高架車場變形縫滲水問題探討摘要:針對武漢市軌道交通1號線一期工程高架車場部分變形縫滲、漏水問題,從設(shè)計、現(xiàn)場實施角度,分析滲漏的主要原因,提出此類建筑物變形縫的處理建議和措施。由于高架車場在全國未見先例,在世界范圍也少見,設(shè)計方面在動載反復(fù)作用下的建筑物伸縮縫處理方面經(jīng)驗欠缺,因此在確定高架車場方案之初設(shè)計人員就對變形縫的防水處理予以了高度的重視。在設(shè)計中進(jìn)行了細(xì)致的考慮,對建筑變形縫的處理在一定程度上借鑒了橋梁變形縫的做法。針對高架車場功能的復(fù)雜性和特殊性,完善和布置最合理的平臺層屋面排水系統(tǒng),適時檢查和清理,保持排水系統(tǒng)的暢通。考慮到高架車場平臺層排水面積較大,建議類似項目的防水工程設(shè)計中,適當(dāng)提高泛水高度250~400mm。關(guān)鍵詞:高架車場;變形縫;滲漏;動載1 概述 武漢市軌道交通1號線一期工程配屬停放車輛、整備和檢修停車場及綜合維修基地(簡稱車場),地處繁華的漢口鬧市區(qū),規(guī)劃用地狹長,南側(cè)緊鄰一期工程正線高架橋。平臺層與正線高架橋基本處于同一標(biāo)高高度,是國內(nèi)的第1座高架車場[1]。車場平面長度近860m,由于建筑房屋的技術(shù)要求,共設(shè)置20條變形縫。該車場沿長度方向大致分為6個大區(qū),各區(qū)域承擔(dān)各自建筑功能,同時車場平臺層作為車場的主要功能區(qū),承擔(dān)列車出、入庫,列車存放、動態(tài)檢測及列車檢修與維修的功能,因此車場建筑物經(jīng)常處于一定水平反復(fù)動載作用之下。水平反復(fù)荷載給車場變形縫帶來更多的可變因素,變形縫的防水問題因此而顯得尤為重要,成為車場設(shè)計和實施的重點之一。2 車場變形縫工程2.1 變形縫的設(shè)計處理 由于高架車場在全國未見先例,在世界范圍也少見,設(shè)計方面在動載反復(fù)作用下的建筑物伸縮縫處理方面經(jīng)驗欠缺,因此在確定高架車場方案之初設(shè)計人員就對變形縫的防水處理予以了高度的重視。在設(shè)計中進(jìn)行了細(xì)致的考慮,對建筑變形縫的處理在一定程度上借鑒了橋梁變形縫的做法。圖1是變形縫施工大樣圖[2]。平臺層屋面進(jìn)行了專業(yè)的防水處理(2層防水卷材、纖維混凝土保護(hù)層)。平臺層上與變形縫垂直的擋渣墻(@1.5m布置)泛水高度按250mm設(shè)計。
2.2 變形縫的施工及使用情況 工程實施過程中,施工方按照設(shè)計要求和相關(guān)施工規(guī)程完成變形縫的施工,對設(shè)計要求的瀝青麻絲和密封油膏等進(jìn)行了細(xì)致的堵塞,并在屋面防水工程全面完成后實施超過48h的過水試驗[3],屋面板、變形縫均無一滲、漏現(xiàn)象。隨著相關(guān)土建工程完成后,車場平臺層進(jìn)入設(shè)備安裝、工藝調(diào)試和使用階段。經(jīng)過半年多的使用,收到大量關(guān)于車場平臺層伸縮縫滲水甚至局部漏水的問題反饋。經(jīng)現(xiàn)場觀察,部分平臺層屋面底板變形縫處存在明顯黃色水漬,同時在大雨季節(jié)平臺層大面積積水。由于車場平臺層以下布置有集中的商業(yè)開發(fā)用房及辦公生活用房,屋面滲水問題帶來的影響較大。2.3 問題查找、滲水原因分析、整改與處理2.3.1 設(shè)計方案及改進(jìn)措施 從圖1可以看出,②號角鋼(L140×90×10)通過與預(yù)埋鋼筋焊接,屋面梁板混凝土整體澆注。