高架车场变形缝渗水问题探讨

1 概述 武汉市轨道交通1号线一期工程配属停放车辆、整备和检修停车场及综合维修基地(简称车场),地处繁华的汉口闹市区,规划用地狭长,南侧紧邻一期工程正线高架桥。平台层与正线高架桥基本处于同一标高高度,是国内的第1座高架车场[1]。车场平面长度近860m,由于建筑房屋的技术要求,共设置20条变形缝。该车场沿长度方向大致分为6个大区,各区域承担各自建筑功能,同时车场平台层作为车场的主要功能区,承担列车出、入库,列车存放、动态检测及列车检修与维修的功能,因此车场建筑物经常处于一定水平反复动载作用之下。水平反复荷载给车场变形缝带来更多的可变因素,变形缝的防水问题因此而显得尤为重要,成为车场设计和实施的重点之一。 2 车场变形缝工程 2.1 变形缝的设计处理 由于高架车场在全国未见先例,在世界范围也少见,设计方面在动载反复作用下的建筑物伸缩缝处理方面经验欠缺,因此在确定高架车场方案之初设计人员就对变形缝的防水处理予以了高度的重视。在设计中进行了细致的考虑,对建筑变形缝的处理在一定程度上借鉴了桥梁变形缝的做法。图1是变形缝施工大样图[2]。平台层屋面进行了专业的防水处理(2层防水卷材、纤维混凝土保护层)。平台层上与变形缝垂直的挡渣墙(@1.5m布置)泛水高度按250mm设计。 2.2 变形缝的施工及使用情况 工程实施过程中,施工方按照设计要求和相关施工规程完成变形缝的施工,对设计要求的沥青麻丝和密封油膏等进行了细致的堵塞,并在屋面防水工程全面完成后实施超过48h的过水试验[3],屋面板、变形缝均无一渗、漏现象。随着相关土建工程完成后,车场平台层进入设备安装、工艺调试和使用阶段。经过半年多的使用,收到大量关于车场平台层伸缩缝渗水甚至局部漏水的问题反馈。经现场观察,部分平台层屋面底板变形缝处存在明显黄色水渍,同时在大雨季节平台层大面积积水。由于车场平台层以下布置有集中的商业开发用房及办公生活用房,屋面渗水问题带来的影响较大。 2.3 问题查找、渗水原因分析、整改与处理 2.3.1 设计方案及改进措施 从图1可以看出,②号角钢(L140×90×10)通过与预埋钢筋焊接,屋面梁板混凝土整体浇注。由于②号角钢与屋面混凝土钢性连接,是变形缝的薄弱点,在平台层列车的动载反复作用下,②号角钢与混凝土之间可能出现裂缝,雨水经过可能的缝隙向下渗漏。 根据武汉市轨道交通1号线一期工程线路的技术要求[1,4],列车在正线平均启动加速度为0.83m/s2,常用制动加速度-1.0m/s2,紧急制动加速度-1.2m/s2,列车进库时已经过制动减速,同时按技术要求库内启动加速度远低于正线允许加速度。因此按a=0.83m/s2的较不利加速度值计算列车施加于屋面的反复荷载作用力最大值。作用力P通过碎石道床传递,可近似认为均布作用于屋面影响范围内,列车空车质量m=128t,按列车长度l=80m、碎石道床宽h=3.9m范围计算,应力扩散后传递至平台层屋面板及伸缩缝。P=ma2/lh=128×103×0.83/80×3.9=0.34×103N/m2,P值远小于屋面混凝土设计抗拉强度(车场屋面混凝土强度等级C30,抗拉强度ft=1.43N/mm2)。同时图1中的②号角钢与混凝土结构的连接属变形缝的薄弱点,②号角钢与小角钢形成的顶部已填嵌缝油膏,屋面防水卷材横跨变形缝多重搭接,因此以上荷载在初期不会致使变形缝处混凝土及油膏等开裂而产生渗漏。但由于屋面列车行走(加速启动、减速制动),给房屋造成水平反复动载,尤其是轮轨振动给房屋带来普通建筑物一般情况并不会直接承受的水平及竖向振动荷载,经过长时间的反复积累,造成②号角钢与混凝土屋面基础的疲劳微裂以及积累开裂,长时间后带来渗水隐患。 对此提出图2所示的改进方案。 (1)事前封堵。取消与②号角钢相连的小角钢及⑧号钢板,通过增加横跨变形缝的通长防水橡皮条覆盖②号角钢与混凝土的连接点,阻止积水通过变形缝向下渗漏。 (2)事后疏导。在变形缝两侧梁底以镀锌铁皮设置通长导水槽至混凝土柱,与柱内壁直接形成排水通道,在非正常情况下对漏水起疏导作用。针对前期伸缩缝已投入使用、现场已出现渗漏,同时改进中为了增设⑦号槽钢、切除原小角钢及加长螺栓,需大量的焊接和切割操作,这些高温情况下的带火花的操作可能对原有橡胶垫片、嵌缝油膏及防水卷材等造成不被觉察的损伤,从而可能造成新的潜在渗水点,因此采取该疏解备用措施。 2.3.2 施工方面 选定1条渗漏最严重的变形缝,通过观察其主要漏水处共有3处:变形缝两端(与女儿墙相接处),中间部位1处(其平台上面正对道岔转辙机,转辙机为后期安装)。清除变形缝表面碎石道渣、纤维混凝土保护层,未观察到搭接于变形缝上的防水卷材开裂,但转辙机处防水层破损严重,其破损主要在后期安装设备时造成,且未能有效恢复;变形缝两端与女儿墙相交处未进行实质性处理(仅有表面覆盖层),形成垂直的直通孔洞。掀开屋面防水卷材,其下存在明显的积水。设备安装处防水层破损且恢复不力,雨水及积水从破损处渗漏,造成明显漏水。进一步揭开变形缝钢盖板(图1中⑧号钢板),未观察到变形缝的各构件明显开裂和损伤。将变形缝两端密封进行灌水试验,未观察到变形缝本身的渗漏现象。 2.3.3 其它方面 平台层处于露天之下,尘土长期积聚及碎石道渣可能对车场屋面排水系统的滤水蓖子造成堵塞,致使排水不畅,积水溢过泛水高度及通过受损的防水层进入防水卷材底层直接与混凝土屋面接触,慢慢形成屋面渗水,经过变形缝边缘(梁边或板边)滴渗形成水渍。超过泛水高度,进入防水卷材底部造成渗水,以及积水到一定高度,从变形缝两端处理不密实的孔道直接漏水。 3 结论与建议 通过第1节及第2节的阐述和分析,针对类似高架车场变形缝处理问题,提出以下结论和建议: (1)考虑到实施的难度及补强过程中可能产生新的损伤点,对于此类复杂建筑物,需首先仔细计算和确定类似图2所示的可行方案,在变形缝施工时1次实施,尽量避免后期补强和修补。 (2)变形缝两端处理不当及后期破坏是现车场渗漏的主要原因。全面检查防水层及各条变形缝,查明各处渗漏的真实原因,据具体情况予以针对性的处理。全面恢复防水层及变形缝受损点,保证屋面防水层的完整性及其防水功能,全面处理变形缝两端与女儿墙的相交处。对于后期设备系统安装等不可避免带来的防水层、伸张缝损伤,建议由专业队伍实施恢复和补强。 (3)针对高架车场其功能的复杂性和特殊性,完善和布置最合理的平台层屋面排水系统,适时检查和清理,保持排水系统的畅通。考虑到高架车场平台层排水面积较大,建议类似项目的防水工程设计中,适当提高泛水高度250~400mm。 (4)由于高架车场平台长期处于列车行进的动载作用之下,普通建筑变形缝做法相比较而言更容易疲劳破坏。建议类似建筑的变形缝借鉴桥梁伸缩缝的做法,以延长其耐久性且易更换和维修。 (5)由于车场建筑本身功能繁杂,平台层工艺复杂,多专业交叉施工不可避免,因此精心施工、严格遵循各项施工技术规程至关重要。 参考文献: [1] 田品华,程振廷.我国首次采用的高架车场及综合维修基地—武汉市轨道交通1号线一期工程石乔口车场.都市快轨交通,2004,17(5):40~43. [2] 中南地区通用建筑标准设计建筑配件图集.变形缝.98ZJ111,1998. [3] 屋面工程质量验收规范(GB50207-2002).北京:中国建筑工业出版社. [4] 田品华,程振廷.武汉市轨道交通1号线一期工程车站及高架线设计.现代城市轨道,2004,(5):26~28. 信息来源于：中国城市轨道交通网