Освоение подземного пространства гидроизоляция транспортных тоннелей и метрополитенов, сооружаемых открытым способом правила проектирования, производства и приемки работ (стр. 2 )

6.1 Битумно-полимерные рулонные материалы

Битумно-полимерные рулонные материалы производят путем двухстороннего нанесения битумно-полимерной смеси на нетканую основу [3, 4].

6.1.1 При производстве битумно-полимерных материалов применяются битумы, модифицированные различными полимерными добавками, улучшающими эксплуатационные и технологические свойства гидроизоляции.

6.1.2 Для получения полимерной модификации битума применяют две основные группы полимеров - пластполимеры и эластомеры.

Материал модифицированный пластполимерами (атактическим полипропиленом – АПП) характеризуется высокой теплостойкостью(+100 - +150°С), хорошей гибкостью при отрицательных температурах (до -20°С) и высокой устойчивостью к атмосферным воздействиям, в т. ч. к ультрафиолетовому излучению.

Материал модифицированный эластомерами (стирол-бутадиен-стирольным сополимером - СБС) характеризуется высоким показателем гибкости при отрицательных температурах (-30°С и ниже), хорошей эластичностью и рекомендуется для районов с суровым климатом северных широт и регионах с резко-континентальным климатом.

6.1.3 В подземном строительстве в качестве нетканой основы для гидроизоляционных материалов необходимо использовать нетканое полиэфирное полотно (полиэстер), которое имеет хорошую прочность, эластичность и сцепление с битумно-полимерным вяжущим, обладает биостойкостью и коррозионной стойкостью.

Примечание: битумно-полимерные материалы на основе из стеклянных волокон (стеклохолст и стеклоткань) не следует применять, т. к. они имеют низкие значения показателей «относительное удлинение» и «разрывная сила», а стекловолокна не стойки в щелочных средах и при эксплуатации подвергаются коррозии при выщелачивании бетона под воздействием воды.

6.1.4 Битумно-полимерные рулонные материалы с двух сторон покрыты полиэтиленовой пленкой или мелкозернистой посыпкой с лицевой стороны для предотвращения склеивания рулонов во время хранения и транспортировки.

6.2  Напыляемые полимерные составы

6.2.1 Напыляемые составы на основе полимочевины

Полимочевина (поликарбамидный эластомер) – это двухкомпонентный состав, включающий многофункциональный преполимер изоцианата и смесь полиолов и аминов [5, 6, 15].

Материалы на основе полимочевины представляют собой двухкомпонентную высоко реакционноспособную систему, не содержат растворителей и пластификаторов.

Компоненты предварительно подогреваются до температуре около 70-800 С и, в результате быстротекущей реакции, образуется прочная эластичная полимерная пленка.

Подогрев компонентов снижает вязкость каждого из них до уровня ниже 100 мПа*с и улучшает качество смешивания, что, в конечном итоге повышает физико-механические и эксплуатационные характеристики гидроизоляционного покрытия.

Покрытие обычно состоит из двух слоев контрастного цвета - белого и серого.

Покрытие из полимочевины обладает стойкостью к воздействию некоторых кислот, щелочей, солей, индустриального масла, дизельного топлива и может эксплуатироваться в интервале температур от –50 до +150о С.

6.2.2 Напыляемые составы на основе метилметакрилатов

Мембрана из метилметакрилатных смол (ММА) - это двухкомпонентный состав, включающий смесь метил - и бутил - метакрилатов и бензоил пероксид [7].

Система ММА включает два жидких компонента и катализатор в виде порошка, не содержит растворителей и пластификаторов.

Компоненты ММА не требуют дополнительного подогрева, и при нормальных условиях отверждение происходит в течение 1 часа с образованием прочной эластичной мембраны.

Покрытие обычно состоит из двух слоев контрастного цвета - желтого и белого (или светло-серого).

Покрытие из метилметакрилата обладает стойкостью к воздействию ультрафиолета, некоторых кислот, щелочей, солей, индустриального масла, дизельного топлива и может эксплуатироваться в интервале температур от –60 до +300о С.

