顶进框架桥变形缝防水处理

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顶进框架桥变形缝防水处理
摘 要:铁路下穿式框架桥位于地下水丰富地区时,其防水处理非常重要,地下
水的渗漏对结构物的使用性、耐久性有较大的影响,如采用的防水措施不得当,
将对结构物造成严重的危害[1-3]。框架桥分节预制施工时,各节框架间变形缝的
防水为设计与施工的重中之重。现从施工可行、便捷的角度出发,提出变形缝防
水的设计思路,细化局部处理措施,对比新旧材料优缺点,增加防水工程的成功
率。

关键词:铁路;顶进框架;变形缝;防水
近年来随着铁路提速的要求,取消既有铁路线平交道口,增设下穿式框
架桥的工程日益增多。为确保既有铁路线不中断运营,多采用架设临时便梁,顶
进框架桥主体的施工方法。在高填方及穿越股道数较多的地段,为避免框架桥纵
向长度过大,宜沿纵向分节,逐一顶进[4]。在地下水丰富地区,各节框架之间设
置的变形缝,成为防水的薄弱环节,工程界有所谓的“十缝九漏”之说,由于顶进
施工作业的复杂性、艰巨性,变形缝的渗漏处理会更加难以实施。在实际工程中,
往往一条缝隙的渗漏都将造成整个防水工程的功亏一篑。

1 概述
随着地下工程对防水要求的提高,设计上对变形缝这种易漏水部位的处理,
越来越重视,由早期的单一防水设防增加到多道设防。对于一次成型的地下工程
来说,变形缝防水处理相对简单;但分节顶进的框架桥工艺较为复杂,从设计阶
段就因考虑多重影响因素以及构造措施。

分节顶进框架桥,是在铁路一侧设置工作坑,坑底做滑板,在滑板上预制各
节钢筋混凝土框架,其后尾部修筑后背墙,将千斤顶放置于框架底板与后背墙之
间(或各节框架底板之间),开挖路基土体,利用千斤顶反力将框架桥各节依次
顶入路基就位。顶进就位后,各节框架之间预留3cm宽变形缝。顶进示意图如
下:

图1顶进工作坑布置图
2 框架桥变形缝设计要点
框架桥分节设置变形缝的目的,是为了在结构沉降、混凝土收缩等变形条件
下,结构物不致损坏。为了减少沉降对结构的影响,在设计时,应考虑将变形缝
设置于相邻两股道的中间位置,使各节框架上承受的线路荷载以及列车活载大致
相等,再根据线下地基土质的承载能力,含水率,压缩变形量等指标,决定是否
将滑板引入路基下,以减少地基不均匀沉降。实践表明,将一定厚度的混凝土滑
板引入路基中,可有效降低不均匀沉降发生的概率,并能防止框架桥“抬头”、“栽
头”现象以及降低顶进摩阻力。

对于混凝土收缩变形所带来的危害,首先因考虑从材料本身减少变形的程
度,例如改善混凝土配合比、掺和外加剂、调整截面尺寸、调整截面含筋率等。
同时变形缝的宽度设置应能满足结构变形的要求,宽度过大会使处理变形缝的材
料在同一水头情况下承受压力增加,对于防水非常不利,宽度过小,在采取防水
措施时施工有一定难度,无法按设计要求完成。根据《地下工程防水技术规范》
[5]的规定,变形缝的宽度宜为20~30mm。另外填缝材料因具有一定的压缩性、
缓胀性、伸长率,随变形缝的变化,仍能起到密贴防水的作用 。

3 顶进框架桥变形缝设计
根据《地下工程防水技术规范》[5]的规定,按照不同的防水等级,变形缝
宜选用两种以上的防水措施。通常采用埋设止水带、填充防水密封材料、外贴防
水卷材几种措施相结合。