由于②號角鋼與屋面混凝土鋼性連接,是變形縫的薄弱點,在平臺層列車的動載反復(fù)作用下,②號角鋼與混凝土之間可能出現(xiàn)裂縫,雨水經(jīng)過可能的縫隙向下滲漏。 根據(jù)武漢市軌道交通1號線一期工程線路的技術(shù)要求[1,4],列車在正線平均啟動加速度為0.83m/s2,常用制動加速度-1.0m/s2,緊急制動加速度-1.2m/s2,列車進(jìn)庫時已經(jīng)過制動減速,同時按技術(shù)要求庫內(nèi)啟動加速度遠(yuǎn)低于正線允許加速度。因此按a=0.83m/s2的較不利加速度值計算列車施加于屋面的反復(fù)荷載作用力最大值。作用力P通過碎石道床傳遞,可近似認(rèn)為均布作用于屋面影響范圍內(nèi),列車空車質(zhì)量m=128t,按列車長度l=80m、碎石道床寬h=3.9m范圍計算,應(yīng)力擴(kuò)散后傳遞至平臺層屋面板及伸縮縫。P=ma2/lh=128×103×0.83/80×3.9=0.34×103N/m2,P值遠(yuǎn)小于屋面混凝土設(shè)計抗拉強(qiáng)度(車場屋面混凝土強(qiáng)度等級C30,抗拉強(qiáng)度ft=1.43N/mm2)。同時圖1中的②號角鋼與混凝土結(jié)構(gòu)的連接屬變形縫的薄弱點,②號角鋼與小角鋼形成的頂部已填嵌縫油膏,屋面防水卷材橫跨變形縫多重搭接,因此以上荷載在初期不會致使變形縫處混凝土及油膏等開裂而產(chǎn)生滲漏。但由于屋面列車行走(加速啟動、減速制動),給房屋造成水平反復(fù)動載,尤其是輪軌振動給房屋帶來普通建筑物一般情況并不會直接承受的水平及豎向振動荷載,經(jīng)過長時間的反復(fù)積累,造成②號角鋼與混凝土屋面基礎(chǔ)的疲勞微裂以及積累開裂,長時間后帶來滲水隱患。 對此提出圖2所示的改進(jìn)方案。 (1)事前封堵。取消與②號角鋼相連的小角鋼及⑧號鋼板,通過增加橫跨變形縫的通長防水橡皮條覆蓋②號角鋼與混凝土的連接點,阻止積水通過變形縫向下滲漏。 (2)事后疏導(dǎo)。在變形縫兩側(cè)梁底以鍍鋅鐵皮設(shè)置通長導(dǎo)水槽至混凝土柱,與柱內(nèi)壁直接形成排水通道,在非正常情況下對漏水起疏導(dǎo)作用。針對前期伸縮縫已投入使用、現(xiàn)場已出現(xiàn)滲漏,同時改進(jìn)中為了增設(shè)⑦號槽鋼、切除原小角鋼及加長螺栓,需大量的焊接和切割操作,這些高溫情況下的帶火花的操作可能對原有橡膠墊片、嵌縫油膏及防水卷材等造成不被覺察的損傷,從而可能造成新的潛在滲水點,因此采取該疏解備用措施。2.3.2 施工方面 選定1條滲漏最嚴(yán)重的變形縫,通過觀察其主要漏水處共有3處:變形縫兩端(與女兒墻相接處),中間部位1處(其平臺上面正對道岔轉(zhuǎn)轍機(jī),轉(zhuǎn)轍機(jī)為后期安裝)。清除變形縫表面碎石道渣、纖維混凝土保護(hù)層,未觀察到搭接于變形縫上的防水卷材開裂,但轉(zhuǎn)轍機(jī)處防水層破損嚴(yán)重,其破損主要在后期安裝設(shè)備時造成,且未能有效恢復(fù);變形縫兩端與女兒墻相交處未進(jìn)行實質(zhì)性處理(僅有表面覆蓋層),形成垂直的直通孔洞。掀開屋面防水卷材,其下存在明顯的積水。設(shè)備安裝處防水層破損且恢復(fù)不力,雨水及積水從破損處滲漏,造成明顯漏水。