Гидроизоляция тоннелей

К преимуществам оклеечной гидроизоляции также можно отнести отсутствие технологических промежутков. Укладка, кстати, возможна в любое время года и практически в любую погоду.

Оклеечная гидроизоляция представляет собой сплошной водонепроницаемый ковер рулонных, пленочных гидроизоляционных материалов, наклеиваемых послойно мастиками на огрунтованную поверхность изолируемой конструкции.

Оклеенную гидроизоляцию следует проектировать только из гнилостойких материалов. Применение негнилостойких рулонных материалов на картонной основе (рубероида, толя, пергамина и др.) для долговременных сооружений не допускается.

Оклеенные покрытия по составу применяемых рулонных материалов подразделяются на две группы:

1. Покрытие из битумных рулонных материалов:

- изол ГОСТ 10296-79*;

- гидроизол ГОСТ 7415-86;

- фольгоизол ГОСТ 20429-84*;

- армобетон ТУ 21-27-50-75;

- экарбит и другие.

2. Покрытие из синтетических полимерных материалов:

- полиэтиленовая пленка ГОСТ 10354-82*;

- поливинилхлоридная пленка ГОСТ 16272-79*;

- полипропиленовая пленка ТУ 38-10264-82*.

Наклейку и окраску гидроизоляционного ковра надлежит производить битумной, битумно-полимерной или полимерной мастикой со стойкими, в случае агрессивной среды, наполнителями к этой среде.

Количество слоев оклеечной рулонной или листовой гидроизоляции на битумной, битумно-полимерной или синтетической основе следует назначать в зависимости от величины гидростатического напора воды и допустимой относительной влажности в защищаемом помещении .

Гидроизоляционный ковер следует располагать со стороны напора воды с обязательным защитным ограждением в виде кирпичной стены, бетонных плит, асбоцементных листов и других материалов.

Устройство оклеечной гидроизоляции должно выполняться по СНиП 3.04.01-87.

Преимуществом полиэтиленовых пленок по сравнению с другими видами гидроизоляционных материалов является их гнилостойкость и высокая коррозионная стойкость в агрессивных средах. Однако из-за невысокой механической прочности пленки толщиной 0,2 мм они обычно защищаются теми же битумными рулонными материалами в 1 слой. Для склеивания полиэтиленовых пленок применяют специальные клеи и клеящие мастики (88М, УМС-50, БКС, МПТ-70 и др.). Чаще всего полиэтиленовую пленку наклеивают на конструкцию на битуме с устройством защитных стенок. тороны тоннельной обделки, выполняя роль опалубки.

Оклеенная гидроизоляция состоит из нескольких слоев рулонного гидроизоляционного ковра, проклеенного битумной мастикой. Число слоев устанавливается проектом. Различают внутреннюю и наружную гидроизоляцию. Внутреннюю гидроизоляцию (рис. 149, а) наклеивают на внутреннюю поверхность тоннельной обделки 1, она поддерживается железобетонной оболочкой 5, рассчитанной на гидростатическое давление подземных вод. Внутренняя гидроизоляция состоит из выравнивающего слоя 2, гидроизоляционного ковра 3 на битумной мастике и защитной цементной стяжки 4. Наружную гидроизоляцию 9 (рис. 149,6) применяют при открытом способе работ; ее наклеивают на наружную поверхность собранной в котловане конструкции 5 поверх устроенного на перекрытии выравнивающего слоя 6 и покрывают цементно-песчаной стяжкой 7 по уложенной металлической сетке. С боков гидроизоляционный ковер 9 защищается стенкой 10 яз кирпича, шлакоблоков или тонких железобетонных плит с заполнением зазора 11 цементно-песчаным раствором.

Рис. 1. Схема устройства оклеечной гидроизоляции: а — внутренней; б o— наружной

Рис. 2. Стыкование гидроизоляционного ковра:

а — вразбежку (по коротким сторонам полотнищ); б — в вилку; в — в двойную вилку (размеры в сантиметрах)

Гидроизол — это рулонный материал, имеющий негниющую основу— асбестовую бумагу, пропитанную битумом. Гидростекло-изол — это материал, у которого армирующей основой является высокопрочная негорючая стеклоткань или стеклосетка, пропитанная тепло-, морозостойким битумом; стеклорубероид имеет армирующую основу из стеклохолста. Он применяется как подкладочный материал, укладываемый на бетонную поверхность в качестве дополнительного слоя. Гидростеклоизол и стеклорубероид приклеивают без мастик; битумный покровный слой его оплавляют с помощью воздушно-пропановых нагревательных горелок ГВПН или многофорсуночных нагревательных устройств ГВАЛ.

Полотнища рулонного материала выпускают шириной 1 м и длиной до 10 м (гидростеклоизол) и до 19 м (гидроизол). Наклеивают полотнища внахлестку с перекрытием не менее чем на 10 см. Стыки каждого последующего слоя смещают вдоль тоннеля на 1/3 ширины полотнища. Стыкование по коротким сторонам полотнищ выполняют вразбежку, в вилку или в двойную вилку (рис. 150) в зависимости от места расположения стыка. Число наклеиваемых слоев обычно от двух до четырех. Поверхность последнего слоя покрывают битумной мастикой.

