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1、第第9 9章章 沉井工程沉井工程第第1010章章 地下構筑物防水地下構筑物防水 環(huán)境工程施工 目錄n第九章 沉井工程沉井工程n第一節(jié) 井筒的構造n第二節(jié) 下沉計算n第三節(jié) 井筒制作n第四節(jié) 井筒下沉n第五節(jié) 井筒下沉的質量檢查與控制n第六節(jié) 沉井的抗浮n第七節(jié) 井筒的封底n第十章 地下構筑物防水地下構筑物防水 n第一節(jié) 排水措施n第二節(jié) 防滲措施 第九章 沉井工程 第一節(jié) 井筒的構造n 沉井施工過程如圖9-1所示，首先，在地面上制作井筒，然后在井筒內挖土，由于井筒底部的土被挖空，井筒靠自重或附加菏載，克服井筒外壁與土之間的摩擦力，逐漸下沉直到與設計標高一致最后澆筑混凝土底板。在沉井施工結束后，
2、再進行上部土建工程。n 沉井的井筒大多為鋼筋混凝土結構，有時也采用磚、石結構。井筒的橫斷面有圓形、矩形式橢圓形。有時，由于工藝的需要，橫斷面為網(wǎng)格狀。為了提高井筒結構的強度及剛度，有時設置圈梁或底梁。因為井壁所受土壓力隨深度而 n增加，所以，井壁也可做成變截面的。為此，縱斷面大多為階梯形，如圖9-2所示。井簡內壁與底板相接處，應考慮設置環(huán)形槽或牛腿，以提高井筒與底板的結合力，并可提高底部的防滲性能。為便于下沉，底部呈刃腳狀，并用角鋼加固，如圖9-3所示。n 為使井筒滿足工藝的需要，常在內部設置平臺、樓梯、水平隔層等，可在下沉后修建，也可在井筒制作時同時完成。但在刃腳范圍的高度內，不得有影響施工
3、的任何細部布置。n 井筒下沉過程中，可能產(chǎn)生土體的破壞， 如圖9-4所示。給排水工程中，一般下沉深度小于 n20m，若在軟土層下沉時，破壞棱體范圍可按土坡穩(wěn)定方法計算，即：n l=Htg(45-/2) (9-1)n式中 土的內摩擦角。n 土破壞棱體是由于井筒下沉過程中，井壁四周的土涌人井內造成的。由于下沉時井內、外土面的高差、或地下水動水壓力的作用，都會導致井外土內涌，使井周土體破壞。井外壁做成階梯形，能使井周土塌向井壁。下沉時傾斜校正，也會使井周土松散而涌入土內。n 土體破壞的范圍還與施工方法和井筒平面形狀有關。當土的破壞棱體范圍內有已建構筑物 n時，應采取措施以保證構筑物安全，并對構筑物進
4、行沉降觀測。 第二節(jié) 下沉計算n 井筒下沉前，應了解水文及地質情況，因為下沉的條件是井簡必須克服井壁與土之間的摩擦力和地層對刃腳的反力。此外，地下水位的高低，也會對井筒產(chǎn)生不同程度的浮力。n 井壁與土之間的摩擦力可按以下兩種方法計算：一種是摩接力隨上的深度而增加，并且在深5m時，達到最大值，5m以外保持常值；另一種是摩擦力隨土深而增加，在刃腳臺階處達到最大值，其余即為常值。根據(jù)對若干沉井的觀察，后一種較為符合實際。n 井筒下沉應滿足下式，見圖9-5所示。 nG-BT+Rn KfDh+0.5 (H-h)+R (9-2)n式中 G井筒重(t)；n B井簡所受浮力(t)；n T井壁與土間摩擦力(t)
5、；n R刃腳反力(t)；n K下沉系數(shù)，取1.151.25；n f摩擦系數(shù)(t/m2)；n D井筒外徑(m)；n H井筒高(m)；n h刃腳高(m)。 n R值一般指刃腳底面或刃腳底面和斜面的反力。當沉井有縱向隔墻、框架底梁時，R還應包括縱隔墻底面和框架底梁面上的反力。R還取決于土層極限承載力，并筒下沉過程中，穿越不同土層，會產(chǎn)生不同反力。n 如果將各種底面和斜面的土方挖空，則R0。n 當下沉地點是由不同土層組成時，平均摩擦系數(shù)f0由下式?jīng)Q定：n (9-3)nnnnnnnfnfnff2122110 n式中 f1,f2fn各層土與井壁的摩擦系數(shù)；n n1，n2nn各土層厚度。n 經(jīng)測定，f值可參
