高架車場(chǎng)變形縫滲水問題探討摘要:針對(duì)武漢市軌道交通1號(hào)線一期工程高架車場(chǎng)部分變形縫滲、漏水問題,從設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)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(chǎng)在全國未見先例,在世界范圍也少見,設(shè)計(jì)方面在動(dòng)載反復(fù)作用下的建筑物伸縮縫處理方面經(jīng)驗(yàn)欠缺,因此在確定高架車場(chǎng)方案之初設(shè)計(jì)人員就對(duì)變形縫的防水處理予以了高度的重視。在設(shè)計(jì)中進(jìn)行了細(xì)致的考慮,對(duì)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(duì)高架車場(chǎng)功能的復(fù)雜性和特殊性,完善和布置最合理的平臺(tái)層屋面排水系統(tǒng),適時(shí)檢查和清理,保持排水系統(tǒng)的暢通。考慮到高架車場(chǎng)平臺(tái)層排水面積較大,建議類似項(xiàng)目的防水工程設(shè)計(jì)中,適當(dāng)提高泛水高度250~400mm。關(guān)鍵詞:高架車場(chǎng);變形縫;滲漏;動(dòng)載1 概述 武漢市軌道交通1號(hào)線一期工程配屬停放車輛、整備和檢修停車場(chǎng)及綜合維修基地(簡稱車場(chǎng)),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(tái)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(chǎng)[1]。車場(chǎng)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(chǎng)沿長度方向大致分為6個(gè)大區(qū),各區(qū)域承擔(dān)各自建筑功能,同時(shí)車場(chǎng)平臺(tái)層作為車場(chǎng)的主要功能區(qū),承擔(dān)列車出、入庫,列車存放、動(dòng)態(tài)檢測(cè)及列車檢修與維修的功能,因此車場(chǎng)建筑物經(jīng)常處于一定水平反復(fù)動(dòng)載作用之下。水平反復(fù)荷載給車場(chǎng)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(chǎng)設(shè)計(jì)和實(shí)施的重點(diǎn)之一。2 車場(chǎng)變形縫工程2.1 變形縫的設(shè)計(jì)處理 由于高架車場(chǎng)在全國未見先例,在世界范圍也少見,設(shè)計(jì)方面在動(dòng)載反復(fù)作用下的建筑物伸縮縫處理方面經(jīng)驗(yàn)欠缺,因此在確定高架車場(chǎng)方案之初設(shè)計(jì)人員就對(duì)變形縫的防水處理予以了高度的重視。在設(shè)計(jì)中進(jìn)行了細(xì)致的考慮,對(duì)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(tái)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(tái)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(jì)。
2.2 變形縫的施工及使用情況 工程實(shí)施過程中,施工方按照設(shè)計(jì)要求和相關(guān)施工規(guī)程完成變形縫的施工,對(duì)設(shè)計(jì)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(shí)施超過48h的過水試驗(yàn)[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(chǎng)平臺(tái)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(chǎng)平臺(tái)層伸縮縫滲水甚至局部漏水的問題反饋。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)觀察,部分平臺(tái)層屋面底板變形縫處存在明顯黃色水漬,同時(shí)在大雨季節(jié)平臺(tái)層大面積積水。由于車場(chǎng)平臺(tái)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(jì)方案及改進(jìn)措施 從圖1可以看出,②號(hào)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(hào)角鋼與屋面混凝土鋼性連接,是變形縫的薄弱點(diǎn),在平臺(tái)層列車的動(dòng)載反復(fù)作用下,②號(hào)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(hào)線一期工程線路的技術(shù)要求[1,4],列車在正線平均啟動(dòng)加速度為0.83m/s2,常用制動(dòng)加速度-1.0m/s2,緊急制動(dòng)加速度-1.2m/s2,列車進(jìn)庫時(shí)已經(jīng)過制動(dòng)減速,同時(shí)按技術(shù)要求庫內(nèi)啟動(dòng)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(jì)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(jì)算,應(yīng)力擴(kuò)散后傳遞至平臺(tái)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(jì)抗拉強(qiáng)度(車場(chǎng)屋面混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30,抗拉強(qiáng)度ft=1.43N/mm2)。