進(jìn)一步揭開變形縫鋼蓋板(圖1中⑧號鋼板),未觀察到變形縫的各構(gòu)件明顯開裂和損傷。將變形縫兩端密封進(jìn)行灌水試驗,未觀察到變形縫本身的滲漏現(xiàn)象。2.3.3 其它方面 平臺層處于露天之下,塵土長期積聚及碎石道渣可能對車場屋面排水系統(tǒng)的濾水蓖子造成堵塞,致使排水不暢,積水溢過泛水高度及通過受損的防水層進(jìn)入防水卷材底層直接與混凝土屋面接觸,慢慢形成屋面滲水,經(jīng)過變形縫邊緣(梁邊或板邊)滴滲形成水漬。超過泛水高度,進(jìn)入防水卷材底部造成滲水,以及積水到一定高度,從變形縫兩端處理不密實的孔道直接漏水。3 結(jié)論與建議 通過第1節(jié)及第2節(jié)的闡述和分析,針對類似高架車場變形縫處理問題,提出以下結(jié)論和建議: (1)考慮到實施的難度及補(bǔ)強(qiáng)過程中可能產(chǎn)生新的損傷點,對于此類復(fù)雜建筑物,需首先仔細(xì)計算和確定類似圖2所示的可行方案,在變形縫施工時1次實施,盡量避免后期補(bǔ)強(qiáng)和修補(bǔ)。 (2)變形縫兩端處理不當(dāng)及后期破壞是現(xiàn)車場滲漏的主要原因。全面檢查防水層及各條變形縫,查明各處滲漏的真實原因,據(jù)具體情況予以針對性的處理。全面恢復(fù)防水層及變形縫受損點,保證屋面防水層的完整性及其防水功能,全面處理變形縫兩端與女兒墻的相交處。對于后期設(shè)備系統(tǒng)安裝等不可避免帶來的防水層、伸張縫損傷,建議由專業(yè)隊伍實施恢復(fù)和補(bǔ)強(qiáng)。 (3)針對高架車場其功能的復(fù)雜性和特殊性,完善和布置最合理的平臺層屋面排水系統(tǒng),適時檢查和清理,保持排水系統(tǒng)的暢通。考慮到高架車場平臺層排水面積較大,建議類似項目的防水工程設(shè)計中,適當(dāng)提高泛水高度250~400mm。 (4)由于高架車場平臺長期處于列車行進(jìn)的動載作用之下,普通建筑變形縫做法相比較而言更容易疲勞破壞。建議類似建筑的變形縫借鑒橋梁伸縮縫的做法,以延長其耐久性且易更換和維修。(5)由于車場建筑本身功能繁雜,平臺層工藝復(fù)雜,多專業(yè)交叉施工不可避免,因此精心施工、嚴(yán)格遵循各項施工技術(shù)規(guī)程至關(guān)重要。參考文獻(xiàn):[1] 田品華,程振廷.我國首次采用的高架車場及綜合維修基地—武漢市軌道交通1號線一期工程石喬口車場.都市快軌交通,2004,17(5):40~43.[2] 中南地區(qū)通用建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計建筑配件圖集.變形縫.98ZJ111,1998.[3] 屋面工程質(zhì)量驗收規(guī)范(GB50207-2002).北京:中國建筑工業(yè)出版社.[4] 田品華,程振廷.武漢市軌道交通1號線一期工程車站及高架線設(shè)計.現(xiàn)代城市軌道,2004,(5):26~28.