6、用：(1)混凝土與粘土f1.5t/m2；(2)混凝土與砂、礫石f2.5t/m2；(3)磚砌體與粘土f2.5t/m2；磚砌體與砂、礫石f3.5t/m2。n K稱穩(wěn)定系數(shù)，若K1，說明沉井是穩(wěn)定的，不會自行下沉。n 根據(jù)沉井受壓條件而設計的井壁厚度，往往使井筒不能有足夠的自重而下沉，過分增加井壁厚度也不合理?？梢圆扇「郊雍奢d以增加下沉重量，或采用震動法使之下沉及采用泥漿套或氣套 n方法以減少摩擦阻力。 第三節(jié) 井筒制作n 井筒制作可分為現(xiàn)澆式和裝配式兩種，一般在原地面制作。有時為了減少開挖土方量，也可在基坑內制作。在水中施工時，除在下沉地點筑島制作井筒外，也可在陸地上制作，然后浮運到下沉地點。n
7、井筒分為一次制作和分段制作兩種情況，分段制作用于分段下沉，即制作一段，下沉一次。此法有利于在施工中的控制，并可減少模板儲備量。一次制作即一次下沉，僅適用于高度不大的井時，由于避免了多次下沉工作的互相交替，所以，工期可縮短，由于井筒沒有施工縫，從而 n提高了結構的整體性和抗?jié)B性能。n 一、基坑開挖及處理n 沉井采用在基坑內制作有以下優(yōu)點；減少從地面算起的澆筑高度，便于垂直運輸；減少下沉時井筒內的挖方量；易于清除表土層中的障礙物，降低輕型井點系統(tǒng)總管埋設標高，增加降水深度等?；訕烁咭栽诘叵滤灰陨?.5m為宜，使坑底具有一定的承裁能力。n 井筒制作時，其重量借刃腳底面?zhèn)鬟f給地基。為了防止在井筒制
8、作過程中產(chǎn)生地基沉降，應進行地基處理或增加受力面積。 n 當原地基承載力較大時，可進行淺層處理，即在與刃腳底面接觸的地基范圍內，進行原土夯實，鋪砂、級配砂石或灰土墊層等處理，墊層厚度一般為3050cm。此稱無墊木法。n 若坑底承載力較弱，應在人工墊層上設置墊木，用以增加受力面積，所需墊木的面積應符合下式要求：n FQ/P0 (9-4)n式中 F墊木面積(m2)；n Q沉井制作重量，當分段制作時，應采用第一節(jié)井筒的重量(t)；n Q0地基承載力標準值(t/m2)。 n 墊木鋪設情況如圖9-6所示。通常先鋪設圓形井筒縱橫軸的四點或方形井筒的四角，然后按間距鋪設其他墊木。墊木面必須抄平，墊木之間用砂
9、石找平。墊木在沉井下沉前拆除，并在墊木拆出處筑以砂墊層或砂卵石層，浸水沉實拉平。墊木應對稱撤除。矩形沉井應先拆除中間墊木，再撒出四角墊木。n 有時也可在刃腳下部澆筑C8級厚度為10cm的素混凝土來加大地基的受力面積。n 在沼澤地區(qū)或深度不大的水中，采用筑島方法制作井下沉井筒。島的面積應滿足施工的需要，一般井筒外邊與島岸間的最小距離不應小于56m；島面高程應高于施工期間最高水位0.751m，并考慮風浪高度。筑島宜用砂卵石土， n水深小于1.5m，流速不大于0.5m/s時，筑島可直接拋土而不需圍堰。當水深和流速較大時，可將島筑在板樁圍堰內。n 二、混凝土井筒的制作n 現(xiàn)場澆筑混凝土井筒的方法與一般
