地下結構體滲漏水解析(上)

高雄地區多屬沖積地層,地下水位高,雖然澆置良好的混凝土結構,本身就具有良好阻絕地下水進入的功能,惟地下結構混凝土相較於地上結構,有更高的施工難度,如何抑制與導水,避免水滲入地下隧道,影響營運與站內設施,為本文探討要點。

地下結構物滲漏水,不僅在施工中對建物產生影響,施工後至營運階段,亦會造成一連串問題,例如:造成施工中的困難度,降低結構品質,且施工後補漏昂貴花費、設備維修費用、結構物外觀不良及使用上的不適感,更甚者,將造成建物生命周期減少,危及民眾生命財產安全。目前防水設計方式,可概分為防水方式(堵水)及排水方式(導水),均為地下捷運、鐵路隧道及地下結構物常採用方式。

壹、防水概念、方式及材料

一、防水概念

防水工程在技術面向上,應包含設計、材料與施工等三大項目;此三大要素影響整體防水工程成敗之重要性,依統計各項佔比如圖所示。

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二、防水方式

1.軀體防水:以增加結構體之不透水性來達到防水效果;如:混凝土添加劑或滲透性防水劑等工法,優點為費用較便宜,缺點則是防水效果較差。

2.面狀防水:為一般防水工程之通常概念,即在結構體上,以不透水防水材料舖設或塗刷其上,使結構體不被水侵入;如:油毛氈、防水氈、黏結式防水層。

3.線狀防水:係於構造體接縫間施作防水材料,以達不滲漏水;使用線狀防水基本條件,須於構造體本身具有一定防水功能,方可使用,如:止水帶、止水鋼板。

三、結構之防水設計

各種防水材料功能、設置位置及施工注意事項,分述如下:

1.非金屬材質止水帶

(1)即內裝止水帶,設置在每一道垂直及水平施工縫,可延長滲水路徑,增加滲水頭損耗,減少滲漏水量。

(2)止水帶皆須安裝穩固,以免澆注混凝土時受衝擊移位或變形。

2.外部接縫止水帶

(1)設置於施工縫,固定在防水膜上,以形成隔艙效果;使滲入水,限制在一區塊內,不致竄流至其他區域。

(2)建議止水帶須與防水膜同一材質,以利固定密實不外漏。

3.保護混凝土

(1)舖設在水平防水膜上方。

(2)保護底版防水膜不受底版鋼筋損傷。

(3)保護頂版防水膜不受回填土損傷。

4.粘結式防水膜

(1)係由一層PE或聚合物薄膜、一層能與混凝土起作用而黏合之膠結層、及一層防止膠結層沾粘外物之保護層,構成之複合式防水膜,該膠結層應能使防水膜與混凝土充份膠結在一起,以防止水在防水膜與混凝土間竄流,須有辨認正反面之設計,以免施工時誤置方向。

(2)舖設底版上方,避免地下水入滲頂版結構面,防水效果較非粘結式防水膜優良。

(3)防水膜與頂版粘結,可避免防水膜受外力衝擊變形。

(4)中間椿穿過防水膜處,接頭須加裝水膨脹性橡膠止水條。

5.舖底混凝土

(1)舖設在底版防水膜下方。

(2)保護防水膜不受下方土壤損傷,並可使其舖設平整。

6.地工織物

(1)主要功能為排除水份、保護防水膜不受連續壁粗糙表面刮傷、防止土料流失及穩定構造物擋土之目的。

(2)設置在連續壁與側牆防水膜間,鋪設過程中,可利用ㄇ型鐵絲加以固定,接縫之搭接,應用手提縫紉機,以同質料之縫線縫接,或用尼龍帶(線)以手工縫接,接縫寬度應在10cm以上,舖設後地工織物,表面需力求平整,避免有皺折情形。

(3)地工織物應使用製造廠商指定之適當固定器,固定在連續壁上,視所在位置而定,每平方公尺應使用2至4個固定器。地工織物應寬鬆舖設,避免澆置混凝土時產生超額應力。與鄰接之地工織物,應疊接100mm,以點焊或其他類似適當方法接合。沿著車站側牆底部,地工織物應延伸足夠長度,以覆蓋住縱向止水帶。

