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香港地铁防水防腐设计考察

来源:中国防水技术网 作者:佚名 时间:2008-08-14 评论:0 条

深圳地铁一期工程地下车站和区间位于地下水丰富、透水性强的地层中,而且多数地下水含硫酸根离子、氯离子和侵蚀性二氧化碳等对钢筋和混凝土具有腐蚀作用的化学物质。为了了解毗邻地区同类条件下地铁设计和施工的经验教训,我公司专门组织了专业技术人员赴香港考察,为完善深圳地铁一期工程的防水和防腐设计、施工工艺起到借鉴作用。现将此次专题考察情况介绍如下,以飨读者。

  1 香港地铁穿越地区地质与地下水情况

  香港地铁共有以下各线:观塘线,1979年通车,全长16.3 km;荃湾线,1982年通车,全长16.9 km;港岛线,1985年通车,全长13.3 km;东涌线,1998年通车,全长31.1 km;将军澳线,2002年通车,全长12.5Km。

  地铁系统一般通过密集市区,以填海区居多,除地面站外,以深层地下站为主。各地区情况大致如下:

  填海区:地下水位为接近海面,约4.5 mPD;

  山区:地下水位一般在岩面,可高达200 m:

  地面系统:地下水位在地面以下1~2 m。

  地下水腐蚀元素有氯离子和硫酸根离子。香港地区一般含硫量不高,但填海区和废物堆填区例外,尤以沿海地带问题较为严重。

  2 香港早期地铁防水设计及使用情况

  20世纪70与80年代通车的地铁线没有进行防水防腐设计,钢筋混凝土结构外没有防水层。运营后,造成的后果是:排水系统腐蚀严重,清理维修频繁,侵蚀机电系统,影响系统稳定性,有异味(太子站)。采取的补救措施为:更换不锈钢管道,灌注填封材料堵漏,减少用水清洗站厅层地面,避免水渗透影响下层电器、线路。

  3 新建地铁系统的防水设计

  香港在东涌线、将军澳支线的建设中,引入了防水的概念:采用高密度混凝土提高抗渗防腐能力,施工注意混凝土裂缝控制,浇注混凝土时注意温度的控制.尽量不设或减少伸缩缝。

  3.1 防水原则和等级

  新地铁建设采取以密水(不透水)为主、排水为辅,截断渗透路径,提高混凝土质量,加强施工管理为防水原则。防水等级分A、B、C三种:

  A级:不容许任何肉眼可见之渗漏、水印或水迹;

  B级:不容许任何肉眼可见之渗漏,但容许有水印或水迹;

  C级:可容许微量之渗漏于施工缝间,渗水量不超过0.12 /(m2·d)。

  各工程部位的防水等级为

  A级:车站、出入口及隧道的顶板,建筑物屋顶,接触网、电器上层需要用水洗擦的楼板(如站厅层),铺砌装修物的墙身;

  B级:底板、隧道内衬,无铺砌装修物的墙身:

  C级:地下连续墙和排桩直接做结构墙。

  3.2 防水工艺标准

  A级:主体结构设外防水层(全包防水),施工缝设内外止水带(条),施工缝处设置树脂填充注射管,施工缝内面贴封口胶;

  B级:按A级减掉封口胶一项;

  C级:按A级减掉防水层和止水带(条)。

  3.3 结构及施工缝的设计

  钢筋合理布置,宜用小间距、小直径,不宜粗而稀。主体结构分段连续施工,不跳段,减少收缩裂缝;施工缝靠内侧设置遇水膨胀止水条,靠外侧设置止水带。

  3.4 隧道内衬

  设外防水层,衬砌无钢筋设计,以防为主、以排为辅,现场浇注、不采用预制件。

  3.5 防水做法

  3.5.1 车站和市区区间:多数采用大开挖方式,即围护结构与主体结构脱离。底板铺设具凸凹槽的PVC防水层,顶板和边墙采用环氧树脂类防水涂料喷涂。此工艺在香港地铁后期项目占大多数。

  3.5.2 山岭区间隧道:采用矿山法施工,防水有两种做法:一种是埋深在20~30 m以内的隧道,采用PVC防水层全包;另一种是埋深很深、水压很大,但水量小的隧道拱顶和边墙,采用PVC防水层,底板不设