10、鋼筋混凝土構筑物施工相同。采用預制鋼筋混凝土壁板裝配時，壁板厚度如表9-1所列?；炷良墑e不低于C28，壁板間的連接與裝配式水池施工相同。 第四節(jié) 井筒下沉n 井筒混凝土強度達到設計強度的70%以上時方可開始下沉。下沉前要對井壁各處的預留孔洞進行封堵。對沒有墊木(或混凝土)的井筒，應對稱地拆除。n 在有地下水的情況下，井筒下沉有兩種方法，即排水下沉和不排水下沉。n 一、露水下沉n 排水下沉是在井筒下沉和封底過程中，采用井內開設排水明溝，用水泵將地下水排除或采用人工降低地下水位的方法。排水下沉應用于 n弱透水層，而且現(xiàn)場具有排水出路。采用排水下沉挖土深度便于控制，下沉偏差容易糾正，亦易處理孤石等
11、障礙物，與人工降低地下水位相比，此種排水方法工作條件較差。明溝排水阮時，根據(jù)井筒下沉深度，將水泵放在筒頂支架的平臺上，或放在井壁內預留支架上，如圖9-7所示。大型井筒下沉采用明溝排水時，可設置多臺水泵，見圖9-8所示。n 在遇到細顆粒非弱透水層時，當井筒下沉較深，明溝排水使井筒外的地下水動水壓力差增大時，能導致流砂涌入井內，使挖方量增加，并造成周圍地層中空，引起地面沉陷。n 為了避免明溝排水的上述缺點，可采用人工降低地下水位法施工，如圖9-9所示。通常井點管布置在井筒外原地面或降低地面高程后的基坑 n內。當下沉深度較大時，井點管也可布置在井內。n 在流砂現(xiàn)象嚴重或沼澤地區(qū)，可采用凍結法施工。n
12、 井筒內挖土一般采用合瓣式挖土機，如圖9-10所示，土斗在井中部挖土，四周由人工挖土，土方全部由挖土機運出。n 沉井高度較大無法采用合辨鏟時，可在井筒壁上安裝臺令扒桿，用抓斗挖土。n 大面積的井筒，挖土機械可進入井內開挖土方。垂直運土工具，有少先式起重機、臺今扒桿、卷揚機等。卸土地點距井壁一般不小于20m， n以免因堆土過近使井壁土方坍塌，導致下沉摩擦力增大。n 臺今扒桿，見圖9-11所示。安裝在井壁上。這種運土設備使用方便，不占井口面積，扒桿旋轉后，即可卸土，改變扒桿傾角可達較大的工作范圍。扒扦的起重索由卷揚帆控制。n 桅桿起重桿出土形式見圖9-12所示。n 采用水槍沖泥和水力吸泥機排泥進行
13、排水下沉，如圖9-13所示。高壓水供水槍沖泥，同時又供給水力吸泥機(見圖9-14)，把泥漿排出井筒外。 n 水槍由直管和噴嘴組成。水槍宜徑一般為63100mm，噴嘴直徑為1012mm。高壓水通過高壓膠管由噴嘴射出。沖擊效率取決于土質、噴射距離與方向、水流在噴嘴出口處的壓力和散射狀況以及操作水平。水槍的供水壓力見表9-2所列。n 人工挖土應沿刃腳四周均勻而對稱地進行，以保持井筒均勻下沉。n 人工開挖方法，只有在小型沉井，下沉深度較小、機械設備不足的情況下采用。在細顆粒土層內挖土比容易產(chǎn)生流砂現(xiàn)象。因此在地下水量較大、水位較高的粉、細砂層，經(jīng)常采用不排水下沉的方法施工。 n 二、不排水下沉n 不排
14、水下沉是在水中挖土。當排水有因難或在地下水位較高的粉、細砂層采用排水下沉，會產(chǎn)生嚴重流砂地區(qū)沉井、或必須防止沉井周圍地面和建筑物沉陷時，應采用不排水下沉的施工方法。為了避免流砂現(xiàn)象和防止井筒附近地面沉陷，井中水位應與原地下水位相同，有時還可向井內注入使井內水位稍高于地下水位。n 不排水下沉時，土方也由合瓣式抓鏟挖出，當鏟斗將井的中央部分挖成鍋底形狀時，井壁四周的土涌向中心，井筒就會下沉。如井壁四周的土不易下滑時，可用高壓水槍進行沖射，水槍沿 n井壁布置，沖動刃腳部分的土。有時也可由潛水員輔助挖土。n 合瓣式抓鏟挖土時，大顆粒的砂、石由鏟斗挖出后，泥砂將沉于井底，再用吸泥機抽出。n 三、觸變泥漿