6.3  Полимерные мембраны

Гидроизоляционные полимерные мембраны (на основе ПВХ, ТПО) являются термопластами и соединяются между собой при помощи нагревательного клина или горячего воздуха.

Для эффективной работы гидроизоляционной системы с применением полимерных мембран (не имеющих адгезии с изолируемой конструкцией), при низкой ремонтопригодности гидроизоляции эксплуатируемых тоннелей, предусмотрена система восстановления водонепроницаемости конструкций путем нагнетания инъекционных составов с помощью контрольно-инъекционных штуцеров и трубок в локализованные гидрошпонками участки между мембраной и изолируемой конструкцией.

6.3.1 ПВХ мембраны

ПВХ мембраны [8, 9, 10] состоят из поливинилхлорида, пластификаторов (более 50%), стабилизаторов, корректирующих добавок и пигментов.

Введение антипиренов (2-3%) позволяет получать ПВХ с группой горючести Г1-Г2.

ПВХ мембраны устойчивы к биологическому воздействию, прорастанию корней, не подвержены гниению, но не совместимы с нефтепродуктами (в т. ч. с битумами) и органическими растворителями.

Мембраны могут эксплуатироваться при температуре от–35 до +140о С.

ПВХ мембраны имеют сигнальный слой толщиной около 0,55мм (обычно белого, красного или желтого цвета), который служит индикатором повреждений, а также улучшает освещенность в тоннеле.

При механическом или термическом повреждении сигнального слоя в процессе монтажа открывается нижний слой мембраны (обычно черного цвета), что позволяет быстро обнаружить поврежденный участок и применение светлой мембраны в условиях искусственного освещения позволяет осуществлять более качественный визуальный контроль.

6.3.2 ТПО мембраны

ТПО мембраны [10] состоят из термопластичных полиолефинов (эластифицированный изотактический полипропилен), стабилизаторов и пигментов, не содержат пластификаторы.

ТПО мембрана является преимущественно химически инертным материалом, устойчива к биологическому воздействию, прорастанию корней, совместима с битумными материалами (в отличие от ПВХ мембраны) и может при эксплуатации контактировать со многими агрессивными средами, содержащимися в грунтовых водах. Температура эксплуатации от –50 до +100о С.

7. Конструкции гидроизоляции транспортных сооружений и основных узлов

В зависимости от инженерно-геологических условий и конструктивных решений объекта проектом предусматривается определенная конструкция гидроизоляции - с креплением ее непосредственно к стенам тоннелей или к ограждающим конструкциям котлована.

При проектировании конструкции гидроизоляции необходимо учитывать следующее:

- Гидроизоляционное покрытие из напыляемых и наплавляемых материалов, имеющее сцепление с изолируемой поверхностью (адгезию), эффективно выполняет свои функции при позитивном давлении воды, поэтому такую гидроизоляцию следует укладывать непосредственно на несущую конструкцию (стену тоннеля) с внешней стороны (со стороны воздействия грунтовых вод).

- Гидроизоляционное покрытие из полимерных мембран, не имеющих адгезию с изолируемыми конструкциями (технологией предусмотрено точечное крепление и свободная укладка), следует применять, преимущественно, когда предусмотрено крепление к ограждающей конструкции котлована («стена в грунте», буросекущиеся и буронабивные сваи).

Наличие и конструкция деформационных швов (ДШ) зависит от габаритов сооружения, условий эксплуатации объекта, технологии устройства гидроизоляции и определяется проектной документацией.

В соответствии с СП 120.13330.2012 в конструкции ДШ предусмотрено устройство гидрошпонок, которые являются дополнительным элементом защиты от воды.

Гидрошпонка (внутренная для ДШ) устанавливается во время бетонирования и крепится с помощью проволоки к арматуре.

