Гидроизоляция в метрополитене: назначение и особенности применения

Метрополитен представляет собой сложное подземное сооружение, включающее тоннели, станции, переходы, камеры, вентиляционные шахты. Длительная безаварийная эксплуатация метро во многом зависит от надежной гидроизоляции.

Гидроизоляция в метро применяется для защиты конструкций от:

• Воздействия грунтовых вод, фильтрующихся с большим давлением на большой глубине.
• Агрессивного воздействия подземных вод, вызывающих коррозию бетона.
• Конденсата, образующегося на стенах и сводах тоннелей из-за перепада температур.

Основные виды гидроизоляции в метрополитене:

• Обмазочная - нанесение битумных или полимерных мастик.
• Оклеечная - наклейка полимерных рулонных материалов.
• Инъекционная - заделка трещин и стыков составами.
• Бентонитовые маты - гидроизоляция высоконагруженных участков.

Важная задача гидроизоляции метро - защита на стыках и в местах ввода коммуникаций.

Особенности гидроизоляции подземных сооружений метрополитена

Гидроизоляция в условиях метрополитена имеет ряд существенных особенностей:

Высокие требования к водонепроницаемости. Гидроизоляция должна надежно защищать от фильтрации воды под большим давлением (до 5-7 атмосфер и более).

Повышенная долговечность. Срок службы гидроизоляции должен составлять не менее 50 лет в агрессивной среде подземных вод.

Высокая надежность. Отказ гидроизоляции чреват серьезными авариями, поэтому к системам гидроизоляции предъявляются повышенные требования надежности.

Агрессивность подземной среды. Гидроизоляция должна выдерживать воздействие кислых, щелочных, минерализованных вод, а также блуждающих токов от рельсовых путей.

Сложность обустройства стыков, швов, мест ввода коммуникаций, где требуются особые конструктивные решения гидроизоляции.

Требования к материалам, применяемым для гидроизоляции в метрополитене

Для обеспечения надежной защиты подземных конструкций метро от воды применяются специальные материалы, отвечающие следующим требованиям:

• Высокая водонепроницаемость, сопротивление напору воды не менее 0,5 МПа.
• Долговечность в агрессивных средах, сохранение свойств в течение не менее 50 лет эксплуатации.
• Высокая адгезия к различным минеральным и бетонным основаниям.
• Эластичность и способность перекрывать трещины в основании.
• Стойкость к истиранию, ударам, деформациям.
• Устойчивость к блуждающим токам, кислотности и щелочности подземных вод.
• Технологичность и удобство нанесения в стеснённых условиях тоннелей.

Основные материалы, удовлетворяющие этим требованиям – бентонитовые маты, полимерные рулонные мембраны, битумно-полимерные мастики.

Технологии монтажа и нанесения гидроизоляции в метрополитене

Гидроизоляционные работы в подземных условиях метрополитена имеют свою специфику. Рассмотрим основные технологии.

Устройство обмазочной изоляции. На подготовленную поверхность стен и сводов наносятся битумно-полимерные или цементные мастики толщиной до 10 мм. Требует высокой квалификации.

Монтаж рулонных материалов. Полимерная пленка или геотекстиль наклеиваются на поверхность по проекту с герметизацией стыков.

Инъектирование трещин и швов. Через шпуры под давлением закачиваются полиуретановые, акриловые и другие составы для заполнения дефектов.

Укладка готовых конструкций. Используются секции обмазочной гидроизоляции или бентонитовые маты, которые монтируются на проектные участки.

Во всех случаях очень важный этап - контроль качества выполненных гидроизоляционных работ с помощью специальных методов испытаний.

Остановлюсь более подробно на технологии устройства обмазочной гидроизоляции, поскольку это один из наиболее распространенных способов.

Последовательность выполнения обмазочной гидроизоляции:

1. Подготовка поверхности - очистка, обеспыливание, грунтование.
2. Нанесение первого слоя мастики толщиной 2-3 мм кистью или распылителем.
3. Армирование фибровыми материалами или стеклосеткой.
4. Нанесение второго слоя мастики толщиной до 5 мм.
5. Формирование галтелей в местах сопряжений поверхностей для усиления гидроизоляции.
6. Нанесение финишного слоя и заглаживание поверхности.
7. Контроль качества гидроизоляции.

Соблюдение технологии и применение качественных материалов - залог долговечной и надежной обмазочной гидроизоляции.

Устранение активных течей

При появлении сильных течей через трещины или швы применяются быстродействующие материалы:

• Быстросхватывающиеся цементные смеси. Заделываются активные течи, после чего выполняется основная гидроизоляция.
• Полиуретановые пены. Образуют плотный эластичный материал, мгновенно прекращая поступление воды.
• Обратные фильтры (смоляные компаунды). Устанавливаются в скважины для предотвращения потока воды.
• Гидропломбы. Расширяющиеся резиновые изделия разных форм для быстрой локализации течи.
• Инъекционные акриловые составы. Быстро схватываются и заполняют зоны фильтрации воды.