15、套沉井n 為了減少井筒下沉的摩擦力，可采用泥漿套施工法，即在井壁與土之間注入觸變泥漿。由于摩擦力的減少，尚可減薄筒壁厚度，降低工程造價。n 為了造成泥漿套，井筒制作時在井壁內先埋入泥漿管，井筒下沉比泥漿從刃腳臺階處的通道口向外擠出，如圖9-15所示。 n 為了防止泥漿直接噴射至土層，并使泥漿分布均勻，在壓漿管的出口處設置泥漿射口圍圈，如圖9-16所示。n 為了在井并筒下沉過程中儲備一定數(shù)量的泥漿以補充泥漿套失槳。同時，預防地表土滑塌，在井壁上沿處設置泥漿地表圍圈，地表圍圈用薄鋼板制成，拼裝后的直徑略大于井筒外徑。埋設時，其頂面應露出地表0.5m左右。n 選用的泥漿應具有較好的固壁性能。泥漿指標
16、根據(jù)原材料的性質、水文地質條件以及施工工藝而選定。在飽和的粉、細砂層下沉時，容易翻砂，引起泥漿漏失。因此，泥漿的粘度及靜切力都應較高，但粘度及靜切力均隨靜置時間增加而增大。并逐漸趨近于一個穩(wěn)定值。為此在確定 n泥漿配合比時，先考慮相對密度與粘度兩個指標，然后再考慮失水量、泥皮、靜切力、膠體率、含砂率及pH值。泥漿的相對密度在1.151.20之間為宜。n 泥漿的配合比可選用：n純膨潤土，用量2330%；n水用量7077%，n化學摻合劑 堿(Na2CO3)0.40.6%;n 羥甲基纖維素0.030.06%.n 下沉過程中，應對已壓入的泥漿定期取樣檢查。n 施工過程中，泥漿套厚度不要過大，否則會造成
17、井筒傾斜和位移。用泥漿套沉井，由于摩擦力減小，也容易造成下沉超過設計標高所以，應 n做好及時封底的準備工作。在吸泥下沉過程中，為了避免由翻砂而引起泥漿套的破壞應處理好井內、外水位及泥漿面高度的關系。此外，泥漿的漏失和補充泥漿置換等問題也應注意。 第五節(jié) 井筒下沉的質量檢查和控制n 井筒下沉過程中，由于水文地質資料不全，下沉控制不嚴格等原因，可能發(fā)生井筒傾斜、井筒裂縫、下沉過快或不下沉等情況，對比應及時采取措施加以校正。n 一、井筒傾斜的觀測及其觀測n (一)井筒傾斜的觀測n 井簡下沉時，發(fā)生傾斜的現(xiàn)象如圖9-17所示。A、B為井簡外徑的兩端點，由于傾斜而產(chǎn)生高差大，傾斜誤差校正結果有可能發(fā)生井
18、筒軸線水平位移，如圖9-18所示。井筒在傾斜位置I繞A轉動，校正到垂直位置，如果繼續(xù)轉動到位置 n，下沉至，再繞B轉動到垂直位置V，和V兩個垂直位置的軸線水平位移a。國家規(guī)范規(guī)定井筒下沉的垂直度最大誤差見表9-3所列。n 井筒發(fā)生傾斜的原因很多，主要是因為刃腳下面的土質不均勻、井壁四周的土壓力不均衡、挖土操作不對稱以及刃腳下某一處遇有障礙物所造成。n 傾斜觀測方法分井內、井外及井頂3種，井內觀測可采用垂球觀測或電測等方法。n 垂球觀測是在井筒內壁四個對稱點懸掛垂球，下沉位置正確時，垂線應與井壁上所畫的堅直標志線平行并重合。如井筒傾斜，則情況與上 n不同，如圖9-19所示。此法簡單實用，但不能定
19、量觀測。n 電測布置如圖9-20所示。當井筒傾斜時，垂線與裸露導線接觸，通電后發(fā)生信號。為了安全，電測設備的電壓應為2436V。此法可自動觀察，發(fā)現(xiàn)及時，但也無法定量觀測。n 上述井內觀測方法只適用于排水下沉。n 井外觀測可采用標尺測定和水準測量兩種方式。采用標尺觀測時，下沉前在井外壁四個對稱點(即井筒的兩個互相垂直外徑的端點)繪出高程標記，如圖9-21所示，井對準高程標記設置水平標尺，水平標尺位置與井壁距離應保證不受井筒下沉所產(chǎn)生破壞棱體的影響。n 觀測時移動水平標尺，使其一端與井壁 n接觸，讀出下沉高程數(shù)，在固定尺槽的刻度上得出井筒水平移動數(shù)值。相應兩次讀數(shù)之差，即為井筒水平位移與垂直下沉