7.1 Конструкция наплавляемой и напыляемой гидроизоляции,

имеющей адгезию с изолируемой поверхностью

В зависимости от принятого проектом объемно-планировочного и конструктивного решения объекта гидроизоляция сооружения выполняется путем наплавления битумно-полимерных рулонных материалов или напыления полимерных составов (полимочевины и ММА) на наружную поверхность конструкций тоннеля

7.1.1 Конструкция гидроизоляции состоит из следующих материалов (рисунок 1):

на горизонтальной поверхности (фундаментная плита, перекрытие):

- праймера,

– гидроизоляции,

– защитной стяжки из мелкозернистого бетона В25.

на вертикальной поверхности (стены)

- праймера,

– гидроизоляции,

- защитного слоя.

7.1.2 При устройстве гидроизоляции по несущей конструкции сооружения необходимо выполнить дополнительную защиту ее от механических повреждений при обратной засыпке котлована в соответствии с разделом 9.6 настоящего СТО.

а) конструкция гидроизоляции сооружения

б) узел 1. сопряжение вертикальных и горизонтальных конструкций с ипользованием наплавляемой битумно-полимерной гидроизоляции

в) узел 1. сопряжение вертикальных и горизонтальных конструкций с ипользованием напыляемой полимерной гидроизоляции

г) узел 2. стык (нахлест) полотен битумно-полимерных материалов

1 - гидроизоляция; 2 - праймер; 3 - ж/б конструкция сооружения; 4 - защитная стяжка; 5 - защитный слой; 6 - выравнивающая стяжка;

7 - ж/б фундаментная плита; 8 - бетонная подготовка; 9 - обратная засыпка;

10 - дополнительный слой (полотно) гидроизоляции; 11 - геотекстиль;

12 - дренажная профилированная мембрана

Рисунок 1 - Конструкция гидроизоляции сооружения с использованием наплавляемых битумно-полимерных материалов и напыляемых полимерных составов (полимочевины и ММА)

1 - гидроизоляция; 2- дополнительный слой (полотно) гидроизоляции;

3 - шнур "Вилатерм"; 4 - защитный слой

Рисунок 2 - Узел сопряжения горизонтальных и вертикальных конструкций с установкой компенсатора и шнура "Вилатерм"

7.1.3 При необходимости, для обеспечения надежности гидроизоляции на сопряжении (стыках) элементов конструкций обделки с учетом условий эксплуатации проектом может быть предусмотрена установка компенсатора из шнура «Вилатерм» и укладка дополнительного слоя (полотна) гидроизоляции (рисунок 2).

7.1.4 В зависимости от гидрогеологических условий участка строительства и условий эксплуатации сооружения предусматривается устройство пристенного дренажа из дренажной профилированной мембраны и дренажных труб для отвода поверхностных и техногенных вод от стен тоннеля (рисунок 1).

7.1.5 Наличие и конструкция деформационных швов (ДШ) зависит от габаритов сооружения, условий эксплуатации объекта и определяется проектной документацией. Деформационный шов (ДШ) выполняется из следующих элементов (рисунок 3):

а) фундаментная плита (лоток)

б) вертикальная конструкция (стена)

1 - гидроизоляция; 2 - праймер ; 3 - гидрошпонка; 4 - пенополистерол; 5 - защитное полотно из гидроизоляции; 6 - защитная стяжка; 7 - шнур "Вилатерм"; 8 - базальтовое волокно; 9 - негорючий герметик; 10 - обратная засыпка; 11 - бетонная подготовка; 12 - ж/б фундаментная плита; 13 - ж/б конструкция сооружения; 14 - защитный слой; 15 - выравнивающая стяжка

Рисунок 3 - Конструкция деформационного шва

- полотна из гидроизоляционного материала с устройством компенсатора (петли),

- шнура «Вилатерм», уложенного в компенсаторе,

- защитного полотна из гидроизоляционного материала

Примечание: Диаметр шнура должен быть на 25-30% больше ширины ДШ.

Деформационный шов на вертикальной конструкции (стене) выполняется с применением специальной гидрошпонки или компенсатора.