7.非粘結式防水膜

(1)舖設在底版下方或側牆外側面,側牆防水膜應鬆弛舖設,避免緊繃。

(2)防水膜間之搭接或交接處須塗佈液態防水膠,以降低滲漏水 機會。。

8.水膨脹性橡膠止水條

(1)舖設在頂版施工縫或伸縮縫,以減小滲漏水。

(2)水膨脹性橡膠止水條應具備延遲效果,避免混凝土澆置前受雨水或受潮膨脹。

9.彈性型封縫劑

(1)採用後塗裝方式施作。

(2)舖設在頂版施工縫或伸縮縫之混凝土底面,以減小滲漏水。

10.混凝土

(1)混凝土須採適當之配比,以產生堅實密緻的結構體,避免形 成滲漏水路徑。

(2)澆注混凝土時須確實搗實,避免蜂窩。

(3)出入口/隧道與車站相接處之伸縮縫,經常發生滲漏水現象, 因此須加強伸縮縫之止水效果。經評估,可在伸縮縫內加設 數道有良好止水效果之水膨脹性橡膠止水條,以降低滲漏水 機會。

(4)側牆水平施工縫亦經常發生滲漏水現象,應加強此處施工品 質之管制,確實清除浮水及雜質。

11.注漿預埋管

為防止施工縫或出入口,及通風井/車站間伸縮縫漏水情事,經評估所有施工縫及伸縮縫,均預埋注漿預埋管,若發生滲漏水情事,再行補灌無收縮水泥漿、環氧樹脂或親水性樹脂。

貳、滲水原因、因應及改進

一、防水膜部份-防水膜破損或搭接失敗

1.主要原因:

(1)因結構體有突出物部位,防水膜未預留向上延伸15公分 以上。

(2)防水膜昇層預留長度不足,搭接長度小於15公分。

(3)防水膜接合處開裂未密貼造成滲水。

(4)側牆上部拉桿鑽孔,造成防水膜及地工織物破口。

(5)連續壁壁體不平整(凹凸過大),造成混凝土澆置時開裂; 鋼筋施作時破壞防水膜。

(6)側牆止水鋼片(止水帶)因型鋼拆撐,造成斷裂、扭曲變 形喪失阻水功能。

(7)止水帶穿孔、對接部位熱焊接品質不佳。

(8)連續壁壁體滲漏水未先處理,造成防水膜不密接。

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照片1 頂板防水膜搭接長度不足

 

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照片2 防水膜接合處開裂,不密接

 

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照片3 防水膜因自重向下延伸(靜置時間過久),接合失敗

 

2.因應對策:

(1)清除混凝土表面油漬、溢漿、鐵絲、木屑、起砂、膨拱、蜂巢等,再行防水膜施工。

(2)確認連續壁壁面平整無凸出物且壁面無滲水,才可舖貼防水膜。

(3)確認防水膜預留搭接長度足夠且搭接處無雜物存在,始進行防水膜搭接作業。

(4)防水膜搭接位置以互相錯開為原則,並於搭接部份以滾筒滾壓封密,防止搭接處出現空隙。

(5)防水膜施作、查驗完成,儘速完成結構體澆置作業,以免因自重造成側牆防水膜接合處開裂或膨脹大肚情形。

(6)側牆鋼筋綁紮後於封模前,應全面檢視防水膜是否破損及搭接緊密,確保防水膜完整緊密狀態下始進行側牆混凝土澆置。

(7)頂版部份經確認混凝土表面清潔、乾燥且無雜質後,塗抹底油,塗敷後略呈乾硬狀態時,方可鋪設防水膜。

(8)頂版防水膜泛水收邊高度須高於覆土面15公分以上,並以收邊壓條及液態封膠封口;高低差轉角處須另以防水膜補強。

(9)中間椿或套管穿過底版防水膜處之接頭,須特別注意處理。由於此滲漏水現象並不多見,因此除加裝水膨脹性橡膠止水條外可照原有的傳統設計方式施作。

(10)側牆防水膜應鬆弛舖設,避免緊繃。

(11)防水膜間之搭接應再漆上液態防水膠。

(12)側牆非粘結式防水膜應採用水平舖設,以減少接合數。

(13)水膨脹性橡膠止條,應指定尺寸及採用延遲型,並加設在所有施工縫、伸縮縫、穿管及中間樁處。

(14)連續壁施築時,嚴格控制施工時程,使預拌車銜接時間得當,勿有中斷狀況,不得有水平冷縫發生情事。

(15)結構物表面整平,不平整處須作修平及補孔處理,以免尖銳或孔隙處之防水膜於澆置混凝土時壓損。另固定模板之鐵線頭或螺桿凸出結構物表面均必須予以切平,凸出物予以打除。

