Гидроизоляция тоннелей метро

Метрополитен – особый вид транспорта, по большей части расположенный под землей, в зоне действия грунтовых и техногенных вод. Бесперебойная и безопасная работа метро возможна лишь при надежной гидроизоляции подземных сооружений. Неприглядные потеки портят облик станций, многие из которых имеют историко-архитектурную ценность.

Ремонтно-восстановительные мероприятия осложняются тем обстоятельством, что работы возможны лишь в короткий ночной перерыв, а перебои в движении поездов способны вызвать транспортный коллапс в городе. Вполне закономерно, что в подобных условиях жесткие требования по гидроизоляции закладываются еще на стадии проектирования метро.

Технология работ

В тоннелях метро, сооружаемых открытым или полузакрытым способом, устраивают гидроизоляцию с замкнутым контуром. Повреждение гидроизоляционного слоя не должно сопровождаться неконтролируемым стеканием просочившейся влаги по поверхности изолируемых конструкций.

Устройство гидроизоляции, толщина и число слоев покрытия зависит от следующих факторов:

• Вид материалов
• Тип обделки
• Инженерно-геологические условия
• Глубина заложения тоннеля и параметры гидростатического давления
• Воздействие напорных грунтовых вод и агрессивной среды
• Параметры водонепроницаемости бетона при используемой технологии и ремонтопригодности
• Прочие условия работ

Наплавляемую, оклеечную и напыляемую гидроизоляцию укладывают на стену тоннеля метро с наружной стороны. В многослойных обделках напыление может производиться между слоями. Полимерные мембраны точечно крепятся ронделями к ограждающей или несущей конструкции.

Если стены или перекрытия тоннеля утеплены, гидроизоляционный ковер располагается над теплоизоляцией или под ней (инверсионный вариант). В последнем случае используют утеплители, у которых водопоглощение по объему не превышает 0.7 % за 28 суток.

Насыпная гидроизоляция укладывается на уплотненный грунт, щебеночную подготовку, бетонное основание либо в полость между бетонной конструкцией и опалубкой минимум на 0.5 м выше максимального уровня грунтовых вод. Для защиты от механического воздействия сверху заливается цементная стяжка толщиной не менее 40 мм либо пригружается песок или грунт толщиной не менее 100 мм. На наклонных поверхностях, если необходимо, гидроизоляционный слой укрепляется георешеткой или иными материалами. При устройстве вертикальной насыпной гидроизоляции возводится подпорная стена.

Для отвода природных и техногенных вод от стен тоннеля метро при наличии естественного стока устраивают пристенный дренаж из профилированной мембраны, полотен нетканого дренирующего материала, дренажных труб. Если фильтрационная способность грунтового основания недостаточна, под лотковой частью укладывают пластовый дренаж с водоотводом.

В лотковой части тоннеля предварительно заливается подбетонка толщиной не менее 10 см, усиленная металлической или полимерной армирующей сеткой с ячейками 100 × 100 либо 150 × 150 мм. Класс бетона должен быть не ниже B15. Сверху цементно-песчаным раствором или мелкозернистым бетоном заливается выравнивающая стяжка.

Если на сборную обделку предварительно нанесена обмазочная гидроизоляция, предусматривают надежные способы соединения составных частей и меры защиты от повреждений при монтаже. В деформационных швах располагают компенсаторы и герметизирующие элементы, дополнительно может укладываться еще один слой гидроизоляционного покрытия либо на эпоксидный клей приклеивается эластичная лента. Узлы ввода коммуникаций герметизируют фланцами с усилением рулонной гидроизоляцией, в прилегающей зоне создают экраны из мятой глины.

Гидроизоляционный слой укрывают от механических повреждений. С этой целью на лотковую часть и перекрытие тоннеля укладывают мелкозернистый бетон толщиной от 40 до 100 мм, класс бетона не ниже B25. Бетонный слой на перекрытии укрепляют металлической или полимерной армирующей сеткой с ячейками 100 × 100 либо 150 × 150 мм.

Гидроизоляцию на стенах тоннелей предохраняют кирпичной кладкой, слабоармированными бетонными плитами, набрызг-бетоном по армирующей сетке, профилированными мембранами. На гидроизоляционный слой из полимочевины напыляют жесткий пенополиуретан плотностью не менее 70 кг/м³ слоем не тоньше 30 мм. При использовании напыляемой гидроизоляции на полимерной основе, условная прочность которой превышает 10 МПа, от настенной защиты можно отказаться при условии обратной засыпки грунтом.

Гибкую гидроизоляцию изнутри котлована метро, сооруженного методом «стена в грунте», защищают прижимной стенкой, а изнутри обделки – вторичной обделкой. При расчетах учитывается потенциальное гидростатическое давление. Гидроизоляционный слой должен быть сплошным с адгезией не менее 0.5 МПа. Если сцепление с основанием отсутствует, в каждой секции устанавливаются контрольно-инъекционные штуцеры для нагнетания напыляемых полимерных составов, которые позволят восстановить водонепроницаемость поврежденной гидроизоляции.

