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    奥运工程防水防渗技术综述
    作者:admin  来源:本站  发表时间:2013-04-13 22:56:12  点击:1397

    1、概述
        奥运工程主要包括奥运场馆及其配套设施。“2008”北京奥林匹克运动会将需要37个体育场馆用以满足28个运动项目的预赛和决赛要求,其中有31个场馆在北京、其它6个场馆分别在上海、天津、沈阳、青岛、秦皇岛、香港等城市。在北京的场馆中新建的19个,改扩建的12个。为落实“绿色奥运、科技奥运、人文奥运”三大理念,除建成上述比赛场馆外,尚须建设奥林匹克森林公园、奥林匹克水上公园、奥林匹克公园中心区地下商业中心、下沉式花园以及地下交通联系通道等大型配套设施。
        为满足奥运场馆及其配套设施使用功能和使用寿命的要求,使用单位对其防水、防渗十分重视,可以说,已把国内外最先进的防水新材料、新技术、新工艺都应用到奥运工程上了。为此,各方领导组成了防水专家顾问组,先后召开了许多有关奥运工程防水、防渗的设计、施工和验收等技术论证和审定会,并制定了多项专业的“指导意见”、施工细则(或方案)、工程质量验收标准等,为施工过程进行质量控制提供依据。

    2、在北京新建的主要场馆则以奥运公园为中心,由中心区(国家体育场----鸟巢、国家体育馆、国家游泳中心----水立方和国家会议中心等)、南区(奥体中心体育场、英东游泳馆、棒球场等)和北区(奥林匹克森林公园和网球中心、射箭场、曲棍球场等)以及龙形水系、地下商业中心、地下交通联系通道等)组成(图2-1、图2-2)。


    图2-1  奥运公园中心区示意图


    图2-2  奥运会主要场馆效果图

        在奥运公园以外的体育场馆尚有北京大学体育馆、中国农业大学体育馆、北京工业大学体育馆、北京理工大学体育馆、五棵松体育馆、老山自行车馆、北京射击馆、五棵松棒球场和奥林匹克水上公园等等。
    3、奥运工程的防水、防渗技术简介
        奥运工程均属大型建筑,地下、屋面、人工湿地、人工湖、水上公园和泳池等工程防水的总面积近800万㎡,其中比赛场馆更是大跨度、大空间的建筑物,这些工程的屋面均采用了集防水、保温、隔声、装饰为一体的轻质环保型建筑材料。
    3.1 奥运场馆屋面防水工程
    3.1.1 金属板材与卷材复合防水屋面
    1)国家体育馆采用3㎜厚聚合物改性沥青自粘卷材与1㎜厚铝镁锰合金板材复合构成屋面防排水系统。
    该工程南北向长212.5m,东西向宽122.5m,屋面的最高标高43 m,屋面呈流线形构造,总建筑面积8.1万㎡,观众座席1.8万个,屋面面积2.4万㎡,屋面的构造层次(见图3.1.1-1),其防排水的施工要点如下:


    图3.1.1-1  国家体育馆屋面构造层次



    (1)水泥加压板以下各构造层次的施工(略);
    (2)水泥加压板为自粘卷材的基层,要求平整、干净、干燥;
    (3)在基层表面均匀涂刷专用的基层处理剂;
    (4)  按照卷材的排列顺序,对准弹出的基准线,边撕去自粘卷材的隔离纸,边滚铺卷材,并辊压粘牢。对搭接缝和T码固定支座部位应粘结牢固,封闭严密(见图3.1.1-2),以利于形成整体的柔性防水层;


    图3.1.1-2  固定T码支座的密封处理


    图3.1.1-3  金属板扣入固定支座


    图3.1.1-4  用直立锁边机进行施工作业

    (5)将在现场压制成型的铝镁锰合金板材扣入T码固定支座顶部的蘑菇头上(图3.1.1-3),使相邻的板相互搭扣,然后用锁边机进行无穿透的直立锁边处理(图3.1.1-4),使其形成可在固定支座上自由滑动,以  适应温差变形且具有装饰功能的构造防水系统。
        该复合防排水屋面实现了柔性材料防水与合金板材构造防水完美的结合。该系统经历了风霜雨雪的考验,未发现有渗漏水的现象。
    2)北京大学体育馆采用1.5㎜厚三元乙丙橡胶卷材与0.9㎜厚铝镁锰合金板材复合构成屋面防排水系统。
    该工程总建筑面积2.69万㎡,屋面的最高标高31.3m,观众座席8000个,屋面面积近1万㎡,其特点为不规则的异形曲面,类似一个旋转中的乒乓球(见图3.1.1-5),由环形屋脊与螺旋状屋脊组合而成,从而增加了进行防排水施工的难度。