2.2 變形縫的施工及使用情況 工程實施過程中,施工方按照設(shè)計要求和相關(guān)施工規(guī)程完成變形縫的施工,對設(shè)計要求的瀝青麻絲和密封油膏等進(jìn)行了細(xì)致的堵塞,并在屋面防水工程全面完成后實施超過48h的過水試驗[3],屋面板、變形縫均無一滲、漏現(xiàn)象。隨著相關(guān)土建工程完成后,車場平臺層進(jìn)入設(shè)備安裝、工藝調(diào)試和使用階段。經(jīng)過半年多的使用,收到大量關(guān)于車場平臺層伸縮縫滲水甚至局部漏水的問題反饋。經(jīng)現(xiàn)場觀察,部分平臺層屋面底板變形縫處存在明顯黃色水漬,同時在大雨季節(jié)平臺層大面積積水。由于車場平臺層以下布置有集中的商業(yè)開發(fā)用房及辦公生活用房,屋面滲水問題帶來的影響較大。2.3 問題查找、滲水原因分析、整改與處理2.3.1 設(shè)計方案及改進(jìn)措施 從圖1可以看出,②號角鋼(L140×90×10)通過與預(yù)埋鋼筋焊接,屋面梁板混凝土整體澆注。由于②號角鋼與屋面混凝土鋼性連接,是變形縫的薄弱點,在平臺層列車的動載反復(fù)作用下,②號角鋼與混凝土之間可能出現(xiàn)裂縫,雨水經(jīng)過可能的縫隙向下滲漏。 根據(jù)武漢市軌道交通1號線一期工程線路的技術(shù)要求[1,4],列車在正線平均啟動加速度為0.83m/s2,常用制動加速度-1.0m/s2,緊急制動加速度-1.2m/s2,列車進(jìn)庫時已經(jīng)過制動減速,同時按技術(shù)要求庫內(nèi)啟動加速度遠(yuǎn)低于正線允許加速度。因此按a=0.83m/s2的較不利加速度值計算列車施加于屋面的反復(fù)荷載作用力最大值。作用力P通過碎石道床傳遞,可近似認(rèn)為均布作用于屋面影響范圍內(nèi),列車空車質(zhì)量m=128t,按列車長度l=80m、碎石道床寬h=3.9m范圍計算,應(yīng)力擴(kuò)散后傳遞至平臺層屋面板及伸縮縫。P=ma2/lh=128×103×0.83/80×3.9=0.34×103N/m2,P值遠(yuǎn)小于屋面混凝土設(shè)計抗拉強(qiáng)度(車場屋面混凝土強(qiáng)度等級C30,抗拉強(qiáng)度ft=1.43N/mm2)。同時圖1中的②號角鋼與混凝土結(jié)構(gòu)的連接屬變形縫的薄弱點,②號角鋼與小角鋼形成的頂部已填嵌縫油膏,屋面防水卷材橫跨變形縫多重搭接,因此以上荷載在初期不會致使變形縫處混凝土及油膏等開裂而產(chǎn)生滲漏。但由于屋面列車行走(加速啟動、減速制動),給房屋造成水平反復(fù)動載,尤其是輪軌振動給房屋帶來普通建筑物一般情況并不會直接承受的水平及豎向振動荷載,經(jīng)過長時間的反復(fù)積累,造成②號角鋼與混凝土屋面基礎(chǔ)的疲勞微裂以及積累開裂,長時間后帶來滲水隱患。 對此提出圖2所示的改進(jìn)方案。 (1)事前封堵。取消與②號角鋼相連的小角鋼及⑧號鋼板,通過增加橫跨變形縫的通長防水橡皮條覆蓋②號角鋼與混凝土的連接點,阻止積水通過變形縫向下滲漏。 (2)事后疏導(dǎo)。在變形縫兩側(cè)梁底以鍍鋅鐵皮設(shè)置通長導(dǎo)水槽至混凝土柱,與柱內(nèi)壁直接形成排水通道,在非正常情況下對漏水起疏導(dǎo)作用。針對前期伸縮縫已投入使用、現(xiàn)場已出現(xiàn)滲漏,同時改進(jìn)中為了增設(shè)⑦號槽鋼、切除原小角鋼及加長螺栓,需大量的焊接和切割操作,這些高溫情況下的帶火花的操作可能對原有橡膠墊片、嵌縫油膏及防水卷材等造成不被覺察的損傷,從而可能造成新的潛在滲水點,因此采取該疏解備用措施。2.3.2 施工方面 選定1條滲漏最嚴(yán)重的變形縫,通過觀察其主要漏水處共有3處:變形縫兩端(與女兒墻相接處),中間部位1處(其平臺上面正對道岔轉(zhuǎn)轍機(jī),轉(zhuǎn)轍機(jī)為后期安裝)。