地铁堵漏,地铁车站与区间隧道属人员密集、机电设备较多的场所,防水设防等级较高,如车站要求达到1级防水标准,区间隧道要求达到2级防水标准。为此,防水材料要与地铁工程的结构形式、各类施工法(包括明挖顺作、盖挖顺作、盖挖逆作、矿山法、盾构法等多种工法及多类基坑开挖技术)相适应。目前,随着轨道交通建设在全国各大城市空前快速与全面地展开,相关防水技术获得了长足的进步,但是,也暴露了不少问题与不足。轨道交通工程建设实践中的几个问题,和大家分享一下。
1、对轨道交通工程结构与防水的关系认识模糊、处理不当
在轨道工程建设中,结构与防水孰轻孰重、孰主孰次之争时有发生,这种争论在客观上反映了各级工程人员对于结构与防水二者本来就是须臾不可分、相辅相成、互为一体的关系缺乏认识,同时,也说明了从事防水专业设计,需要的是既精通建筑材料、又懂工程结构的双专业人才。
地铁工程设计中,根据结构功能以及节能降耗、环保等综合要求,建立结构与防水综合评估体系至关重要。譬如:国内目前在建和已建轨道交通工程大多采用柔性全包防水方案,部分城市、少量地下车站由于结构型式等原因采用部分包覆防水方案。因此,在比选地下车站部分包覆防水方案和全包防水方案到底哪个更适合时,一定要结合埋深、地层水文、地质条件、施工条件等综合比较。如图1示,由于全包防水层对结构混凝土的保护作用,对在腐蚀地层建造的车站更有意义;叠合结构设部分防水层,在施工周期、基坑安全、造价等方面有优势,尽管其在防水上稍有局限。因此,应从环保、节能、经济、安全的角度,全面客观地具体研究各城市轨交结构所宜采用的防水体系。
由于国内城市轨道交通工程建设普遍项目进展快,不少防水技术总结不及时、不充分,一定程度上也影响并限制了防水设计与施工技术的不断深化、不断优化,造成了防水技术在地铁工程应用中创新相对不足的问题。
2、在认识与实践中有将混凝土自防水与混凝土结构耐久性相对立的现象
鉴于轨道交通地下车站与区间隧道的防水等级分别定为1级与2级,并明确要求工程主体结构设计使用年限为100年,同时,随着对混凝土结构耐久性认知的加深以及相关国家标准《混凝土结构耐久性设计技术规范》(GB/T50476—2008)、《普通混凝土长期性、耐久性测试方法的规定》(GB/T50082—2009)等的颁布执行,对混凝土耐久性指标的检测也渐次展开,各地轨道交通工程混凝土结构的耐久性正在逐步被重视。但是应该看到:在轨道交通行业中,混凝土结构耐久性专项设计尚未充分展开,口头重视、实际措施不足的现象屡见不鲜;“搞防水的只需讲防水混凝土,搞结构的才讲混凝土结构耐久性”、“只有腐蚀性地层、严寒地区混凝土才需要做耐久性设计”等错误见解仍然存在;片面地以《混凝土结构耐久性设计技术规范》(GB/T50476—2008)是推荐性规范为理由,认为该规范不必实施;把混凝土自防水与混凝土结构耐久性相隔离、相对立的认识和做法较普遍。即使在将要实施或正在实施混凝土结构耐久性设计与施工的轨道交通工程中,专家们对耐久性设计相关的环境类别、环境作用等级划分的分歧颇大,同时也对与之相关的混凝土强度等级、保护层厚度(如非侵蚀性地层,盾构隧道管片保护层究竟应是迎水面厚还是背水面厚)、检测指标(如氯离子扩散系数用自然扩散法、RCM法、NEL法测的差值)、检测方法(如氯离子扩散系数与电通量双重检测方法判断混凝土防侵蚀能力的必要性)有诸多歧见,也影响了混凝土耐久性设计和施工的推行实施。图2反映了氯离子扩散与渗透两种方式侵蚀的机理,除混凝土的密实性外,前者只与浓度梯度相关;后者与埋深水头有关。另外,从图2中可以看到氯离子渗透侵入时,氯盐最终可能在管片内侧析出。
要解决这些问题,首先必须重视与加强混凝土结构耐久性设计、检测与评估技术的研究与应用。目前的现状是,虽然已认识到混凝土结构自防水是根本,也提出了混凝土材料和施工方面的各项措施,但从各地轨道交通工程来看,水平参差不齐,各方重视程度不一,有许多工程还未真正从提高混凝土结构耐久性的高度进行设计与施工。
上述有争议的问题,无疑是当前此类工程研究的重点,不仅要对地下车站和区间结构混凝土提出耐久性要求,更要根据混凝土结构耐久性退化的机理,掌握相关的设计理论与方法,深化基于可靠度的耐久性设计理论及保障、控制措施。另外,对选用的耐久性措施,虽然工程界对其必要性有所认识,但应用技术研究尚需加大力度,如新型而可靠的耐久性监测器,特别是预埋在混凝土钢筋等受力件上的组件的开发与有效应用,也是今后研究方向之一。
3、轨道交通工程结构防水材料的耐久性要求高,但材料的评估标准不完善
轨道交通工程结构防水材料工作环境复杂,即轨道交通地下工程长期受列车振动荷载的作用,同时,地下水的水位、酸碱度、微生物以及冻融环境等均对防水层的质量和耐久性带来不利影响。轨道交通工程主要受力构件的设计使用年限应达到100年以上,因此选用的防水材料应具有与结构使用年限相匹配的耐久性,但防水材料的耐久性评估标准却并不完善。
我国《建设工程质量管理条例》自2000年1月10日国务院第25次常务会议通过,发布施行已10余年。条例规定:“建设工程的最低保修期限为:(一)基础设施工程、房屋建筑的地基基础工程和主体结构工程,为设计文件规定的该工程的合理使用年限;……”。在轨道交通主体结构设计时,虽然规定了“设计使用年限”,但对“最低保修期限”与“合理使用年限”的关系恰恰从未考虑,这不利于加强防水工程(包括堵水工程)的验收与运营管理。
另一方面,由于防水材料的耐久性评估标准未建立,加之施工质量等影响因素,目前对防水工程的耐久性评估是极不完善的,某个工程的实际使用年限究竟会有多久很难有底。
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