20、的距離。n 水準測量是使用水準儀或激光經(jīng)緯儀，需事先在井筒四周設置高程標志。在比較重要的下沉階段中，或已產(chǎn)生傾斜而需求讀差值時采用。n 頂測法是利用水準儀測量井筒上沿幾個固定點的高程，通過高程差，計算出井筒的傾斜程度。n (二)井筒傾斜及其校正n 由于井筒內四周挖土不勻或由于土質不均，地耐力不一致等原因而引起井筒軸線的傾斜時，可用挖土的方法校正，即在下沉較慢的一邊多 n挖土，下沉快的一邊的刃腳處將土夯實或做人工墊層，使井筒恢復垂直。如此法不足以校正時，可在井筒外壁一邊開挖土方，相對一邊回填土方。n 此外，還可采用加載的方法校正，即在下沉較慢的一邊增加荷載，如圖9-22所示。如果由于地下水的浮力
21、而使加載失效，則應抽水后再進行校正。n 在下沉慢的一邊安裝振動器震動，也可使井筒下沉，如圖9-23所示。n 在下沉慢的一邊用高壓水槍沖擊，減少土與井壁摩擦力，也有助于軸線糾正。 n 二、下沉過程中障礙物處理n 下沉時，可能因基底遇到孤石或其他障礙物而無法下沉，在松散土中，也可因此產(chǎn)生溜方(見因9-24所示)而引起井筒傾斜。孤石用刨挖方法去除，或用風鎬鑿碎，堅硬孤石用炸藥消除。n 三、井筒裂縫n 始沉和下沉過程中，產(chǎn)生的井筒裂縫是由于井筒四周土壓力不均勻而造成的。為了防止發(fā)生裂縫，除保證必要的井筒設計強度外，施工時應使井筒達到規(guī)定強度后方可下沉。此外，也可在井筒內安設支撐對此可能增加油運土方的困
22、難。n 井簡的縱向裂縫是由于挖土時遇到障礙物 n僅支撐于井筒的若干點，混凝土強度又較低時產(chǎn)生的。井筒始沉時，拆除墊木過程中，也可能引起井裂或隔墻縱裂。井筒截面形狀對縱裂的產(chǎn)生也有影響，由于圓形載面縱向彎矩較小，在混凝土強度相同情況下，抗裂性能較矩形或方形為好。采用爆震下沉時，也可能產(chǎn)生裂縫。n 如果裂縫已經(jīng)發(fā)生，必須在井筒外面挖土，以減少該向的土壓力，或撤除障礙物，防止裂縫繼續(xù)擴大。同時用水泥砂漿、環(huán)氧樹脂或其他補強材料涂抹裂縫進行補救。n 四、井筒不沉或突沉 n 由于長期抽水，或因砂的流動致使井筒外壁與土之間的摩擦力減小，或因土的耐壓強度較小，會產(chǎn)生井筒下沉速度超過挖土速度而無法控制的現(xiàn)象。
23、防止方法一般多在井筒外部將土夯實，增加土與井壁之間的摩擦力。在沉到將近設計標高時，為防止自沉，可不將刃腳處的土方挖去，下沉到設計標高時，立即封底。此外，也可在刃腳處修筑單獨式混凝土支墩或圈梁，以增加受力面積。n 井筒下沉過程中，還可產(chǎn)生突沉現(xiàn)象。突沉是指一次快速下沉很大的深度。這種現(xiàn)象主要發(fā)生在弱土層內，若突沉量過大時，將會使井內操作人員與設備埋沒。導致突沉的原因之一是鍋底開挖太深。所意，一般規(guī)定鍋底深度不應超過0.5m。n n井筒不沉的主要原因，一是刃腳下部遇有障礙；二是下沉摩擦阻力過大。對此，除采用上述方法外還可用高壓水槍沖擊并簡外壁以減少摩阻力。 第六節(jié) 沉井的抗浮n 位于含水層內的地下
24、構筑物，都會產(chǎn)生構筑物上浮。使用的空間愈大或地下水頭愈大，抗浮的問題亦愈突出。n 只考慮沉井自重時，抗浮系數(shù)K取值為：n K=W/Q1.1 (9-5)n式中 W井筒自重；n Q浮力。n 若再考慮井壁摩擦力，抗浮系數(shù)增加為：n K=(W+P)/Q1.25 (9-6) n 水池等容器采用沉井施工時，在施工驗收前的清洗(即空池)時，也可能產(chǎn)生上浮現(xiàn)象。n 使用過程中的上浮問題，應在設計中予以考慮，可采用混凝上配重或增設錨桿等措施。施工過程中，防止井筒上浮的主要措施有：n(1)增加構筑物的附加荷載；n(2)增加下沉摩阻力，減少刃腳開挖深度；n(3)防止地面水流入等。 第七節(jié) 井筒封底n 沉井封底是一項