    图3.1.1-5  北京大学体育馆效果图

    该屋面的构造层次(见图3.1.1-6),屋面防排水的施工要点为:

    图3.1.1-6  屋面构造层次

    (1)1.0㎜厚镀锌钢板的安装及其以下构造层次的施工(略);
    (2)在干净、干燥的镀锌钢板上铺设0.3㎜厚PE膜隔汽层,PE膜的搭接宽度不应小于100㎜;
    (3)在PE膜上铺设两层50㎜厚的挤塑聚苯保温板,上下层保温板的接缝应错开1/3~1/2 ,保温板应铺设平整;
    (4)平面的卷材采用空铺法,立面及泛水部位的卷材应用满粘法施工,对卷材搭接缝采用专用搭接胶和内外密封膏进行粘结密封处理,对T码固定支架等节点应用专用胶粘剂、自硫化泛水和内外密封膏等进行附加增强的粘结密封处理,使其形成整体的柔性防水层;
    (5)铝镁锰合金板材的安装工艺与本文3.1.1第1)条第(5)款相同。

    3)国家会议中心采用0.49㎜厚“特卫强”防水透汽膜材与0.9㎜厚铝镁锰合金板材复合构成屋面防排水系统。
    该工程南北长400多m,东西宽150多m,屋面最高标高42m,总建筑面积27万多㎡,屋面面积4.75万㎡,是一个规模庞大、外形新颖、美观大方,集新闻中心、广播中心和击剑、汽****等比赛场馆于一体的多功能建筑(如图3.1.1-7)。


    图3.1.1-7  国家会议中心效果图

    该屋面构造由下至上的顺序为:压型钢底板、吸音层、隔汽层、保温层、隔声层、“特卫强”膜材防水层、抗噪层和铝镁锰合金板材装饰兼防排水构造层。屋面的防排水施工要点如下:
    (1)在平整、干净、干燥的石膏板隔声层表面空铺具有防水透汽功能的“特卫强”防水膜,防水膜的搭接缝采用双面粘丁基胶带进行粘结密封处理;
    (2)在完成防水膜的铺设后,按规定位置弹出基准线,并在需要安装T码固定支座的防水膜上部垫上一层与支座底部大小相等厚度1.5㎜的双面粘丁基密封胶带,然后用螺钉将T码固定支架固定在防水膜下面的钢檩条上(见图3.1.1-8)。

                      图3.1.1-8  特卫强与固定支座的密封处理

    (3)铝镁锰合金板材的安装工艺与本文3.1.1第1)条第(5)款相同。
    3.1.2 无穿透直立锁边金属板材构造防水屋面系统
    1)老山自行车馆总建筑面积3.3万㎡,观众座席6000个,整体屋面呈飞碟状,直径为150.6m的铝镁锰合金板材屋面,其面积1.7万㎡。
    2)北京工业大学体育馆总建筑面积2.44万㎡,观众座席7500个,呈扁平的羽毛球状,圆形屋面的直径104m,由铝镁锰合金板和玻璃飘棚组成。
    老山体育馆、北工大体育馆、北京射击馆等大坡度的铝镁锰合金板材屋面,直接采用无穿透直立锁边技术,使其形成整体的单层构造防水屋面系统,该系统为特殊造型及精密的支撑结构,经过精心施工,组成屋面板材在产生温差变形时,其纵向能够沿着固定支架轨道自由滑动,横向则在板面压制好的小肋上拱起,而不致波及相邻的屋面板,较好地解决了金属板材屋面的防排水问题。其安装工艺与本文3.1.1第1)条第(5)款相同。
    3.1.3 机械固定内增强PVC单层屋面防水系统
    五棵松体育馆总建筑面积6.34万㎡,观众席1.8万个,整个屋面由25个正方形四面坡的锥体组成(图3.1.3-1),屋面面积1.7万㎡。

    图3.1.3-1 五棵松体育馆效果图

    该屋面及天沟的构造层次(如图3.1.3-2)采用聚酯纤维织物内增强的聚氯乙烯(PVC)卷材作防水层,其施工要点如下:


                      图3.1.3-2  屋面及天沟的构造层次
    1) 隔音层FC纤维水泥加压板以下的施工(略);
    2) 在FC纤维水泥隔音板上铺设0.3㎜厚PE膜隔汽层时,要求平整、无皱折,PE膜的搭接宽度为80㎜,并用双面粘丁基胶带进行粘结密封处理;
    3)在PE膜上顺序铺装两层60㎜厚的挤塑聚苯保温板,上下层保温板的拼接缝应错开1/3~1/2,并用专用垫片及螺钉固定在钢承板上;
    4)在保温板上铺设130g/㎡的聚酯无纺布作隔离层;
    5)平行于天沟自下而上顺序铺设PVC卷材,并按规定间距用专用的垫片及螺钉将其与保温板一起固定在压型钢板上,卷材的平直搭接缝采用自动焊机焊接,变截面的卷材搭接缝采用热风焊枪进行手工焊接,使其形成整体的单层防水屋面。
    3.1.4 国家体育场及国家游泳中心均采用聚氟乙烯膜材(ETFE)作屋面防水系统,国家体育场为在钢结构屋顶上张拉铺设一层PTFE膜作防水层,PTFE膜的形状和大小不一,最大的每块250㎡,最小的不足1㎡,共由885块张拉膜组成6万㎡防水层,在钢结构下部再设置一层ETFE膜作为具有声学功能的吊顶(图3.1.4-1)。

