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    奧運工程防水防滲技術綜述

    1、概述
        奧運工程主要包括奧運場館及其配套設施。“2008”北京奧林匹克運動會將需要37個體育場館用以滿足28個運動項目的 預賽和決賽要求,其中有31個場館在北京、其它6個場館分別在上海、天津、沈陽、青島、秦皇島、香港等城市。在北京的場館中新建的19個,改擴建的12個 。為落實“綠色奧運、科技奧運、人文奧運”三大理念,除建成上述比賽場館外,尚須建設奧林匹克森林公園、奧林匹克水上公園、奧林匹克公 園中心區地下商業中心、下沉式花園以及地下交通聯系通道等大型配套設施。
        為滿足奧運場館及其配套設施使用功能和使用壽命的要求,使用單位對其防水、防滲十分重視,可以說,已把國內外最先進的防水 新材料、新技術、新工藝都應用到奧運工程上了。為此,各方領導組成了防水專家顧問組,先后召開了許多有關奧運工程防水、防滲的設計、施工和驗收等 技術論證和審定會,并制定了多項專業的“指導意見”、施工細則(或方案)、工程質量驗收標準等,為施工過程進行質量控制提供依據。

    2、在北京新建的主要場館則以奧運公園為中心,由中心區(國家體育場----鳥巢、國家體育館、國家游泳中心----水立方和國 家會議中心等)、南區(奧體中心體育場、英東游泳館、棒球場等)和北區(奧林匹克森林公園和網球中心、射箭場、曲棍球場等)以及龍形水系、地下商 業中心、地下交通聯系通道等)組成(圖2-1、圖2-2)。

     

    圖2-1  奧運公園中心區示意圖

     

    圖2-2  奧運會主要場館效果圖

        在奧運公園以外的體育場館尚有北京大學體育館、中國農業大學體育館、北京工業大學體育館、北京理工大學體育館、五棵松體育 館、老山自行車館、北京射擊館、五棵松棒球場和奧林匹克水上公園等等。
    3、奧運工程的防水、防滲技術簡介
        奧運工程均屬大型建筑,地下、屋面、人工濕地、人工湖、水上公園和泳池等工程防水的總面積近800萬㎡,其中比賽場館更是大跨 度、大空間的建筑物,這些工程的屋面均采用了集防水、保溫、隔聲、裝飾為一體的輕質環保型建筑材料。
    3.1 奧運場館屋面防水工程
    3.1.1 金屬板材與卷材復合防水屋面
    1)國家體育館采用3㎜厚聚合物改性瀝青自粘卷材與1㎜厚鋁鎂錳合金板材復合構成屋面防排水系統。
    該工程南北向長212.5m,東西向寬122.5m,屋面的最高標高43 m,屋面呈流線形構造,總建筑面積8.1萬㎡,觀眾座席1.8萬個,屋面面積2.4萬㎡, 屋面的構造層次(見圖3.1.1-1),其防排水的施工要點如下:

     

    圖3.1.1-1  國家體育館屋面構造層次



    (1)水泥加壓板以下各構造層次的施工(略); 
    (2)水泥加壓板為自粘卷材的基層,要求平整、干凈、干燥;
    (3)在基層表面均勻涂刷專用的基層處理劑;
    (4)  按照卷材的排列順序,對準彈出的基準線,邊撕去自粘卷材的隔離紙,邊滾鋪卷材,并輥壓粘牢。對搭接縫和T碼固定支座部位 應粘結牢固,封閉嚴密(見圖3.1.1-2),以利于形成整體的柔性防水層;

     

    圖3.1.1-2  固定T碼支座的密封處理

     

    圖3.1.1-3  金屬板扣入固定支座

     

    圖3.1.1-4  用直立鎖邊機進行施工作業

    (5)將在現場壓制成型的鋁鎂錳合金板材扣入T碼固定支座頂部的蘑菇頭上(圖3.1.1-3),使相鄰的板相互搭扣,然后用鎖邊機進行無穿透的直立 鎖邊處理(圖3.1.1-4),使其形成可在固定支座上自由滑動,以  適應溫差變形且具有裝飾功能的構造防水系統。
        該復合防排水屋面實現了柔性材料防水與合金板材構造防水完美的結合。該系統經歷了風霜雨雪的考驗,未發現有滲漏水的現象。
    2)北京大學體育館采用1.5㎜厚三元乙丙橡膠卷材與0.9㎜厚鋁鎂錳合金板材復合構成屋面防排水系統。
    該工程總建筑面積2.69萬㎡,屋面的最高標高31.3m,觀眾座席8000個,屋面面積近1萬㎡,其特點為不規則的異形曲面,類似一個旋轉中的乒乓球 (見圖3.1.1-5),由環形屋脊與螺旋狀屋脊組合而成,從而增加了進行防排水施工的難度。

     

    圖3.1.1-5  北京大學體育館效果圖

    該屋面的構造層次(見圖3.1.1-6),屋面防排水的施工要點為:

    圖3.1.1-6  屋面構造層次

    (1)1.0㎜厚鍍鋅鋼板的安裝及其以下構造層次的施工(略);
    (2)在干凈、干燥的鍍鋅鋼板上鋪設0.3㎜厚PE膜隔汽層,PE膜的搭接寬度不應小于100㎜;
    (3)在PE膜上鋪設兩層50㎜厚的擠塑聚苯保溫板,上下層保溫板的接縫應錯開1/3~1/2 ,保溫板應鋪設平整;
    (4)平面的卷材采用空鋪法,立面及泛水部位的卷材應用滿粘法施工,對卷材搭接縫采用專用搭接膠和內外密封膏進行粘結密封處理,對T碼固定 支架等節點應用專用膠粘劑、自硫化泛水和內外密封膏等進行附加增強的粘結密封處理,使其形成整體的柔性防水層;
    (5)鋁鎂錳合金板材的安裝工藝與本文3.1.1第1)條第(5)款相同。

    3)國家會議中心采用0.49㎜厚“特衛強”防水透汽膜材與0.9㎜厚鋁鎂錳合金板材復合構成屋面 防排水系統。
    該工程南北長400多m,東西寬150多m,屋面最高標高42m,總建筑面積27萬多㎡,屋面面積4.75萬㎡,是一個規模龐大、外形新穎、美觀大方, 集新聞中心、廣播中心和擊劍、汽****等比賽場館于一體的多功能建筑(如圖3.1.1-7)。

     

    圖3.1.1-7  國家會議中心效果圖

    該屋面構造由下至上的順序為:壓型鋼底板、吸音層、隔汽層、保溫層、隔聲層、“特衛強”膜材防水層、抗噪層和鋁鎂錳合金板材裝 飾兼防排水構造層。屋面的防排水施工要點如下:
    (1)在平整、干凈、干燥的石膏板隔聲層表面空鋪具有防水透汽功能的“特衛強”防水膜,防水膜的搭接縫采用雙面粘丁基膠帶進行粘 結密封處理;
    (2)在完成防水膜的鋪設后,按規定位置彈出基準線,并在需要安裝T碼固定支座的防水膜上部墊上一層與支座底部大小相等厚度1.5㎜的雙面粘丁 基密封膠帶,然后用螺釘將T碼固定支架固定在防水膜下面的鋼檁條上(見圖3.1.1-8)。

                      圖3.1.1-8  特衛強與固定支座的密封 處理

    (3)鋁鎂錳合金板材的安裝工藝與本文3.1.1第1)條第(5)款相同。
    3.1.2 無穿透直立鎖邊金屬板材構造防水屋面系統
    1)老山自行車館總建筑面積3.3萬㎡,觀眾座席6000個,整體屋面呈飛碟狀,直徑為150.6m的鋁鎂錳合金板材屋面,其面積1.7萬㎡。
    2)北京工業大學體育館總建筑面積2.44萬㎡,觀眾座席7500個,呈扁平的羽毛球狀,圓形屋面的直徑104m,由鋁鎂錳合金板和玻璃飄棚組成。
    老山體育館、北工大體育館、北京射擊館等大坡度的鋁鎂錳合金板材屋面,直接采用無穿透直立鎖邊技術,使其形成整體的單層構造防水屋面系統 ,該系統為特殊造型及精密的支撐結構,經過精心施工,組成屋面板材在產生溫差變形時,其縱向能夠沿著固定支架軌道自由滑動,橫向則在板面壓制好的 小肋上拱起,而不致波及相鄰的屋面板,較好地解決了金屬板材屋面的防排水問題。其安裝工藝與本文3.1.1第1)條第(5)款相同。
    3.1.3 機械固定內增強PVC單層屋面防水系統
    五棵松體育館總建筑面積6.34萬㎡,觀眾席1.8萬個,整個屋面由25個正方形四面坡的錐體組成(圖3.1.3-1),屋面面積1.7萬㎡。

     

    圖3.1.3-1 五棵松體育館效果圖

    該屋面及天溝的構造層次(如圖3.1.3-2)采用聚酯纖維織物內增強的聚氯乙烯(PVC)卷材作防水層,其施工要點如下:


                      圖3.1.3-2  屋面及天溝的構造層次 
    1) 隔音層FC纖維水泥加壓板以下的施工(略);
    2) 在FC纖維水泥隔音板上鋪設0.3㎜厚PE膜隔汽層時,要求平整、無皺折,PE膜的搭接寬度為80㎜,并用雙面粘丁基膠帶進行粘結密封處理;
    3)在PE膜上順序鋪裝兩層60㎜厚的擠塑聚苯保溫板,上下層保溫板的拼接縫應錯開1/3~1/2,并用專用墊片及螺釘固定在鋼承板上;
    4)在保溫板上鋪設130g/㎡的聚酯無紡布作隔離層;
    5)平行于天溝自下而上順序鋪設PVC卷材,并按規定間距用專用的墊片及螺釘將其與保溫板一起固定在壓型鋼板上,卷材的平直搭接縫采用自動焊 機焊接,變截面的卷材搭接縫采用熱風焊槍進行手工焊接,使其形成整體的單層防水屋面。
    3.1.4 國家體育場及國家游泳中心均采用聚氟乙烯膜材(ETFE)作屋面防水系統,國家體育場為在鋼結構屋頂上張拉鋪設一層PTFE膜作防水層, PTFE膜的形狀和大小不一,最大的每塊250㎡,最小的不足1㎡,共由885塊張拉膜組成6萬㎡防水層,在鋼結構下部再設置一層ETFE膜作為具有聲學功能的吊 頂(圖3.1.4-1)。 