25、重要的工序。在給水排水工程中，用沉井法施工的構筑物，必須做好 封底工作，以保證不滲、不漏以利運行。n 沉井封底有排水封底和不排水封底兩種方法，一般都和排水下沉和不排水下沉方式相對應。n 沉井底板的結構如圖9-25所示。(a)型結構用于無地下水的地基上；(b)型用于水下澆筑混凝土；(c)型是明溝排水下沉的底板結構。降低地下水位進行沉井，通常采用(b)型結構。n 明溝排水下沉的封底工作通常由兩個階段組成，第一階段為封住集水井以外的部分，地下水從集水井排出，以保證墊層混凝土澆筑的質量，第二階段是墊層混凝土硬化后，用蓋堵封住短管 n集水井，鋪油氈防水層，再澆筑混凝土底板混凝土。n 不排水封底比井內水位
26、應與原地下水位相等，然后鋪墊礫石墊層和進行混凝土墊層的水下澆筑，待混凝土達到應有強度后將水抽去，再做鋼筋混凝土底板。水下混凝土厚度，應保證在沉井內的水抽干后，應能承擔地下水最大壓力的作用，同時還應滿足抗浮要求。 第十章 地下構筑物防水 第一節(jié) 地下排水措施n 地下排水措施通常采用盲構。盲溝是埋沒在地下的截流排水池，地下水被盲溝截斷而排走。盲溝由反濾層組成，如圖10-1所示。盲溝的斷面尺寸、濾料種類及其粒徑和級配，濾層厚度、溝底坡度等，均根據(jù)地下水量確定，常用斷面尺寸為寬度不小于300mm，高度不小于400m，由3至4層濾層組成。n 盲溝沿構筑物四周布置。地下水量較小時，可只設在地下水來水方向一
27、側。 n的缺點是容易堵塞而失效，正確選用濾料顆粒級配和增加外層反濾層厚度能有助于防止堵塞。 第二節(jié) 防滲措施n 采用高抗?jié)B性結構材料，或采取附加的結構防滲措施，是地下工程防水的主要方法。其中，前者有防水混凝土，后者有水泥砂漿防水層、卷材防水層、涂層防水層等。n 一、防水混凝土n 普通混凝士中，水泥的水化剩余水因蒸發(fā)而形成的與大氣連通的細微的孔道，混凝土凝固時產(chǎn)生的收縮裂縫或不均勻膨脹裂縫，荷載導致的強度裂縫等，都會使地下水經(jīng)由這些裂縫滲入構筑物中。混凝土泌水，水分在水泥漿與骨料之間向上浮出，使骨料表面產(chǎn)生細微孔道，而且也與大氣連通。重力作用會導致在細微孔道的底部有殘留水分，而上部與大氣連通。上
28、述各種孔道 n不但按壓力地下水滲透，而且由于孔道細微，產(chǎn)生毛細現(xiàn)象，還具有吸水性。n 提高混凝土密實度，減少混凝土內滲透孔道，截斷孔道與大氣之間的連通，從而防止地下水滲入，這種混凝土稱防水混凝土。n 通常采用的防水混凝土品種主要有：骨料級配防水混凝土，改性混凝土和改性水泥防水混凝土等。n 骨料級配防水混凝土是由于改善水泥品種砂石級配、含砂率、水泥量、水灰比等方面而提高混凝土的防滲性。水泥應采用抗?jié)B性好、泌水性小、具有一定的抗蝕性，如火山灰水泥或普通硅酸鹽水泥。如果采用礦渣水泥，應滲入適量的三乙醇胺等附加劑，以減少泌水。砂石采用 n連續(xù)級配，各由兩種或3種粒徑范圍組成。適當提高含砂率和增加水泥用
29、量，來提高溫凝上的密實度。但是，含砂率過高，水泥砂漿濃度不足，會導致混凝土密實度下降；水泥用量過多，泌水加強，收縮裂縫增加。二者都不應出現(xiàn)。常用配量是每m3混凝土中水泥重量為300350kg，含砂率3545%，灰砂比1：21：2.5。為了使水泥量不過多，可滲入粒徑在0.150.05mm的細粉料，如石英石粉等，摻入量為骨料總重的48%。n 骨料級配防水混凝土的配合比應該根據(jù)試配的結果選用。n 改性混凝土有加氣混凝土、三乙醇胺混凝土、減水劑混凝土和密實劑混凝土等。n 加氣混凝土是在普通混凝土中摻入加氣劑。 n常用的加氣劑有松香酸鈉和松香熱聚物等。加氣劑在混凝土拌合物內形成無數(shù)細微氣泡，切斷連通大氣