3.4.Обмазочная гидроизоляция

Также как и предыдущий, такой вид гидроизоляции может рассматриваться в качестве дополнительной меры, которая повышает водонепроницаемость материала конструкции.

Обмазочная гидроизоляция применяется для повышения водонепроницаемости элементов сборных и монолитных железобетонных конструкций и в качестве антикоррозионного покрытия спинок чугунных тюбингов. В качестве материала для обмазки используют гидроизоляционные битумы, асфальтобитумные мастики, эпоксидные и каменноугольные смолы и другие пластмассы, наносимые методом набрызга. Материал обмазки можно наносить на поверхность элементов обделки в заводских условиях при их изготовлении, а также в условиях строительства, для чего на стройплощадке устраивают специальный полигон или цех. Повреждения изоляции, появившиеся при транспортировке или монтаже элементов обделки, необходимо устранить. Поврежденный слой восстанавливают в забое при монтаже обделки.

Битумные и битумно - полимерные материалы могут быть одно - и двухкомпонентными, с натуральными или синтетическими наполнителями. К примеру, применение битумно - полимерной гидроизоляционной мастики марки «Ceresit» («Хенкель Баутехник») позволит повысить стойкость и долговечность материала, а армирование мастики стеклотканью повышает устойчивость конструкции к воздействию механических нагрузок. Кроме того, такие материалы можно найти среди предложений торговых марок «Фомальгаут», «SCANMIX», «Mapei» и др.

Однокомпонентный полиуретановый эластомер «Кениг» образует эластичную, хорошо прилегающую водонепроницаемую пленку, которая обеспечивает герметичность пор и трещин.

3.5.Мембраны

Радикальным средством, позволяющим обеспечить полную водонепроницаемость тоннеля, считается включение в конструкцию замкнутых водонепроницаемых геомембран. Их применение имеет ряд преимуществ по сравнении с другими методами. К примеру, мембраны не приклеиваются к основанию, как битумные материалы, потоэму не нужно ждать высыхания свежеуложенного бетона, что сокращает сроки работ. Мембраны допускают значительную усадку конструкции и, в целом, смещение лежащих под ними поверхностей, обладают высокой сопротивляемостью проколу и устойчивы к прорастанию корней растений. Они не разбухают, не подвержены гниению и устойчивы к старению.

Поверхность, на которую будет наноситься мембрана, должна быть очищена от строительного мусора, масел и других загрязняющих веществ. Подготовка покрытия может включать в себя очистку, в том числе пескоструйную, травление, шпатлевание трещин и т.д. Повреждение мембраны может быть устранено повторным нанесением на поврежденную поверхность с предварительной очисткой. Материал мембран имеет свойство самоуплотнения, что позволяет уплотнить небольшие царапины на бетоне, вызванные, например, осадкой грунтового основания, сжатием бетона или сейсмической активностью.

Мембраны могут быть различных видов: из полиэтилена высокой плотности (ПВП), полиэтилена высокого давления (HDPE), полиэтилена низкого давления (LDPE), пластифицированного поливинилхлорида (PVC - P или ПВХ - П), полипропилена (PP). В их состав также включается фильтрующий текстиль. Кроме того, возможно применение мембранного покрытия жидкой резины, которое, кстати, затвердевает без подогрева. На нашем рынке представлены мембраны марок «AGRU», «Alkorplan» (поставляет «Ависта»), «Carbofol», «Farestone» («Украинская кровельная компания»), «Swelltite» («ПСМ - Сервис»), «Premium Liquid Rubber» (ООО «Блиц - Инвест»), «ТехПолимер» (ЗАО «Украина - Казахстан»), «ИЗОЛИТ» («ЕВРОИЗОЛ»), «Теfоnd» («МДМ Системы»), «Изостуд».

3.6.Бентонитовые маты

К высококачественным гидроизоляционным материалам относятся бентонитовые маты, которые представляют собой материал из водонепроницаемого натурального натриевого бентонита, размещенного между двумя удерживающими слоями тканного и нетканного геотекстиля. Они значительно снижают трудоемкость процесса монтажа. Например, этот материал самостоятельно ликвидирует трещины в изолируемом сооружении, а также возможные механические повреждения при укладке. Данные маты заменяют гидроизоляционный слой из глины толщиной 1 м, благодаря тому, что входящий в состав материала, бентонит натрия в свободном состоянии имеет свойство увеличиваться в объеме в 10 - 15 раз.

Качественные и верно уложенные материалы не могут до конца решить задачу гидроизоляции тоннеля в условиях постоянно меняющейся внешней среды. Все дело в

том, что задача эта должна решаться комплексно, на основе анализа конкретных условий и разработки проекта специалистами.