Для напыляемых составов полотно с устройством компенсатора и защитное полотно выполняется из двухслойного материала, состоящего из полимерной мембраны на основе полимочевины или ММА и геотекстильного полотна.

Примечание: Компенсатор и защитное полотно могут быть выполнены из специальной эластичной ленты, которая приклеивается к бетону клеем на основе эпоксидной смолы.

7.1.6 Герметизация узла ввода коммуникаций выполняется с помощью фланцевого соединения (рисунок 4).

1 - гидроизоляция; 2 - праймер ;3 - ж/б конструкция сооружения; 4 - защитный слой;5 - обратная засыпка; 6 - герметик; 7 - фланцевое соединение; 8 - сварка проходной металлической гильзы и фланцевого соединения

Рисунок 4 - Узел ввода коммуникаций

7.2 Конструкция гидроизоляции из полимерных мембран

Конструкция гидроизоляции и отдельных узлов из полимерных мембран на основе ПВХ и ТПО, оборудование и технология устройства практически не отличаются и определяются проектом конкретно для каждого объекта с учетом условий эксплуатации сооружения. Устройство гидроизоляции на вертикальных конструкциях возможно по 2-м вариантам:

1 - крепление мембраны к ограждающей конструкции,

2- крепление мембраны к несущей конструкции.

Предпочтение следует отдать 1-ому традиционному варианту, когда мембрана находится между ограждающей (например, стена в грунте) и несущей конструкцией или между ограждающей конструкцией и прижимной стеной (если ограждающая конструкция выполняет функции несущей).

При креплении мембраны к несущей конструкции (2-ой вариант) технически сложно будет на стадии строительства объекта выполнить систему восстановления водонепроницаемости сооружения.

Устройство мембраны по 2-му варианту следует выполнять без системы восстановления водонепроницаемости сооружения (с учетом инженерно-геологических условий участка строительства и отсутствии грунтовых вод).

В данном разделе представлены основные возможные конструктивные элементы и узлы гидроизоляционной системы с применением полимерной мембраны.

7.2.1 Конструкция гидроизоляции состоит из следующих материалов (рисунок 5):

на горизонтальной поверхности (лоток, перекрытие):

- защитного слоя геотекстиля с поверхностной плотностью не менее 500 г/м2 , уложенного на бетонную поверхность;

- полимерной мембраны;

- защитного слоя геотекстиля с поверхностной плотностью не менее 500 г/м2;

- полиэтиленовой пленки;

- защитной стяжки из мелкозернистого бетона В25 (за исключением мест, где уложена гидрошпонка)

на вертикальной поверхности:

- защитного слоя геотекстиля с поверхностной плотностью не менее 500 г/м2 ,

- полимерной мембраны,

- защитного слоя геотекстиля с поверхностной плотностью не менее 500 г/м2 .

Устройство гидроизоляции на вертикальных конструкциях возможно по 2-м вариантам:

- по 1-му варианту мембрана крепится к ограждающей конструкции при примыкании несущей конструкции тоннеля (обделки) непосредственно к ограждающей конструкции котлована (рисунок 5),

- по 2-му варианту мембрана крепится к несущей конструкции тоннеля, если тоннель отстоит от ограждения котлована (рисунок 1).

При устройстве гидроизоляции на несущей конструкции сооружения (стене) необходимо выполнить дополнительную защиту ее от механических повреждений при обратной засыпке в соответствии с разделом 9.6 настоящего СТО.

7.2.2 На сопряжении конструкций обделки (лоток-стена, стена-перекрытие) для обеспечения надежности гидроизоляции устанавливается компенсатор из шнура «Вилатерм» и укладывается дополнительная полоса мембраны (рисунок 2).

7.2.3 Деформационный шов (ДШ) в лотковой зоне тоннелей выполняется из следующих элементов (рисунок 6):

- мембраны с устройством компенсатора (петли),

- шнура «Вилатерм», уложенного в компенсаторе,

- защитного полотна, зафиксированного с двух сторон ДШ гидрошпонкой.