Применение таких материалов позволяет оперативно остановить фильтрацию воды и приступить к выполнению постоянной гидроизоляции.

Решения для гидроизоляции стыков и примыканий в метрополитене

Одна из важнейших задач при устройстве гидроизоляции в метрополитене - надежная защита мест сопряжений и примыканий:

• Деформационные швы - компенсируют подвижки конструкций, требуют установки специальных гидрошпонок или инжектирования составов.
• Места ввода коммуникаций - применяются различные уплотнения, манжеты, герметики для защиты от фильтрации воды.
• Сопряжения тоннельных блоков - устраивается внутренняя замоноличенная гидроизоляция стыков на всю толщину конструкции.
• Вводы лестничных сходов, лифтов, шахт - выполняются усиленные гидроизоляционные мероприятия в зоне примыкания к тоннелю.

Тщательная гидроизоляция стыков и сопряжений конструкций позволяет исключить основные источники возможных течей.

Для гидроизоляции деформационных швов часто применяются специальные гидрошпонки - водонабухающие резиновые профили. Они устанавливаются в расширенный шов с последующим заливом бетоном. Гидрошпонки набухают при контакте с водой, надежно заполняя шов и препятствуя инфильтрации.

В местах ввода инженерных коммуникаций устанавливаются специальные гидроизоляционные манжеты с фланцами, которые крепятся к трубе и к конструкции тоннеля. Пространство между манжетой и трубой заполняется эластичным герметиком или инъекционными смолами.

Для гидроизоляции сопряжений тоннельных блоков применяют внутренние гидрошпонки и обмазочную гидроизоляцию по всей толщине конструкции в зоне стыка.

Системы мониторинга и восстановления гидроизоляции в метрополитене

Для обеспечения долговечности гидроизоляции подземных сооружений метро применяются специальные системы:

• Мониторинг состояния изоляции с помощью сети датчиков протечек, регулярных осмотров.
• Локальный ремонт повреждённых участков инъектированием полимерных смол или установкой заплат из рулонных материалов.
• Восстановление эксплуатационных свойств старых обмазок нанесением дополнительных изоляционных слоёв.
• Аварийная ликвидация течей с помощью быстросхватывающихся составов и обратных фильтров.
• Усиление гидроизоляции на наиболее нагруженных участках установкой дополнительных гидрошпонок, инъектированием трещин и добавлением изоляционных слоёв.

Комплексный подход к восстановлению и усилению гидроизоляции позволяет значительно продлить срок её службы.

Инновационные технологии гидроизоляции, применяемые в метрополитене.

В последние годы для повышения долговечности и надежности гидроизоляции подземных сооружений применяются новые перспективные материалы и методы:

• Высокоэластичные полимерные мембраны нового поколения, сочетающие высокую прочность и способность к "самозаживлению" микротрещин.
• Наномодифицированные битумно-полимерные мастики с улучшенными проникающими и адгезионными свойствами.
• Активные инъекционные составы на основе современных геле- и акрилатных смол с расширением в трещинах.
• Композитные материалы, объединяющие лучшие свойства полимеров и бентонитовых глин.
• Роботизированные комплексы для автоматизации гидроизоляционных работ.

Применение инновационных технологий позволит на порядок увеличить срок службы и надежность гидроизоляции метрополитена.

В качестве еще одного перспективного направления для усиления гидроизоляции подземных сооружений можно отметить применение самовосстанавливающихся материалов.

Особенность таких материалов в том, что они способны самостоятельно "залечивать" микротрещины и другие небольшие повреждения своей структуры, возникающие со временем под воздействием внешних факторов. Это значительно увеличивает долговечность гидроизоляционного покрытия.

В качестве самовосстанавливающихся могут использоваться специальные полимербитумные вяжущие, модифицированные полиуретановые и эпоксидные смолы. Они наносятся на подготовленную поверхность тоннелей и станций метро в несколько слоев.

Применение этих инновационный материалов в комплексе с традиционными методами позволит существенно увеличить межремонтный срок службы гидроизоляции и снизить эксплуатационные затраты.

В качестве заключения можно отметить следующее:

• Гидроизоляция является одним из важнейших элементов подземных конструкций метрополитена, обеспечивающим их долговечность и безопасную эксплуатацию.
• Современные материалы и технологии позволяют создавать высокоэффективную и долговечную гидроизоляцию при строительстве и реконструкции метро.
• Особое внимание необходимо уделять надежной гидроизоляции стыков, сопряжений, мест ввода коммуникаций.
• Перспективным направлением является применение инновационных самовосстанавливающихся материалов и автоматизация процессов.
• Комплексный подход к восстановлению и мониторингу позволяет значительно продлить срок службы гидроизоляции.