如果做个形象的比喻,建筑物就像是一个在雨中行走的人,下雨的时候头顶上需要撑一把雨伞,身上需要一件雨披,而脚下则需要一双雨鞋。传统的地下防水起到的功能就像是这双雨鞋,用不透水的材料把建筑物整体包裹进去。但雨鞋会因为磨损、踩到钉子、玻璃碴等等而出现破损,作为地下建筑物防水层一样会受到来自建筑物变形、地下结构变形、外力破坏等诸多因素的破坏。
能不能寻找到一种新型的防水材料能够有效的将环境水隔离在建筑物主体之外,即便防水层破坏了也能够将水限制在一定范围内,给后期维修养护带来便利?
古人智慧理念的再利用
在古代,人们住着土坯墙,茅草顶的房子时,使用桐油刷到茅草上也可以形成有效防水,我们能否效仿古人给地下建筑也包覆上一层具有一定流动性且密不透水的材料,这层材料还能与我们的建筑物主体牢牢的粘附在一起。
沿用至今的沥青防水材料在屋面上就发挥着这样的作用,但在地下让沥青保持融化状态,并在上面施工是不现实的,需要寻找一种常温下具备上述功能效果的新材料来替代传统的沥青材料,让它在施工完毕后自己主动粘附到建筑结构混凝土上,实现所谓的“反粘”。
而黏糊糊的材料表面粘脚,无法上人行走啊,如何解决?那再给这层黏糊糊的防水物质上来个涂层,但这个涂层还必须不影响或增强黏糊糊的防水物质跟后浇筑混凝土的结合。经过上述一系列的产品功能设计,大致的产品三层结构图就出来了,作为支撑和载体的主体防水材料层,一层流动物质防水层,最后一层确保施工可行的隔离涂层,三层材料合为一体,形成一次施工两道防水防护的系统,同时还能解决层间窜水的顽疾。
现代材料技术将理念化为现实
借助古代防水理念设计出全新的产品结构后,如何利用现代的材料技术来实现我们设计并期望达到的功能。东方雨虹的研发工作者们进行了大量的筛选及比较,并结合工程对防水层材料的需求成功实现了各层次材料的选择及复合工艺可行性的验证。
主体防水层——优选高密度聚乙烯这一材料制成厚度为0.8~1.5mm的片材。该材料基本上可与建筑物同寿命,还可以抵御建筑物沉降及变形造成的变形,质量可靠。
流动物质防水层——选择了高分子热熔压敏胶。类似于我们常见的不干胶或者口香糖,该胶层可以在地下无光少氧环境中长期保持具有流动性,不失粘的效果。
隔离涂层——通过对涂料内不同颗粒大小填料的级配,配合特种乳液,制成的类似家装涂料的薄层。施工工人可以在上面踩踏,让胶状防水层免受外界污染,也不怕施工过程中污水对胶层带来的性能损失。
隔离涂层荧光显微镜照片
为了将这三层状态不同,功能各异的材料完美的复合在一起,东方雨虹的科研人员利用现代加工技术,自行设计并建成年产500万平米,多规格、大幅宽、全自动化的多层复合的高密度聚乙烯自粘胶膜防水卷材生产线。
高密度聚乙烯自粘胶膜防水卷材生产线
“预铺反粘”工法的应用
正所谓“好马配好鞍”,最终的防水效果好不好,除了有着优良的防水材料外,更重要的就是系统的施工工法,尤其是细部节点的处理。下面结合典型工程案例看看设计出来的这双有着特殊功能的防水“雨鞋”是如何套到建筑物“脚”上的。
先来看看最简单的“穿鞋”方法——明挖法施工地下工程。所谓明挖法就是建筑物现将地基等基础结构做好,然后在基础结构上铺设防水层,这类施工法多见于建筑物地下室及公路或铁路的地下通道。这些建筑物普遍的特点是开挖容易,空间开阔,防水材料铺设时难度较低,仅需要处理好垂直面和水平面的交接处及部分突出地面的柱子或桩头。这个过程有点像在商店试鞋子,把鞋子摆在平地上,挑选一个合适尺码的鞋子,伸进脚让鞋子把脚包裹好。
越南某公路地下通道施工
下面我们来看看复杂一点的穿鞋方法——暗挖法。我们常见的城市地铁、电力隧道等大多数隧道、隧洞都采用这种施工方式。这些工程共有的特点是埋深较大,明挖法不适用(跨越河流的隧道)或地上建筑珍贵,无法挪移(如穿越重要古建筑遗迹、已建成的居民区)。
最常见的暗挖法就像挖矿一样,地面上开出洞口,向下挖到指定深度后再横向开挖,开拓出巷道。防水层铺设采取钉挂法——先在初期支撑层上通过钉挂固定塑料垫片,再将卷材高密度聚乙烯面焊接在塑料垫片上的方式,随后进行钢筋绑扎及后续混凝土的浇筑及模板支撑。此时的防水层就像三明治中间的火腿一样,被两层不同功能作用的钢筋混凝土结构夹着。这个过程就像是先把鞋伸进泥潭内,最后再把脚伸进鞋子,用脚把鞋子撑满。
南水北调施工的最佳选择
未来,旨在解决我国南涝北旱,用于合理配置水资源的南水北调中线工程即将投入正式使用。而东干渠工程是实现外调水(南水北调来水)、北京市地表水(密云水库)、地下水联合调度的必要条件,是保证北京市中心城和新城主要水厂具备双水源供水的重要条件。因所涉及水流均为饮用水,这对防水材料及施工可靠性提出了较高的要求——长久可靠,防水效果好,不影响水质。
但是东干渠段采用盾构法开挖,依靠预制的盾构管片(工厂预制好的钢筋混凝土制件)充当初次支护层,传统的钉挂法完全不适用,打钉会造成盾构管片结构的破损造成结构安全隐患。在综合考虑后,东方雨虹的工程师们创新性地提出了胶带粘接固定施工的方式,该方式采用涂覆了高分子压敏胶的双面胶带将防水卷材整体粘贴在盾构管片内壁,同时考虑到尽可能减少接头数量及面积,根据不同段落内壁直径定制了相应长度的卷材,采取一环一卷,底部错位搭接的施工方式。让整个输水隧洞中在容易出问题的顶部、肩部无纵向接缝,单卷的接缝在底部两侧交错分布,大幅度增强了整个防水工程的可靠性。
南水北调东干渠工程施工现场
未来地下防水的展望
随着高密度聚乙烯自粘胶膜防水卷材及其“预铺反粘”施工工法的出现,给地下工程防水带来全新的选择。在该产品推出的几年中,已陆续应用在北京地铁、南京地铁、长沙地铁、合肥地铁、北京电力隧道、南水北调东干渠工程、北京化工二厂地块地下室等重大国内地下工程项目中,并出口至越南、新加坡、波兰等国。产品长久持续稳定的防水效果获得国内外客户的一致好评。越来越多的客户和设计人员认识并接受了该产品及其施工工法,未来将会有越来越多的地下建筑工程将用到这一产品。
相信更多的建筑脚上将会套上这只新型的“雨鞋”,让我们城市的地下空间得到更为充分的利用。