30、的蒸發(fā)孔道，從而提高混凝土的抗?jié)B性。n 三乙醇胺防水混凝土是在普通混凝土中摻入重量為水泥重量的0.05%的三乙醇胺，抗?jié)B標號較未滲的混凝土提高45倍。n 減水劑防水混凝土是在普通混凝土中揍人MF、NNO、木質素磺酸鹽和糖蜜等減水劑，改善了泌水性，提高了混凝土的抗?jié)B性。n 在混凝土中接入導致水泥微膨脹的密實劑，也可提高混凝土的防水性。常用的密實劑有硫鋁酸鈣類、石膏類、鐵粉類等。 n 改性水泥防水混凝土是采用加氣水泥、膨脹水泥或其他改性水泥拌制混凝土。加氣水泥在水化過程中發(fā)泡，膨脹水泥在水化過程中體積微膨脹，均會導致混凝土密實度提高，從而提高混凝土的抗?jié)B性。n 防水混凝土的施工方法與一般構筑物現(xiàn)澆
31、混凝土施工方法相同。n 防水混凝土墻的穿墻管應有止水片、止水環(huán)或錨固筋，防止沿管壁滲漏，也可在管壁與墻壁之間填打石棉水泥。n 二、水泥砂漿防水層 n 水泥砂漿防水層是把水泥砂漿涂抹在地下構筑物的表面提高構筑物防水性能。水泥砂漿防水層既有用在防水要求較低的，例如建于地下水位以上，主要防止?jié)B入地下的地面積水的構筑物，又有用在防止地下水滲入的構筑物，也有作為防水混凝土的輔助防水層的。n 水泥砂漿防水層是剛性的，當構筑物產(chǎn)生不均勻下沉時，水泥砂漿防水層容易產(chǎn)生裂縫。n (一)普通水泥砂漿防水層n 普通水泥砂漿防水層，由多層水泥漿和水泥砂漿組成。防水層的層數(shù)和材料配比，根據(jù)構筑物的防水要求而定。用于高防
32、水要求的構筑物的 n水泥砂槳防水層結構如圖10-2所示，簡稱五層做法。這種防水層抗?jié)B壓力為1.52.0MPa。n 五層做法中，水泥砂漿層為強度組分，兼起一定防水作用，純水泥漿層起主要防水作用。采用多層做法消除了水泥硬化過程中所產(chǎn)生的連通性蒸發(fā)和泌水孔道，一個組成層所形成的滲透孔道被另一層覆蓋。施工時，應清理基面提高防水層與基面的粘結力?；娌粷?，有油垢、浮灰等，或基面凹凸不平未作整平，則基面與漿層粘結不實，甚至引起漿層起鼓，防水失敗。水泥砂槳層，尤其是水泥漿層應抹壓密實，然后再用刷子輕微拉毛，以待下一層抹壓?？稍谒酀{將初凝時就開始下一層水泥砂漿抹壓，以使砂粒稍許進入水泥漿層，兩層間約有0.5
33、mm的銜接層，加強 n兩層粘結牢固，而水泥漿層應在砂漿層終凝后再抹于其上。n 水泥漿層抹壓不實，層厚不勻，甚至漏抹，將會導致防水層表面潮濕，并在通風不良情況下逐漸擴大面積，以致滲漏。施工中斷時，砂漿層或水泥漿層的留搓做法如圖10-3所示，以便每一層分別接磋。按搓時，在砂漿層上拌水泥漿，提高重新抹砂漿層的枯結力，而不應該在砂漿層之間直接連接。n 五層做法的里層水泥漿的水灰比0.370.40，面層水泥漿的水灰比則為0.550.60。水泥砂漿配比一般為1：2.5，水灰比一股為0.400.45。 n 應嚴格選用水泥品種，防止不同水泥品種混用；正確設計配合比，砂子粒度不應太細，施工時不應改變配合比；要嚴