  防水层,将水通过纵横水管引入隧道内抽走。此法使用于水量少需减压的山岭隧道,市区车站、区间不采用将水引入结构内排水方式^

  3.5.3 个别区间:用连续墙或排桩直接做边墙,不做防水层,但要做离壁墙。

  3.6 混凝土设计

  重点在控制裂缝、温度、钢筋保护层厚度、施工程序。

  混凝土设计的特点:水灰比小,如C40混凝土水灰比不大于0.4;粉煤灰>25%总泥灰量一般在30%以上。

  作用是降低水化热,提高混凝土密实度,增加后期强度。

  钢筋混凝土主筋保护层厚度在政府规定的最小数值基础上再增加l0 mm.以提高钢筋耐久性。

  建筑物顶面须有足够坡度,防止积水。

  3.7 防水材料

  环氧树脂类喷涂:主要用于明挖施工的车站、区间顶板和边墙,直接喷在混凝土面上。材料粘结力强,但价格昂贵。

  PVC防水层:主要用于矿山法施工的区间隧道,明挖施工的车站和区间底板。底板用具凸凹槽的PVC做防水

  层外包

  止水带(橡胶):主要用于施工缝外置(外侧混凝土结构内)。

  止水条(遇水膨胀):主要用于施工缝内置(内侧混凝土结构内)。

  4 防腐设计和结构耐久性

  香港地铁设计使用年限为120年。目前还没有具体指标评定如何保证设计年限。

  地下有害介质对早期通车的地铁主体结构的化学腐蚀已经发生,早期通车的一些地区情况比较严重。

  另外,迷流产生的电腐蚀导致钢筋氧化,需引起高度重视。迷流引起的后果已比较突出:据现场测定,对钢结构腐蚀程度是9.07 kg/(A·a),产生热效应、引起管道漏水等问题。防止迷流影响采取的主要措施有:1)轨道扣件必须绝缘良好;2)屏蔽门绝缘良好,并与轨道连接;3)在轨道和底板结构之间设迷流收集网,通过低电阻带开关线路流回整流器负极(当迷流太大时);4)管道等与公共服务部分采取绝缘措施;建立监测系统,及时采取措施。消除迷流不采取接地方式。

  5 借鉴

  通过这次考察,笔者认为在香港地区地铁建设中有以下几个特点值得我们在地下工程设计和施工中借鉴。

  1)香港地铁车站和区间置于不同地质条件下的地层中,地下水及水质条件不一样,经过七、八十年代地铁建设的经验和教训,总结出不同地质条件下采用不同的防水设计标准和施工工艺这种因地制宜的作法。

  2)香港后期建设的地铁采用明挖施工的车站和区间,基本上都是采用围护结构和主体结构分离,有利于主体结构钢筋混凝土质量的检查和防水工序的施工、防水层直接施作在主体结构面上效果最好。

  3)香港地铁重视地下结构混凝土质量的控制,在设计上提出混凝土的标准与高性能混凝土的技术路线相似,特别是减低水泥用量、大幅度增加粉煤灰的掺量、以提高混凝土耐久性为目标进行设计。

  4)双层车站中板采用防水设计,避免了渗水滴到站台层设备房。深圳地铁也面临类似问题,如负一层环控机房的冷凝水水沟和集水池的水通过砂浆找平层和结构施工缝或裂缝缓慢渗到下一层的高压配电房;重叠隧道进入车站部分中板没有防水设计,道床两侧水沟中的水通过中板渗到下层结构中,进入下层屏蔽门上方设备盒内。这些渗漏水对设备正常使用产生影响。

  5)香港地铁由于早期的设计没有注意混凝土受腐蚀问题,造成主体结构受损。后期地铁系统重视混凝土受地下侵蚀性介质影响,采用抗老化性能良好的高分子防水材料,将地下水与混凝土结构隔离,减少了钢筋、混凝土受腐蚀机会。

  6)在线监测迷流对主体结构钢筋的腐蚀情况定量做出分析,设计时采取了有效的防止迷流影响的措施。


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