а) конструкция гидроизоляции сооружения

б) узел 1. сопряжение горизонтальной и вертикальной конструкций

в) узел 2. крепление к вертикальной конструкции

1 - полимерная мембрана; 2 - геотекстиль плотностью 500 г/м ; 3 - защитная полиэтиленовая пленка; 4 - дополнительный слой полимерной мембраны; 5 - защитная стяжка; 6 - сварной шов; 7 - рондель; 8 - обратная засыпка;

9 - ж/б конструкция сооружения; 10 - ограждающая конструкция; 11 - выравнивающая стяжка; 12 - бетонная подготовка; 13 - грунт.

Рисунок 5 - Конструкция гидроизоляции сооружения, примыкающего к ограждающему котловану, с использованием полимерных мембран

а) фундаментная плита (лоток)

б) вертикальная конструкция (стена)

1 - полимерная мембрана; 2 - геотекстиль плотностью 500 г/м ; 3 - гидрошпонка;

4 - гидрошпонка для ДШ; 5 - защитная полиэтиленовая пленка; 6 - защитная стяжка;

7 - шнур "Вилатерм"; 8 - базальтовое волокно; 9 - негорючий герметик; 10 - сварной шов; 11 - бетонная подготовка; 12 - ж/б фундаментная плита;

13 - ж/б конструкция сооружения; 14 - ограждающая конструкция

Рисунок 6 - Конструкция деформационного шва

Гидрошпонка (внутренная для ДШ) устанавливается во время бетонирования лотка, верхняя часть ДШ заполняется негорючим уплотненным базальтовым волокном, шнуром «Вилатерм» и герметизируется негорючим герметиком.

Примечание: Деформационный шов следует усилить компенсатором из оцинкованной стали на участке строительства с инженерно-геологическими условиями, относящимися к категории сложных (по СП Часть 1).

7.2.4 Деформационный шов на вертикальной конструкции (стене) следует выполнять с применением специальной гидрошпонки или компенсатора из мембраны со шнуром «Вилатерм».

7.2.5 Герметизация узла ввода коммуникаций может выполняться по 2-м вариантам (рисунок 7):

- с помощью фланцевого соединения,

- с использованием специального элемента для прохода труб.

7.2.6 В случае необходимости проведения работ по восстановлению гидроизоляции на стадии строительства объекта гидроизоляционное покрытие разбивается на прямоугольные участки (карты) гидрошпонками с приваренными на них контрольно-инъекционными штуцерами с трубками. Во время ремонтных работ через трубки выполняется инъекция гидроизоляционных составов для восстановления водонепроницаемости отдельных участков гидроизоляционного ковра (рисунок 8, 9).

а) конструкция с фланцевым соединением

б) конструкция со специальным элементом для прохода труб

1 - полимерная мембрана; 2 - геотекстиль плотностью 500 г/м ;3 - фланцевое соединение; 4 - элемент для прохода труб; 5 - уплотнительные шайбы; 6 - крепёжный профиль; 7 - сварка проходной металлической гильзы и фланцевого соединения; 8 - сварной шов; 9 - хомут; 10 - ж/б конструкция сооружения; 11 - выравнивающий слой; 12 - защитный слой; 13 - герметик; 14 - обратная засыпка.

Рисунок 7 - Узел ввода коммуникаций

1 - полимерная мембрана; 2 - геотекстиль плотностью 500 г/м ;3 – гидрошпонка;

4 - инъекционный пакер; 5 - контрольный инъекционный штуцер; 6 - хомут;

7 - арматурный каркас; 8 - инъекционные трубки; 9 - пластиковый вывод для инъекционных шлангов; 10 - сварной шов; 11 - ж/б фундаментная плита; 12 - защитная цементно-песчанная стяжка; 13 - защитная полиэтиленовая пленка;

14 - выравнивающая стяжка; 15 - бетонная подготовка

Рисунок 8 - Инъекционная система для ремонта гидроизоляции

а) несущая конструкция

б) фундаментная плита (лоток)

1 - полимерная мембрана; 2 - геотекстиль плотностью 500 г/м ;3 - гидрошпонка;

4 - защитная полиэтиленовая пленка; 5 - инъекционный штуцер; 6 - ж/б конструкция сооружения; 7 - ограждающая конструкция; 8 - защитная цементно-песчанная стяжка;

9 - ж/б фундаментная плита; 10 - сварной шов; 11 - выравнивающая стяжка;

12 - бетонная подготовка.

