《交通运输科学技术新成果推广目录》(2021)第二部分隧道工程篇《新型喷涂速凝橡胶沥青防水涂料系统在京张高铁建设中的研究与应用》

发布时间:2023-01-16 来源:国铁路网 浏览量:9925 发布者:

获奖项目名称:新型喷涂速凝橡胶沥青防水涂料系统在京张高铁建设中的研究与应用

完成单位:大禹伟业(北京)国际科技有限公司

主要完成人:黄金星、宋卫国、李冰茹、罗莹莹、孙旭光、王伟、刘正杰、梁颢曦、邢毓波、王帅超

项目简介

(一)项目背景

  本项目研究依托于京张高铁东花园隧道防水工程。京张高铁是2022年北京冬奥会的重要交通保障设施,是中国第一条采用自主研发的北斗卫星导航系统、设计速度350千米/小时的智能化高速铁路,也是世界上第一条最高设计速度350千米/小时的高寒、大风沙高速铁路。其中,东花园隧道位于河北省怀来县,距官厅水库1.7公里,紧邻康西草原、野鸭湖国家湿地公园等环境敏感地区,地下水丰富,环保、水保要求都达到国内最高等级。隧道回填后水位在拱顶以上3~6米。隧道最大开挖深度21.69米,开挖宽度68.94米,最大覆盖层厚度8.1米,是目前国内最长的强富水地区深基坑无维护明挖隧道。除回填段外,其他部分防水层直接外露。东花园隧道处于寒温带半干旱性气候区,冬季受强大的蒙古高气压控制,最冷月平均气温-6.7℃。防水施工技术难度极大,防水要求达到了国内最高等级。

  隧道初期防水设计仰拱采用高分子自粘卷材,施工后发生大规模涌水情况,鉴于传统方案无法解决渗漏水问题,需要更换一款性能更优异的防水材料,以及配套施工工艺和施工设备,从而全面提高隧道防水技术水平和施工效率,有效避免隧道渗漏情况的发生。

(二)技术概况

  通过对近年来国内隧道防水现状进行调研分析,尤其是对富水严寒地区明挖隧道结构和防水材料、施工器械、工艺等的深入研究,结合东花园隧道所处地理位置、结构特点及防水重、难点需求,通过理论及实验研究,自主研发出一款可低温施工、适用于富水严寒地区桥梁隧道防水的新型喷涂防水涂料。在喷涂器械上,引入智能化施工理念,研发弧面行走智能喷涂设备,保障防水效果,同时极大提升施工效率。施工工艺方面,研发喷涂速凝橡胶沥青防水涂料与HDPE片材复合防水预喷反粘工艺,应用于仰拱,使防水涂膜与仰拱形成满粘,衬砌采用弧面行走智能喷涂设备直接喷涂,实现整体无缝全包防水。

(三)适用范围

  该技术可适用于高铁、地铁、大型公共建筑、环境工程、房建以及城市综合管廊等领域的各类防水(防渗)、防腐新建及维修等工程。

  具体包含隧道、区间、管廊、地下停车场以及其他地下结构防水;高铁、地铁站房、桥面等防水;一般工业与民用建筑物的屋面、厨卫间、阳台等防水;河道、人工湖及其他水利设施防渗;金属屋面防水防腐;海水淡化池、污水处理池、垃圾填埋场等防渗、防腐。

(四)获奖情况

  本项目授权两项发明专利,两项实用新型专利。

  本项目获“2021年度中国交通运输协会科学技术三等奖。

 

项目创新点

  根据京张高铁东花园明挖隧道防水项目实际情况,引入“皮肤式”防水理念,研发由新材料、新设备、新工艺组成的新型喷涂速凝橡胶沥青防水系统。

  (一)研发了一种可低温施工、适用于富水严寒地区桥梁隧道防水的新型喷涂速凝橡胶沥青防水涂料,主要特点包括:

  1. 耐候性强,人工气候老化实验高达8000小时;

  2. 攻克传统水性防水涂料无法在5℃以下施工的技术难题,可实现在-15℃成膜;

  3. 附着力强,与后浇混凝土剥离强度超过3N/mm,可形成满粘、无接缝的弹性防水层;

  4. 耐热性和低温柔性优异,高温可达140℃,低温可达-25℃;

  5. 自愈性和抗穿刺能力强;

  6. 优异的耐化学腐蚀性;

  7. 绿色施工,节能高效;

  8. 全链条水性环保,耐久减排。

  (二)首次在喷涂施工中引入智能化理念,根据防水材料双组份液体喷涂方式的特性和结构物的外轮廓结构尺寸一致的特点,创新提出了按照结构物的几何尺寸采用钢结构定制弧面行走智能喷涂设备,保障防水质量并极大提高施工效率,填补了明(暗)挖隧道智能喷涂防水施工的技术空白。

  (三)研发了新型喷涂速凝橡胶沥青防水涂料与HDPE片材复合防水预喷反粘工艺,解决了传统防水工艺因存在搭接或无法与后浇结构满粘从而易发生窜水的弊病。

 

应用案例

  该技术自推广以来,先后在京张高铁、安九高铁、郑济高铁、北京地铁、厦门地铁、深圳地铁、青岛地铁、南通机场、梅溪湖国际文化艺术中心、长沙国际会展中心、中石化天津中沙石油炼化厂、故宫管廊、景德镇管廊、雄安新区管廊等众多项目上成功应用,防水效果得到了市场的检验和肯定。

社会效益与经济效益

  喷涂速凝橡胶沥青防水涂料作为一种新型建筑防水材料,除了具备优异的防水效果外,还具备超强耐候性,这大大提高了防水层的使用年限,最大程度不产生固废,减少碳排放。此外,采用机械喷涂施工,施工效率较传统方式提高4—10倍,从而降低项目整体投资费用。

  新型喷涂速凝橡胶沥青防水涂料系统已成功应用于世界上首条智能高铁——京张高铁,此外,还有以郑济高铁、北京地铁、厦门地铁等为代表的多个重大工程,应用效果良好,形成了具有自主知识产权的材料研发、施工工艺以及施工设备等系统化解决方案。

  该技术的应用推广,一方面可有效降低渗漏率,保护建筑结构安全,降低项目整体投资费用;另一方面有助于推进建材行业节能降碳,有效落实国家碳达峰碳中和行动方案。

 

注:相关内容摘录自中国交通运输协会编写、中国市场出版社出版的《交通运输科学技术新成果推广目录(2021)》,图片由项目完成单位提供,版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。