶安裝大樣見圖4。

    預埋式注漿管

    中埋式鋼邊止水帶及鋼板止水帶處皆配置了預埋式注漿管,通過注漿,預埋式注漿管能增強止水帶的止水效果。

    預埋式注漿管由外層織物過濾膜、內層非織物過濾膜、內部螺旋型增強彈簧鋼絲組成,全長多孔,能夠保證混凝土澆筑時水泥漿不進入管內將管堵塞,又能確保注漿時漿體順利透出。

    注漿管安裝時,單根長度不宜超過12 m,且相鄰 兩根注漿管之間搭接 2 ~ 3 cm,確保注漿暢通且不留死角。

    預埋式注 漿管安裝大樣見圖5。

    預埋式注 漿管安裝大樣見圖5。

    預埋式注漿管所注漿液為 SJK 改性環氧樹脂(A:B=10:1),具有良好的可操作性、滲透能力及高強度,能夠很好的填充混凝土縫隙,最小縫隙達 0.1 mm。

    注漿要點:

    ( 1) 注漿前,采用高模量聚氨酯密封膠涂于施工縫隧道內側,形成以施工縫為中心、寬 50 mm、厚 2 mm 的封縫材料;

    ( 2) 自預埋式注漿管一端的注漿導管灌入漿液,待另一端導管出漿后,封閉出漿導管,繼續加壓至0.8 MPa,當壓力保持 5 min 無明顯下降時便可結束注漿;

    ( 3) 當出漿導管沒有順利流出漿液時,可加大注漿壓 力,但壓力不能超過1.2 MPa。

    噴涂型聚脲防水涂層

    西人工島隧道暗埋段所處外海環境,海水氯離子含量高,為有效防止氯離子滲透腐蝕鋼筋,在側墻迎水面設置噴涂型聚脲防水涂層。

    本工程采用的 Masterseal 678 型聚脲防水涂料(德國巴斯夫進口),是一種 雙組分、無溶劑、高性能的聚脲防水涂料,可以抵抗常見的化學物質,亦可抵抗海水侵蝕。

    該產品采用特殊設計的噴涂設備施工, 對兩個組分材料預加熱后噴涂,快速固化,形成高彈性防水涂層。 

    Masterseal 678 型聚脲防水涂料性能見表4

    Masterseal 678 型聚脲防水涂料性能見表4

    施工工藝及操作要點:

    ( 1) 施工準備。

    ①自然條件。噴涂聚脲作業應在環境溫度大于5℃、相對濕度小于 85%,基面含水率小于9%,且基面表面溫度比露點溫度至少高 3℃的條件下進行。

    在4 級風及以上的露天環境條件下,不宜實施噴涂作業,且嚴禁在雨雪天氣實施露天噴涂作業。

    ②基面條件。

    混凝土基面應平整、清潔、堅實、不得有空鼓、脫層、蜂窩麻面、平整度達到 4 m 靠尺, 尺與基面間隙 <3 mm。

    陽角應順滑,陰角應做4 cm ×4 cm 的倒角。若混凝土存在上述缺陷,應使用環氧砂 漿或聚合物砂漿修補,且達到產品設計強度后方能進行施工。

    使用角磨機或噴砂設備去除基面浮漿,增加基面粗糙度,增強聚脲涂層與基面的粘結強度。

    一般來講,粗糙度達到 SP3 ~ SP5 間較為適宜。

    ( 2) 底涂刷涂。

    基面處理完成后,可進行底涂刷涂。底涂刷涂前,對基面干燥度進行檢測,干燥度合格方能進行刷 涂。

    干燥度檢測簡易方法:裁切 1 m × 1 m 的透明塑 料膜平鋪于基面上,四周用膠帶密封, 3 ~ 4 h 后觀 察,基面及塑料膜上無水印即可進行施工。

    底涂為高固含量聚氨酯材料,按照配比均勻混合后,可采用噴涂或輥涂,要求涂布均勻,不得遺漏。底涂施工完畢后,須做好二次保護,不得污染。

    底涂干燥后,便可進行聚脲涂層噴涂施工。

    ( 3) 噴涂聚脲涂層。

    聚脲噴涂施工前,需對收頭、搭接處粘貼塑料布,以使邊界順直。同時需將噴涂以外區域遮蓋,以防污染。

    噴涂作業時 ,操作員手持噴槍噴涂施工,噴槍宜垂直于待噴基面,距離適中,移動速度均勻;噴涂順 序為先難后易、先上后下,縱橫交叉噴涂至設計要求的厚度。

    應連續作業,一般人工噴涂2 遍能達到1.5 mm 厚。本工程噴涂聚脲涂層厚度為1.5 mm,特殊部位,如陰陽角、變形縫等位置,厚度為2.0 mm。

    特殊部位噴涂施工時,可減緩槍頭移動速度,或增加噴涂次數,現場使用改錐扎進涂層檢測厚度,直至涂層厚度滿足設計要求。

    西人工島現澆隧道暗埋段噴涂聚脲防水涂層現已全部完成,涂層厚度 及粘結強度全部檢測合格,通過驗收。

    噴涂聚脲涂層實物效果見圖6。

    噴涂聚脲涂層實物效果見圖

    目前,西人工島隧道暗埋段兩側基坑已回填完畢,水位上漲,未見明顯滲漏, 止水效果良好。

    疑問:國內那些號稱世界領先不用底涂的聚脲為啥港珠澳大橋不用,可能是巴斯夫生產不出來吧!

    結語:

    1.  能認認真真把此文研究上10遍的防水堵漏人,我堅信,你將收獲不下于10種重要的防水堵漏施工工藝而且都是最前沿的。

    2. 港珠澳大橋的193m暗埋隧道除了改性環氧樹脂使用了國內的,其余的材料全部采用國外的。從中也可以看出,我國防水堵漏材料的滯后性。

    3. 港珠澳大橋西人工島現澆隧道采用了成套防水技術,不同部位采用不同防水措施,構成防水體系,以提高隧道防水防滲能力,規避滲漏及鋼筋腐蝕風險,確保港珠澳大橋120 a 使用年限。

    文章詳細介紹現澆隧道結構防水體系的綜合應用,其他類似工程可以參照應用。

    建議典藏!

    作者崔力

    來源:崔力

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