3.7.Монтируемая гидроизоляция

Монтируемая гидроизоляция выполняется из специально изготовленных элементов (металлические и пластмассовые листы, профильные ленты), прикрепляемых к основному сооружению монтажными связями.

Кстати, именно этот вид гидроизоляции был использован при строительстве автотранспортного тоннельного перехода на Канонерский остров под Морским каналом в Ленинграде (сейчас Санкт-Петербург), сданный в эксплуатацию в 1983 году. При строительстве этого тоннеля особое значение приобрел вопрос гидроизоляции железобетонных тоннельных секций, находящихся в агрессивной среде (морской воде).

После изучения, освоения и развития зарубежного опыта этот вопрос был решен устройством металлической гидроизоляции, в виде сплошного металлического листа толщиной 6 мм, установленного по всему наружному контуру тоннельных секций. Лист был закреплен в железобетон секций и покрыт слоем обмазочной битумной гидроизоляции. Опыт эксплуатации таких тоннелей за рубежом, насчитывающий около 100 лет, показывает, что металлоизоляция этих сооружений служит многие десятилетия.

с высоким гидростатическим напором, а также для изоляции наиболее ответственных узлов и элементов конструкций: проемов и торцовых стен станционных тоннелей, мест сопряжения тоннелей различного диаметра, зумфов дренажных перекачек и др. В качестве материала для металлической гидроизоляции используют листовую сталь толщиной от 8 до12 мм. Отдельные листы соединяют электросваркой в сплошную оболочку.

Изоляция из стальных листов может быть использована в качестве конструкции, повышающей несущую способность обделки, а также вместо опалубки при бетонировании. Обделка при этом получается комбинированной и значительно меньшей толщины, чем при оклеечной гидроизоляции. Конструктивные решения металлической гидроизоляции могут быть различны (рис. 151).

Рис. 151. Металлическая гидроизоляция:

а —для круговых обделок; б — для торцовых стен тоннелей; 1 — стержни арматурного каркаса; 2 — стальная обЬлочка;, 3 — покрытие по металлоизоляции; 4 — зигзагообразная арматура; 5 — стальной лист

4.Внутренняя гидроизоляция тоннелей

Сравнительно простое средство увеличения водонепроницаемости бетонной обделки – торкретирование ее внутренней поверхности двумя-тремя слоями песчано-цементного раствора. Для предотвращения возможности появления в торкрет-бетоне усадочных трещин следует изготовлять его на водонепроницаемом безусадочном цементе. Эффективность торкретной изоляции значительно увеличивается при нанесении ее по стальной сетке, предварительно прикрепленной к обделке анкерными стержнями. Армированное торкретное покрытие обеспечивает водонепроницаемость обделки при гидростатическом давлении до 10 Па.

При возведении бетонных обделок в сильно обводненных грунтах с большим гидростатическим давлением конструкция изолируется сплошной водонепроницаемой мембраной из гибких рулонных материалов, приклеенных к внутренней стороне обделки. Такая изоляция, называемая гибкой или оклеечной, прижимается к обделке внутренней железобетонной конструкцией (рубашкой). В качестве гибких изолирующих материалов используется гидроизол (асбестовый картон, пропитанный нефтяным окисленным битумом), а также стеклорубероид и стеклобит – новые материалы, обладающие большей механической прочностью, чем гидроизол. Рулонный изолирующий материал наклеивается в три–пять слоев. Трехслойная изоляция применяется при гидростатическом давлении до 30 Па.

Чтобы обеспечить водонепроницаемость небольших частей подземных конструкций из монолитного бетона, соединяющих ответственные элементы подземного сооружения, выполненные из другого материала (например, из чугуна), применяется гидроизоляция из стальных листов толщиной 10-12 мм, сваренных между собой. Листы устанавливаются с внутренней стороны тоннельной обделки; при строительстве они обычно выполняют роль опалубки. Совместность работы стальной изоляции с бетоном обделки достигается благодаря анкерам, приваренным к листам и заглубленным в бетонный массив.

Самой высокой водонепроницаемостью обладают обделки из чугунных тюбингов. Однако и в них есть места, через которые в тоннель может проникать вода – это швы между тюбингами, отверстия для болтов и нагнетания за обделку.

Швы между тюбингами с внутренней стороны конструктивно уширяются, образуя канавку, которая заполняется и зачеканивается замазкой из водонепроницаемого расширяющегося цемента или быстросхватывающегося состава.

4.1.Нагнетание растворов

Нагнетание растворов за обделку тоннелей при их сооружении выполняется с целью: во-первых, заполнить пустоты между внешней поверхностью обделки и выработкой для обеспечения совместной работы конструкции с породой, равномерного распределения давления грунтов на тоннель, предупреждения осадок подземных и наземных сооружений и уменьшения деформаций самой обделки; во-вторых, обеспечить повышенную водонепроницаемость обделки тоннеля, уменьшить ее коррозию.