В тоннелях метро из замкнутых секций, проложенных по технологии продавливания или протаскивания, допустима изоляция изнутри стальными листами толщиной не менее 6 мм. Постоянные несущие конструкции в обводненных грунтах, возведенные способом «стена в грунте», разрешается изолировать стальными листами толщиной 10 мм и выше.

При прокладке тоннеля метро новоавстрийским тоннельным методом (НАТМ) с крепью из монолитного, сборного или набрызг-бетона по контуру выработки гидроизоляционный слой располагается между наружной и внутренней несущей конструкцией. В сооруженных закрытым способом тоннелях со сборными ж/б и чугунными обделками должна обеспечиваться герметичность швов между отдельными элементами. Отверстия под крепеж и нагнетание инъекционных составов герметизируют упругими уплотнителями или зачеканивают.

Инъектирование при реконструкции и капитальном ремонте

Работы ведутся при температуре конструкций тоннеля метро не ниже +5 °C и отсутствии мерзлых грунтов. Подача гидроизоляционного состава производится под давлением через контрольно-инъекционный штуцер, к которому подсоединяют шланг от растворонасоса. Для увеличения производительности используется распределительная гребенка, позволяющая осуществлять подачу сразу в несколько отверстий. При отсутствии контрольно-инъекционных штуцеров в местах активных протечек пробуривают шпуры, выходящие за обделку до грунта, и замоноличивают в них нагнетательные патрубки.

Нагнетание производится рядами снизу вверх до полного заполнения пустот, сигналом служит появление инъектируемой массы из соседнего отверстия. После прекращения нагнетания инъекционного состава штуцер или патрубок зачеканивается либо на него накручивается резьбовая пробка. По завершении работ организуется технологический перерыв, чтобы вода впиталась. Затем конструкция проходит проверку на наличие протечек, при необходимости проводится дополнительное инъектирование.

Используемые материалы

Наплавляемая гидроизоляция. Утяжеленные рулонные битумно-полимерные материалы с основой из полиэфирного полотна, модифицированные атактическим полипропиленом (АПП) и стирол-бутадиен-стиролом (СБС).

Оклеечная гидроизоляция. Беспокровные и покровные рулонные материалы. Для приклеивания используются горячие битумные мастики с температурой размягчения +54…+74 °C и температурой хрупкости по Фраасу не выше –10 °C.

Мембранная гидроизоляция. Полимерные мембраны на основе поливинилхлорида (ПВХ) и термопластичных олефинов (ТПО).

Напыляемая гидроизоляция. Полимерные составы на основе полимочевины и метилметакрилатов (ММА).

Насыпная и инъекционная гидроизоляция. Специальные составы на основе полимерминеральной композиции.

Металлическая гидроизоляция. Стальные листы, прошедшие антикоррозийную обработку.

Гидроизоляция деформационных швов. Пенополиэтиленовый шнур, гидрошпонки, трубка из гидростеклоизола с начинкой из битумной мастики.

При сооружении тоннелей метро открытым способом от рулонных материалов на битумной основе требуется соответствие нормам ГОСТ 32805-2014. Характеристики битумно-полимерной и полимерной гидроизоляции должны находиться в интервале значений, приведенных в таблице.
 

Параметр	Битумно-полимерные материалы на полимерной армирующей основе	Полимерные безосновные материалы
Условная прочность, МПа, не ниже	Нормативное значение отсутствует	10*
Разрывная сила при растяжении, Н, не ниже	600	Нормативное значение отсутствует
Водопоглощение в течение суток, % по массе, не выше	1	1
Водонепроницаемость при гидростатическом давлении, МПа, не ниже	0.2	0.3
Температура хрупкости вяжущего, °C, не выше	−25	−50
Гибкость на брусе с закруглением радиусом (10 ± 0.2) мм, не выше	−15	−40
Теплостойкость в течение 2 ч, °C, не ниже	+85	+85
Относительное удлинение при разрыве, %**	30–40	150–200
Сцепление с бетоном, МПа, не ниже***	0.5	0.5
Уменьшение условной прочности и относительного удлинения или прочности на разрыв при химическом воздействии, %, не выше****	10	10

 

* – в двухслойных бетонных и ж/б обделках допустимо использование напыляемой гидроизоляции с условной прочностью не ниже 3 МПа

** – точное значение зависит от эксплуатационных условий

*** –  исключая мембраны, у которых отсутствует адгезия к ж/б конструкциям

**** – при наличии воздействия агрессивной среды

Гидроизоляционные материалы должны быть совместимы между собой (при комбинировании), а также с элементами конструкции и доборными материалами. Грамотно осуществленная гидроизоляция тоннелей метро позволяет существенно снизить риск протечки грунтовых вод и обеспечить нормальные условия работы этого вида транспорта.