同時(shí)圖1中的②號(hào)角鋼與混凝土結(jié)構(gòu)的連接屬變形縫的薄弱點(diǎn),②號(hào)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(huì)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(dòng)、減速制動(dòng)),給房屋造成水平反復(fù)動(dòng)載,尤其是輪軌振動(dòng)給房屋帶來普通建筑物一般情況并不會(huì)直接承受的水平及豎向振動(dòng)荷載,經(jīng)過長時(shí)間的反復(fù)積累,造成②號(hào)角鋼與混凝土屋面基礎(chǔ)的疲勞微裂以及積累開裂,長時(shí)間后帶來滲水隱患。 對(duì)此提出圖2所示的改進(jìn)方案。 (1)事前封堵。取消與②號(hào)角鋼相連的小角鋼及⑧號(hào)鋼板,通過增加橫跨變形縫的通長防水橡皮條覆蓋②號(hào)角鋼與混凝土的連接點(diǎn),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(duì)漏水起疏導(dǎo)作用。針對(duì)前期伸縮縫已投入使用、現(xiàn)場(chǎng)已出現(xiàn)滲漏,同時(shí)改進(jìn)中為了增設(shè)⑦號(hào)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(duì)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(diǎn),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(tái)上面正對(duì)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(shí)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(shí)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(hào)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(yàn),未觀察到變形縫本身的滲漏現(xiàn)象。2.3.3 其它方面 平臺(tái)層處于露天之下,塵土長期積聚及碎石道渣可能對(duì)車場(chǎng)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(shí)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(duì)類似高架車場(chǎng)變形縫處理問題,提出以下結(jié)論和建議: (1)考慮到實(shí)施的難度及補(bǔ)強(qiáng)過程中可能產(chǎn)生新的損傷點(diǎn),對(duì)于此類復(fù)雜建筑物,需首先仔細(xì)計(jì)算和確定類似圖2所示的可行方案,在變形縫施工時(shí)1次實(shí)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(chǎng)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(shí)原因,據(jù)具體情況予以針對(duì)性的處理。全面恢復(fù)防水層及變形縫受損點(diǎn),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(duì)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(duì)伍實(shí)施恢復(fù)和補(bǔ)強(qiáng)。 (3)針對(duì)高架車場(chǎng)其功能的復(fù)雜性和特殊性,完善和布置最合理的平臺(tái)層屋面排水系統(tǒng),適時(shí)檢查和清理,保持排水系統(tǒng)的暢通?？紤]到高架車場(chǎng)平臺(tái)層排水面積較大,建議類似項(xiàng)目的防水工程設(shè)計(jì)中,適當(dāng)提高泛水高度250~400mm。 (4)由于高架車場(chǎng)平臺(tái)長期處于列車行進(jìn)的動(dòng)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(chǎng)建筑本身功能繁雜,平臺(tái)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(xiàng)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(chǎng)及綜合維修基地—武漢市軌道交通1號(hào)線一期工程石喬口車場(chǎng).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(jì)建筑配件圖集.變形縫.98ZJ111,1998.[3] 屋面工程質(zhì)量驗(yàn)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(hào)線一期工程車站及高架線設(shè)計(jì).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(shí)施過程中,施工方按照設(shè)計(jì)要求和相關(guān)施工規(guī)程完成變形縫的施工,對(duì)設(shè)計(jì)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(shí)施超過48h的過水試驗(yàn)[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(chǎng)平臺(tái)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(chǎng)平臺(tái)層伸縮縫滲水甚至局部漏水的問題反饋。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)觀察,部分平臺(tái)層屋面底板變形縫處存在明顯黃色水漬,同時(shí)在大雨季節(jié)平臺(tái)層大面積積水。