(16)施工面保持乾燥與清潔,結構物表面之粉塵、油污、垢土碎石等必須清理乾淨,並保持結構物表面之乾燥。

(17)防水膜順著排水坡度自低處往高處施作,以利排水。

(18)宜水平舖設,減少接頭,接頭部分必須有適當重疊,有時尚須以熔接或粘結處理,並做收頭處理。

(19)舖貼時應使用橡膠滾筒施壓於表面,使其與結構物緊密接合,以避免混凝土水蒸氣溢出而影響防水膜之粘著力(頂版部份)。

(20)防水膜係以緊密包裹結構體以隔離地下水而達到防水之目的,因其材料厚度僅數公厘而已,強度亦不高,萬一有某部破損,即影響到整體防水功能,故有受損顧慮及受外力作用部份之防水膜須加設保護層,常用之保護層材料有P.C.或地工鐵物(保護性毛氈)。

(21)每日工作結束時,尚暴露於外之邊緣部份,應加以保護免受雨淋或遭意外破壞,直至繼續施工為止。

(22)鋪貼式防水膜需保存在被認可之乾燥環境下,捲收後需豎起存放,不得沾上砂石或暴露於會遭到自然力侵蝕之處,隨時隨地都要保持產品的乾燥(若混凝土的表面有暫時性的潮濕,則可使用空氣噴射槍或電熱器使其乾燥)。

(23)凡遇內角須以水泥砂漿填成25mm寬之斜面。在交界面或不連續的兩個表面,要舖設防水膜時均需用水泥砂漿或是細粒的混凝土造成平順的轉換面。在施用防水膜之前清除表面上所有的乳泡、泥灰、突出物、油脂、油漬或其他的物質。

(24)在混凝土之樓板及屋頂,若其表面上有因配電設施而挖的凹型缺口須先以水泥砂漿將其填平,方得舖置防水膜。

(25)前揭固定件、接頭及轉角之補強,斷面封塗,結構物、管線及其他開口交界之防水等,均須請施工廠商納入施工圖說。

二、混凝土部份-混凝土壁體瑕疵

1.主要原因:

(1)混凝土澆置時因震動或搗實之不足,造成蜂窩現象。

(2)混凝土澆置後因養護不足,造成收縮裂縫。

(3)壁體之底版或頂部於混凝土澆置前積水未清除乾淨,因額外增加混凝土含水量,造成收縮裂縫產生。

(4)每層澆置之間隔時間過久,新舊混凝土面產生冷縫。

(5)頂板澆置完成之降架拆模時間過早,未達規定足夠強度,產生超出容許應力變形裂縫。

(6)底版或頂部澆置完成面於初凝後未確實粉光抹去表面收 縮裂縫。

(7)壁體亦可能因地震搖動,產生應力裂縫。

2.因應對策:

(1)混凝土澆置時確實管控混凝土坍度 並確實震動、搗實。

(2)澆置完成後落實養護,底版或頂部於終凝後,確實覆蓋、灑水養護7天以上。側牆於拆模後應立即塗抹養護劑,以避免產生收縮裂縫。

(3)嚴格落實一、二級品管,澆置前確實檢查澆置面清潔度。確認積水已清除乾淨,避免額外增加混凝土含水量,而造成收縮裂縫產生。

(4)澆置前模板及澆置面確實潤濕,避免表面水分不足產生 乾縮裂縫。

(5)為減少冷縫產生,澆置過程嚴格控管出車間隔,每層澆置之間隔時間應小於1小時,泵浦車亦妥為安排預備車輛。

(6)澆置完成之降架拆模時間,以現地空養之試體試驗決定強度,確認符合規範大於80%抗壓強度始可降架拆模,避免產生超出容許應力變形裂縫。

(7)底板澆置完成面於初凝後,確實安排粉光抹去表面收縮 裂縫。

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照片4 結構混凝土養護劑噴灑

參、施工階段-防水管控

一、混凝土水密性之管控-混凝土配比

混凝土的缺陷如蜂窩、孔洞、粒料析離、水痕、冷縫及裂縫等,均會降低混凝土之水密性,其中又以裂縫最為常見也最難避免。要降低這些缺陷發生,可從配比設計、拌和廠產製、澆置及養護作業等每一工作環節嚴格把關妥善管控,才能有效提升品質。

混凝土配比考量條件(CNS 12891)

工作性:保持施工足夠且適當之工作度,並避免材料析離(稠度佳)或過多之泌水。

耐久性:抵抗特殊之暴露環境。

強度:符合設計強度fc'。

本文蒙中興工程顧問公司、台灣世曦工程顧問公司等提供相關文件,特此申表謝忱。

(未完待續)

 

 

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