34、格控制水泥漿層厚度，避免過厚和過薄以及厚薄不勻，嚴格控制養(yǎng)護條件，以避免水泥砂漿防水層中最容易出現(xiàn)的表面收縮裂縫的現(xiàn)象。n 空鼓裂縫應全部剔除、清洗基面，然后依次抹壓各層，重新修補平整，無空鼓的裂縫，也可在裂縫處鑿槽，再將防水層抹平。n (二)氯化鐵防水砂漿層n 在普通水泥砂漿中摻入各種防水劑可提高砂漿的密實性和抗?jié)B性。例入，摻入占水泥重3%的 n氯化鐵防水劑，水泥砂漿抗?jié)B標號可從S2提高到S6S8，氯化鐵水泥砂漿防水層結構，如圖10-4所示。n 氯化鐵防水劑的主要成分是三氯化鐵和二氯化鐵，以及少量的氯化鋁、氯化鈣、梳酸鋁及鹽酸。水泥水化生成物氫氧化鈣與三氯化鐵和二氯化鐵作用生成氫氧化鐵膠體而
35、沉淀。氯化鋁與氫氧化鈣作用生成水化鋁酸鈣，使水泥水化凝膠體增加。凝膠體導致水泥泌水性降低又可堵塞水泥硬化后產(chǎn)生的各種毛細孔道。氯化鈣、硫酸鋁等與氫氧化鈣生成的復合物如含水氯硅酸鹽、含水氯鋁酸鈣。膨脹性水化硫鋁酸鈣等，都參與水泥結構的組成，因而能提高防水層的密實性。 n 氯化鐵防水砂漿的配比如下。墊層為：水泥：砂：防水劑1：2.5：0.03，水灰比為0.450.5。面層用：水泥：砂：防水劑1：3；0.03，水灰比為0.50.55。n 施工時，在經(jīng)過清理的基面上先抹一層水泥漿，接著抹水泥砂槳，分兩次抹壓，第一層初凝后抹第二層。為了提高防水性，面層水泥砂漿應在終凝前多次擠壓密實。n 三、卷材防水層n
36、 卷材防水層是用瀝青膠泥作為粘合劑，把防水卷材粘貼于混凝土或磚面構筑物表面。卷材防水層的柔性遠較水泥砂漿防水層好，缺點是 n防水層強度較低，施工麻煩，而且高溫瀝青膠泥涂刷的勞動條件惡劣。卷材防水層曾經(jīng)是一種主要防水方法，但后來基本上被施工方便的防水混凝土和涂抹防水層所代替。n 卷材品種有石油瀝青油氈、焦油瀝青油氈、玻璃纖維布等。卷材要具有較好的不透水性、耐腐蝕性，有一定的延伸性和強度。玻璃纖維布的抗拉力、柔韌性、耐蝕性、易保管性都好于瀝青油氈，而且價格也低。n 瀝青膠泥由瀝青和填料配合而成。材料配比有很多種，例如 10石油瀝青：滑石粉：氯化鋅70：30：1.5。 n 卷材粘貼方法分外貼法和內貼
37、法兩種。見圖10-5和圖10-6所示。外貼是先在墊層上鋪貼卷材，墊層四周留出卷材接頭，然后澆灌構筑物的底板和墻的混凝土。在墻混凝土拆模后，與底層留出的卷材接頭進行搭接，在墻四周粘貼卷材。為了保護卷材免在回填土時破壞，有時還可在卷材粘貼完畢底再在卷材的外刨砌筑單磚保護墻。內貼是在墊層混凝土澆灌后，先砌筑磚保護墻，卷材粘貼在保護墻的內壁上，然后綁扎底板及墻的鋼筋和澆灌混凝土。n 外貼法施工可以減少構筑物沉降對卷材防水層的破壞，卷材粘貼和底板與墻壁混凝土澆灌質量都便于檢查，易于修補。混凝土澆灌時不致破壞保護墻和卷材，而且還有可能取消保護墻， n減少基坑土方量，降低工程成本。但是外貼方法的缺點是接頭容
38、易污臟，使卷材塔接質量降低。n 無論內貼或外貼，施工時，應先清理混凝土或磚石基面，涂刷冷底子油。待其干燥后，涂抹瀝青膠泥、粘貼卷材。卷材要壓實，排除卷材與粘結劑之間的空氣，卷材表面必須平整。n 在建筑物或構筑物的陰角或陽角處，應加貼卷材附加層。n 卷材鋪貼空鼓時，須將空鼓處剔除，重新粘貼。n 四、有機涂料防水層n 由于有機合成材料工業(yè)的發(fā)展，使有機涂料的價格不斷降低，因而使其日益廣泛地作為涂抹防水材料應用于地下防水工程中。 n 有機防水涂料的種類繁多，常用的有聚苯烯涂料，偏氯乙烯共聚乳液防潮涂料、聚乙烯醇縮丁醛涂料、氯丁橡膠-瀝青防水涂料等。n 有機涂料防水層較水泥類涂料防水層和油氈防水層施工方便，防水性能更好，與基面附著力強、有更好的耐蝕、耐磨等性能。n 地下防水層施工完畢后，應進行質量檢查。如果防水層失效當構筑物產(chǎn)生裂縫時，地下水經(jīng)由裂縫滲入構筑物內。此時可采用注漿方法把漿液填入裂縫，阻止地下水的滲入。
環(huán)境工程施工教學課件 第八章特殊工程施工