清除變形縫表面碎石道渣、纖維混凝土保護(hù)層,未觀察到搭接于變形縫上的防水卷材開裂,但轉(zhuǎn)轍機(jī)處防水層破損嚴(yán)重,其破損主要在后期安裝設(shè)備時造成,且未能有效恢復(fù);變形縫兩端與女兒墻相交處未進(jìn)行實質(zhì)性處理(僅有表面覆蓋層),形成垂直的直通孔洞。掀開屋面防水卷材,其下存在明顯的積水。設(shè)備安裝處防水層破損且恢復(fù)不力,雨水及積水從破損處滲漏,造成明顯漏水。進(jìn)一步揭開變形縫鋼蓋板(圖1中⑧號鋼板),未觀察到變形縫的各構(gòu)件明顯開裂和損傷。將變形縫兩端密封進(jìn)行灌水試驗,未觀察到變形縫本身的滲漏現(xiàn)象。2.3.3 其它方面 平臺層處于露天之下,塵土長期積聚及碎石道渣可能對車場屋面排水系統(tǒng)的濾水蓖子造成堵塞,致使排水不暢,積水溢過泛水高度及通過受損的防水層進(jìn)入防水卷材底層直接與混凝土屋面接觸,慢慢形成屋面滲水,經(jīng)過變形縫邊緣(梁邊或板邊)滴滲形成水漬。超過泛水高度,進(jìn)入防水卷材底部造成滲水,以及積水到一定高度,從變形縫兩端處理不密實的孔道直接漏水。3 結(jié)論與建議 通過第1節(jié)及第2節(jié)的闡述和分析,針對類似高架車場變形縫處理問題,提出以下結(jié)論和建議: (1)考慮到實施的難度及補(bǔ)強(qiáng)過程中可能產(chǎn)生新的損傷點,對于此類復(fù)雜建筑物,需首先仔細(xì)計算和確定類似圖2所示的可行方案,在變形縫施工時1次實施,盡量避免后期補(bǔ)強(qiáng)和修補(bǔ)。 (2)變形縫兩端處理不當(dāng)及后期破壞是現(xiàn)車場滲漏的主要原因。全面檢查防水層及各條變形縫,查明各處滲漏的真實原因,據(jù)具體情況予以針對性的處理。全面恢復(fù)防水層及變形縫受損點,保證屋面防水層的完整性及其防水功能,全面處理變形縫兩端與女兒墻的相交處。對于后期設(shè)備系統(tǒng)安裝等不可避免帶來的防水層、伸張縫損傷,建議由專業(yè)隊伍實施恢復(fù)和補(bǔ)強(qiáng)。 (3)針對高架車場其功能的復(fù)雜性和特殊性,完善和布置最合理的平臺層屋面排水系統(tǒng),適時檢查和清理,保持排水系統(tǒng)的暢通。考慮到高架車場平臺層排水面積較大,建議類似項目的防水工程設(shè)計中,適當(dāng)提高泛水高度250~400mm。 (4)由于高架車場平臺長期處于列車行進(jìn)的動載作用之下,普通建筑變形縫做法相比較而言更容易疲勞破壞。建議類似建筑的變形縫借鑒橋梁伸縮縫的做法,以延長其耐久性且易更換和維修。(5)由于車場建筑本身功能繁雜,平臺層工藝復(fù)雜,多專業(yè)交叉施工不可避免,因此精心施工、嚴(yán)格遵循各項施工技術(shù)規(guī)程至關(guān)重要。參考文獻(xiàn):[1] 田品華,程振廷.我國首次采用的高架車場及綜合維修基地—武漢市軌道交通1號線一期工程石喬口車場.都市快軌交通,2004,17(5):40~43.[2] 中南地區(qū)通用建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計建筑配件圖集.變形縫.98ZJ111,1998.[3] 屋面工程質(zhì)量驗收規(guī)范(GB50207-2002).北京:中國建筑工業(yè)出版社.[4] 田品華,程振廷.武漢市軌道交通1號線一期工程車站及高架線設(shè)計.現(xiàn)代城市軌道,2004,(5):26~28.