3.1 埋设止水带
顶进框架桥与通常的地下工程相比较,其特点是工程并非一次成型。而是在
路基坡角外预制主体结构,待混凝土终凝,强度达100%后,采用千斤顶分节顶
入路基。所以通常的中埋式、外贴式橡胶止水带难以同时埋入两节框架边墙内。
以往施工中,常采用遇水橡胶止水条来代替,该材料遇降雨及施工用水时,会提
早膨胀,降低防水效果;且其遇水后为三向受力,易变长胀出缝外,难以达到效
果。所以对分节顶进框架桥推荐采用主体预留缺口,设置可卸式橡胶止水带的方
法[3]。图2为变形缝细部构造图。

图2变形缝细部构造图
如图所示,框架桥各节预制时,其边墙或底板在变形缝对应位置预留缺口,待
各节顶进就位后,在缺口处安设可卸式橡胶止水带,固定牢固,后浇补偿收缩混凝
土。后浇混凝土与底板及边墙连接处,将形成两道L型施工缝,应预埋遇水膨
胀腻子条,以满足施工缝防水要求。

3.2 填充防水密封材料
框架桥截面尺寸通常较大,导致结构物本身收缩变形量较大,随着结构物的
收缩变形,变形缝填充材料应能随其变化而变化,始终保持与混凝土粘贴密实,
才能起到良好的防水效果。传统的填充材料,如聚氯乙烯胶泥、沥青嵌缝防水油
膏、丁基密封腻子等,均为憎水性材料,本身结构致密,具有较高的不透水性[6],
在结构物伸长,变形缝减小的情况下,尚能起到防水作用;但在结构物收缩,变
形缝增大的情况下,往往出现材料本身拉裂,或与混凝土的结合失效,从而导致
防水处理的失败。

对于填充处理,可在变形缝两侧交替预埋注浆管,压浆灌注高分子树脂类材
料[6-7]。前期,在新疆地区南疆铁路线K1411+918框架桥防水处理中,采用美
国普瑞升公司PF900高分子树脂注浆液,止水效果良好。该材料具有超低粘度,
较好的流动性,能够渗入到混凝土微细裂缝中,从而更全面的实现与混凝土的粘
接。同时PF900注入变形缝时为液体状态,在注水反应后,凝结为固体,膨胀
率高达600%。框架桥顶进就位后,变形缝已形成一个限定的空间,较高的膨胀
率,相当于对填充材料施加了较强的预加压力,在结构物收缩,变形缝增大的情
况下,填充材料仍能与凝土全面的结合,起到良好的防水效果。

3.3 外贴防水卷材
由于框架桥采用顶进法施工,就位前结构物始终处于移动状态,故无法在浇
灌主体混凝土前,铺粘底板下防水卷材。根据多年来实际施工经验,可将承载框
架预制节的混凝土滑板引入线下路基内,将防水卷材铺粘在滑板底部,两侧预留
搭接边,待框架桥各节顶进就位后,再行施工边墙及顶部的防水卷材。

4 结束语
变形缝的防水处理,在框架桥的整个防水工程中占有重要的地位,变形缝渗
漏的几率很高,有关资料表明,其渗漏水量达到总渗水量的50%以上,个别工程
甚至出现“见缝必漏、无缝不露”的现象,由此产生的损失是巨大的,整个结构工
程建设完成后无法使用,最终花费高昂的代价进行整治。所以变形缝的防水在设
计与施工过程中,应相当重视,做到精细设计,精细施工。

参 考 文 献
[1]孙艳红. 道桥防水问题研究及对策探讨[J].山西建筑:2010.03
[2]李永德. 郭自力. 张志龄. 框架桥防水护层材料的试验研究[J].山东建材
学报:1998.S1

[3]朱志远. 混凝土道桥防水材料的应用及检测[J].中国建筑防水:2004.09
[4]CJJ 74-99.城镇地道桥顶进施工及验收规程[S].北京:中国建筑工业出
版社.1999.
[5]GB50108-2008.地下工程防水技术规范[S].北京:中国计划出版社.2009.
[6]周以恪.张绍麟.建筑材料[M].北京:中国铁道出版社.1994.
[7]程作渭.赵铁生.王振信.土层地下建筑施工[M].北京:中国建筑工业出版
社.1994.