由于車場(chǎng)平臺(tái)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(jì)方案及改進(jìn)措施 從圖1可以看出,②號(hào)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(hào)角鋼與屋面混凝土鋼性連接,是變形縫的薄弱點(diǎn),在平臺(tái)層列車的動(dòng)載反復(fù)作用下,②號(hào)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(hào)線一期工程線路的技術(shù)要求[1,4],列車在正線平均啟動(dòng)加速度為0.83m/s2,常用制動(dòng)加速度-1.0m/s2,緊急制動(dòng)加速度-1.2m/s2,列車進(jìn)庫時(shí)已經(jīng)過制動(dòng)減速,同時(shí)按技術(shù)要求庫內(nèi)啟動(dòng)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(jì)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(jì)算,應(yīng)力擴(kuò)散后傳遞至平臺(tái)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(jì)抗拉強(qiáng)度(車場(chǎng)屋面混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30,抗拉強(qiáng)度ft=1.43N/mm2)。同時(shí)圖1中的②號(hào)角鋼與混凝土結(jié)構(gòu)的連接屬變形縫的薄弱點(diǎn),②號(hào)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(huì)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(dòng)、減速制動(dòng)),給房屋造成水平反復(fù)動(dòng)載,尤其是輪軌振動(dòng)給房屋帶來普通建筑物一般情況并不會(huì)直接承受的水平及豎向振動(dòng)荷載,經(jīng)過長時(shí)間的反復(fù)積累,造成②號(hào)角鋼與混凝土屋面基礎(chǔ)的疲勞微裂以及積累開裂,長時(shí)間后帶來滲水隱患。 對(duì)此提出圖2所示的改進(jìn)方案。 (1)事前封堵。取消與②號(hào)角鋼相連的小角鋼及⑧號(hào)鋼板,通過增加橫跨變形縫的通長防水橡皮條覆蓋②號(hào)角鋼與混凝土的連接點(diǎn),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(duì)漏水起疏導(dǎo)作用。針對(duì)前期伸縮縫已投入使用、現(xiàn)場(chǎng)已出現(xiàn)滲漏,同時(shí)改進(jìn)中為了增設(shè)⑦號(hào)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(duì)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(diǎn),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(tái)上面正對(duì)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(shí)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(shí)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(hào)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(yàn),未觀察到變形縫本身的滲漏現(xiàn)象。2.3.3 其它方面 平臺(tái)層處于露天之下,塵土長期積聚及碎石道渣可能對(duì)車場(chǎng)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(shí)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(duì)類似高架車場(chǎng)變形縫處理問題,提出以下結(jié)論和建議: (1)考慮到實(shí)施的難度及補(bǔ)強(qiáng)過程中可能產(chǎn)生新的損傷點(diǎn),對(duì)于此類復(fù)雜建筑物,需首先仔細(xì)計(jì)算和確定類似圖2所示的可行方案,在變形縫施工時(shí)1次實(shí)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(chǎng)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(shí)原因,據(jù)具體情況予以針對(duì)性的處理。全面恢復(fù)防水層及變形縫受損點(diǎn),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(duì)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(duì)伍實(shí)施恢復(fù)和補(bǔ)強(qiáng)。 (3)針對(duì)高架車場(chǎng)其功能的復(fù)雜性和特殊性,完善和布置最合理的平臺(tái)層屋面排水系統(tǒng),適時(shí)檢查和清理,保持排水系統(tǒng)的暢通?？紤]到高架車場(chǎng)平臺(tái)層排水面積較大,建議類似項(xiàng)目的防水工程設(shè)計(jì)中,適當(dāng)提高泛水高度250~400mm。 (4)由于高架車場(chǎng)平臺(tái)長期處于列車行進(jìn)的動(dòng)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(chǎng)建筑本身功能繁雜,平臺(tái)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(xiàng)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(chǎng)及綜合維修基地—武漢市軌道交通1號(hào)線一期工程石喬口車場(chǎng).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(jì)建筑配件圖集.變形縫.98ZJ111,1998.[3] 屋面工程質(zhì)量驗(yàn)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(hào)線一期工程車站及高架線設(shè)計(jì).現(xiàn)代城市軌道,2004,(5):26~28.
