Гидроизоляция предназначена для предохранения тоннелей, станций и других сооружений метрополитенов от попадания в них подземных вод. В зависимости от гидрогеологических условий, напора и агрессивности подземных вод и конструкции обделки для гидроизоляции применяются: нагнетание растворов за обделку, зачеканка швов и заполнение гидроизоляционными материалами отверстий в сборных конструкциях, нанесение на поверхность обделки слоя оклеечной гидроизоляции или обмазочной гидроизоляции, металлоизоляция; торкретирование поверхности обделки.
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.
Нагнетание растворов ведут в два этапа: сначала первичное, а затем контрольное. В тех случаях, когда после завершения первичного и контрольного нагнетания нужная водонепроницаемость обделки не достигнута, дополнительно делают уплотнительное нагнетание.
Для первичного нагнетания применяют цементно-песчаный раствор состава 1:2-1:3, для контрольного — цементный раствор. Тип и марку цемента выбирают в зависимости от агрессивности подземных вод.
Для уплотнительного нагнетания применяют,бентонитовые, зольные или цементно-бентонитовые и цементно-зольные растворы. Для улучшения технологических свойств раствора, снижения расхода цемента, повышения плотности и водонепроницаемости затвердевшего слоя в нагнетаемые растворы вводят химические добавки. Так, для повышения прочности цементного камня, его водонепроницаемости и стойкости против растворов солей в качестве добавки используют мылонафт, золу уноса тепловых электростанций или хлорид кальция в смеси с хлорным железом.
Правильный подбор состава раствора для нагнетания и добавок к нему оказывает существенное влияние не только на улучшение качества гидроизоляции обделки, но и на повышение ее долговечности.
Оклеенная гидроизоляция представляет собой оболочку, выполненную из пластичного водрнепроницаемого материала, состоящего 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. Основным гидроизоляционным материалом при устройстве оклеечной гидроизоляции являются битум и пропитанные им различные рулонные материалы (стеклорубероид, гидроизол, гидростеклоизол, фольгоизол и др.).
В строительстве используют в основном нефтяные битумы, которые в зависимости от температуры размягчения подразделяют на пять марок. В качестве приклеивающей мастики при температуре сооружения в эксплуатационных условиях не выше +15?С применяют битум марки III, а при более высоких температурах — смесь битумов марок III и IV или битум марки V. В последнее время стали применять тепло-, морозостойкий битум (пластбитум), предотвращающий оплавление покрытий стен в летнее время и образование трещин в зимнее время. Битумные мастики готовят на месте работ в специальных закрытых котлах и в бидонах с крышками подают к месту работ.
Рис. 149. Схема устройства оклеечной гидроизоляции: а — внутренней; б o— наружной
Рис. 150. 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.
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.
Металлическая гидроизоляция применяется на участках тоннелей, проходимых в особо сложных гидрогеологических условиях 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 до 12 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).
Торкретирование поверхностей (нанесение на поверхности слоя набрызгбетона) применяют при незначительных притоках подземных вод как дополнительное средство повышения водонепроницаемости бетонной обделки (в тех случаях, когда применение оклеечной гидроизоляции нецелесообразно по техническим или экономическим соображениям), а также как антикоррозионное покрытие металлоизоляции.
Процесс торкретирования заключается в нанесении на изолируемую поверхность растворной или бетонной смеси под давлением сжатого воздуха через сопло, к которому подводят раздельно сухую смесь цемента с заполнителем и воду. Высокая скорость поступления смеси из сопла обеспечивает ее плотную укладку. В качестве материалов используют цемент и песок или цемент, песок и мелкий щебень. До нанесения торкрета (набрызгбетона) покрываемую поверхность готовят: делают насечки на бетоне, очищают его поверхность пескоструйным аппаратом и тщательно промывают.
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
Рис. 152. Схема устройства гидроизоляции болтовых соединений тюбингов:
а — чугунных; б — железобетонных; 1 — соединяемые тюбинги; 3 — болт; 3 — металлическая шайба; 4 — асбобитумная шайба; 5 — чеканочная канавка; 6 — канавка, заполненная цементом или битумом; 7 — асбобитумное заполнение болтового отверстия
При гидростатическом давлении более 0,05 МПа к обделке прикрепляют арматурную сетку из проволоки диаметром 3-5 мм. Покрытие состоит из нескольких слоев набрызгбетона. Каждый новый слой покрытия наносят после затвердения предыдущего слоя. Воду в .местах ее фильтрации отводят по трубкам, чтобы не размывался наносимый слой набрызгбетона.
В последнее время торкретирование стали применять также для заполнения стыков между сборными железобетонными элементами обделок.
Гидроизоляция сборных обделок осуществляется путем зачекан-ки швов (стыков) между сборными элементами и уплотнением болтовых отверстий и отверстий для нагнетания. В сборной чугунной обделке швы между тюбингами зачеканивают замазкой из водонепроницаемого расширяющегося цемента (марки ВРЦ), гипсогли-ноземистого расширяющегося цемента или быстросхватывающейся уплотняющейся смесью (БУС). При сильной течи канавки заполняют сухим цементом или БУСом.
При большом притоке подземных вод и значительном гидростатическом напоре гидроизоляцию швов выполняют с применением свинцовой проволоки. В этом случае чеканочную канавку на 1/3 глубины зачеканивают свинцом, а остальную часть заполняют замазкой из БУСа или цемента.
Для гидроизоляции болтовых отверстий применяют болтовые комплекты, в которые входят сферические стальные шайбы с асбобитумным заполнителем (рис. 152). При завертывании гайки сферические шайбы выпрямляются и вдавливают асбобитумную массу в коническое углубление («зенковку») в тюбингах и в кольцевой зазор между болтом и отверстием.
В последнее время взамен шайб с асбобитумным заполнителем стали применять пластмассовые шайбы (из полиэтилена). В болтовой комплект в этом случае входят металлические сферические шайбы и конические пластмассовые шайбы. Процесс заполнения зазора такой же, как описан выше. Пластмассовые шайбы обладают большей упругостью и более просты в изготовлении, чем асбобитумные.
Отверстия для нагнетания изолируют ввертыванием резьбовых металлических пробок с плоскими асбобитумными кольцами, которые, разжимаясь, герметизируют отверстие.
В сборной железобетонной обделке швы между блоками или тюбингами зачеканивают замазкой из цемента марки ВРЦ, а также из БУСа. Отверстия для первичного нагнетания и для монтажных связей зачеканивают такой же замазкой в 2-3 слоя. Болтовые отверстия постоянных связей в железобетонных блоках (тюбингах) изолируют так же, как и в чугунных тюбингах (см. рис. 152).