Рисунок 9 - Узлы инъекционной системы для ремонта гидроизоляции

8.Оборудование

8.1 Оборудование для наплавления битумно-полимерных рулонных материалов

Для наплавления битумно-полимерных рулонных гидроизоляционных материалов применяются газовоздушные горелки (таблица 2). В качестве рабочего вещества используется пропанобутановая смесь.

Таблица 2 – Оборудование для наплавления битумно-полимерных материалов (пропановые горелки)

Газовоздушные горелки имеют курковое управление рабочим факелом, что позволяет оперативно переходить с экономичного дежурного режима на рабочий и наоборот. Горелки состоят из ручки, крана с пукскозатворным вентилем, рычажным клапаном, удлиненной трубки, мундштука с дозирующим соплом, корпуса стакана. Конструкция стакана хорошо защищает пламя от ветра.

Горелки изготавливаются из прочных нержавеющих материалов или материалов со специальным цинковым покрытием.

Газовоздушные горелки применяются при выполнении гидроизоляционных работ (разогрев покровной массы оплавляемого материала, подготовка бетонного основания под гидроизоляцию), а также других видов ремонтно-строительных работ, технологически связанных с использованием открытого пламени с нагревом поверхности до температуры 400°С.

Для выполнения гидроизоляционных работ на горизонтальной поверхности применяются горелки марок ГГ-2 и ГГК-1, для работ на вертикальной поверхности следует использовать более легкую с укороченной ручкой горелку марки ГВ100Р.

8.2 Оборудование для устройства напыляемых полимерных мембран

Для устройства полимерных мембран на основе полимочевины и метилметакрилатов применяются установки фирмы «Graco» (США), основные характеристики которых представлены в таблице 3, или другое аналогичное оборудование.

Таблица 3 – Оборудование для нанесения полимерных составов (полимочевины и ММА)

8.2.1 Оборудование для напыления полимочевины состоит из:

-дозирующей установки,

- распылительного пистолета,

- насосов, подающих компоненты,

- шлангов высокого давления с системой подогрева,

- рециркуляционной системы,

- компрессора.

Для напыления полимочевины применяется американская установка Graco «Reaktor ХР-2» (таблица 3).

Оборудование имеет точное дозирование компонентов, обеспечивает предварительный нагрев каждого компонента для снижения их вязкости. Для получения поликарбамидного покрытия высокого качества ввиду очень короткого времени реакции необходимо точное и максимально быстрое смешение разогретых до 60-800 С компонентов системы.

В двухкомпонентных установках для распыления полимочевины компоненты подаются под высоким давлением (150-200 атмосфер), за счет чего происходит соударение потоков и мгновенное смешивание.

8.2.2 Оборудование для напыления ММА состоит из:

- дозирующей установки,

- распылительного пистолета,

- насосов, подающих компоненты,

- смесителя 2-х компонентов,

- шлангов высокого давления,

- компрессора.

Для напыления метилметакрилатных смол применяется американская установка Graco «ХP70» (таблица 3).

Оборудование имеет точное дозирование компонентов и обеспечивает гомогенное их смешивание. Распыление компонентов выполняется под высоким давлением (80-120 атмосфер), за счет чего обеспечивается высокая адгезия к бетонному основанию и хорошая укрывистость даже незначительных трещин и выбоин.

8.3 Оборудование для устройства полимерных мембран (ПВХ и ТПО)

Для сварки полимерных мембран применяется автоматическое, полуавтоматическое и ручное сварочное оборудование, специально предназначенное для сварки термопластичных пленок.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4