     

    圖3.1.4-1 國家體育場效果圖

        國家游泳中心則用ETFE膜制成3萬多個大小不一,形狀各異,其中最大的一個約9㎡,最小的一個不足1㎡的氣枕經熱熔焊接組成覆蓋 面積共達10萬㎡的“國家游泳中心”(含屋面及墻面)(圖3.1.4-2)。

     

    圖3.1.4-2 國家游泳中心效果圖

    3.1.5 奧體中心體育場及棒球場看臺采用現場噴涂或涂刷聚脲彈性體作防水、耐磨、裝飾層。
    3.1.6奧林匹克森林公園的人工濕地、人工湖以及“龍形水系”均采用鈉基膨潤土防水毯作防滲層?偡罎B層的面積約100萬㎡,其構造 層次及鋪設方法(見圖3.1.6-1、圖3.1.6-2)。
     

    圖3.1.6-1  人工湖、人工濕地構造層次

     

      

    圖3.1.6-2  膨潤土防水毯的鋪設

    3.1.7 水上公園采用高密度聚乙烯(HDPE)土工膜進行防滲處理
    奧林匹克水上公園南北總長近3000m,東西最寬處為900m,水的深度最淺為2m,最深為5m,水面總面積約70萬㎡(圖3.1.7)。為防止水的滲透流失 ,采用了HDPE土工膜經焊接組成整體的防滲構造。

     

    圖3.1.7  奧林匹克水上公園效果圖


    3.1.8 奧運公園中心區地下交通聯系通道采用P8、C30~C40防水混凝土與兩層(4㎜+4㎜)聚酯胎SBS改性瀝青卷材(Ⅱ型)組合形成剛柔結合的防 水構造。
        該通道埋置深度最深為25m,最淺為15m,最大寬度25m,最小寬度16m,凈高5m,總長度9.87km,是從地下通往中心區各場館地下停 車場及地下商業中心等的交通聯系樞紐。鑒于工程的重要性及其產生影響的巨大性,故將其防水等級定為一級(不允許滲水,結構表面無濕漬),結構主體 采用強度等級為C30~C40和抗滲等級為P8的防水混凝土,結構體采用兩層4㎜厚Ⅱ型聚酯胎SBS改性瀝青卷材作全外包防水層,對變形縫、施工縫、后澆帶、 陰陽角、穿過結構的預埋管件等細部構造均因地制宜地選用多種防水材料進行復合增強的防水密封處理。該工程防水層的面積約50萬㎡,工程竣工后,經過 冬季和雨季的考核,未發現滲漏現象。
    3.1.9 地下工程頂板及生態廊道種植部位,應在第一層4㎜厚Ⅱ型聚酯胎SBS改性瀝青卷材防水層上鋪設一層具有化學阻根功能的改性瀝青卷材作耐 根穿刺防水層。
        在地下商業中心、通道和停車場頂板共計25萬㎡以及奧林匹克森林公園跨越五環路的生態廊道近1萬㎡,均按花園式種植屋面進行耐 根穿刺的防水處理,其構造層次(見圖3.1.9)。

     

    圖3.1.9   構造層次圖

    防水層的施工要點如下:
    1)在平整、干凈、干燥的找平層表面均勻涂刷改性瀝青類基層處理劑。
    2)基層處理劑干燥后,應及時用熱熔法鋪貼改性瀝青卷材作普通防水層。
    3)再按上述熱熔法鋪設具有耐根穿刺的改性瀝青卷材,但其搭接縫應與第一層卷材的接縫錯開1/3~1/2幅寬。
    4)耐根穿刺防水層完成后,根據設計要求在其上鋪設其它構造層次并種植植物。
    4 體會
        由于奧運工程防水采用了國內外最先進的新材料、新技術和新工藝,并在業主、設計、施工、監理和專家顧問組等各方共同的努力 下,總的防水工程質量是比較好的,是滿意的。但也存在一些值得思考的問題,如有的金屬屋面板材厚度過。0.6㎜),容易產生翹曲變形;有些構造防水 金屬屋面的坡度太。ǎ玻ヒ韵拢,排水不暢,容易導致滲漏;有些固定金屬板材的固定支架安裝精度不能符合設計要求,難以滿足金屬板材在溫差變形時 自由滑動的需要;對ETFE膜材及其氣枕屋面和墻體尚應進一步解決污染物的清洗問題。

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