    图3.1.4-1 国家体育场效果图

        国家游泳中心则用ETFE膜制成3万多个大小不一,形状各异,其中最大的一个约9㎡,最小的一个不足1㎡的气枕经热熔焊接组成覆盖面积共达10万㎡的“国家游泳中心”(含屋面及墙面)(图3.1.4-2)。


    图3.1.4-2 国家游泳中心效果图

    3.1.5 奥体中心体育场及棒球场看台采用现场喷涂或涂刷聚脲弹性体作防水、耐磨、装饰层。
    3.1.6奥林匹克森林公园的人工湿地、人工湖以及“龙形水系”均采用钠基膨润土防水毯作防渗层。总防渗层的面积约100万㎡,其构造层次及铺设方法(见图3.1.6-1、图3.1.6-2)。

    图3.1.6-1  人工湖、人工湿地构造层次


      

    图3.1.6-2  膨润土防水毯的铺设

    3.1.7 水上公园采用高密度聚乙烯(HDPE)土工膜进行防渗处理
    奥林匹克水上公园南北总长近3000m,东西最宽处为900m,水的深度最浅为2m,最深为5m,水面总面积约70万㎡(图3.1.7)。为防止水的渗透流失,采用了HDPE土工膜经焊接组成整体的防渗构造。


    图3.1.7  奥林匹克水上公园效果图


    3.1.8 奥运公园中心区地下交通联系通道采用P8、C30~C40防水混凝土与两层(4㎜+4㎜)聚酯胎SBS改性沥青卷材(Ⅱ型)组合形成刚柔结合的防水构造。
        该通道埋置深度最深为25m,最浅为15m,最大宽度25m,最小宽度16m,净高5m,总长度9.87km,是从地下通往中心区各场馆地下停车场及地下商业中心等的交通联系枢纽。鉴于工程的重要性及其产生影响的巨大性,故将其防水等级定为一级(不允许渗水,结构表面无湿渍),结构主体采用强度等级为C30~C40和抗渗等级为P8的防水混凝土,结构体采用两层4㎜厚Ⅱ型聚酯胎SBS改性沥青卷材作全外包防水层,对变形缝、施工缝、后浇带、阴阳角、穿过结构的预埋管件等细部构造均因地制宜地选用多种防水材料进行复合增强的防水密封处理。该工程防水层的面积约50万㎡,工程竣工后,经过冬季和雨季的考核,未发现渗漏现象。
    3.1.9 地下工程顶板及生态廊道种植部位,应在第一层4㎜厚Ⅱ型聚酯胎SBS改性沥青卷材防水层上铺设一层具有化学阻根功能的改性沥青卷材作耐根穿刺防水层。
        在地下商业中心、通道和停车场顶板共计25万㎡以及奥林匹克森林公园跨越五环路的生态廊道近1万㎡,均按花园式种植屋面进行耐根穿刺的防水处理,其构造层次(见图3.1.9)。


    图3.1.9   构造层次图

    防水层的施工要点如下:
    1)在平整、干净、干燥的找平层表面均匀涂刷改性沥青类基层处理剂。
    2)基层处理剂干燥后,应及时用热熔法铺贴改性沥青卷材作普通防水层。
    3)再按上述热熔法铺设具有耐根穿刺的改性沥青卷材,但其搭接缝应与第一层卷材的接缝错开1/3~1/2幅宽。
    4)耐根穿刺防水层完成后,根据设计要求在其上铺设其它构造层次并种植植物。
    4 体会
        由于奥运工程防水采用了国内外最先进的新材料、新技术和新工艺,并在业主、设计、施工、监理和专家顾问组等各方共同的努力下,总的防水工程质量是比较好的,是满意的。但也存在一些值得思考的问题,如有的金属屋面板材厚度过薄(0.6㎜),容易产生翘曲变形;有些构造防水金属屋面的坡度太小(2%以下),排水不畅,容易导致渗漏;有些固定金属板材的固定支架安装精度不能符合设计要求,难以满足金属板材在温差变形时自由滑动的需要;对ETFE膜材及其气枕屋面和墙体尚应进一步解决污染物的清洗问题。

     
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