上海江灣體育場看臺防水修復工程的方案設計

【資料簡介】

　　[摘要]本文從上海江灣體育場看臺防水現(xiàn)狀及修復目標，提出了工程防水、修復原則，比較了不同防水修復方案的優(yōu)缺點，并論述了具體優(yōu)選的防水修復方案及所選用的材料。
　　
　　[關鍵詞]江灣體育場，防水、修復、方案
　　
　　1前言
　　
　　江灣體育場位于上海市楊浦區(qū)五角場區(qū)域，是市重點規(guī)劃開發(fā)的中心區(qū)域之一，地理位置相當*。工程始建于上世紀30年代初期。江灣體育館看臺建成后投入使用已有70余年歷史，雖經(jīng)歷年多次整修，仍因其建筑風格*，紅磚砌體與色彩、紋理陳舊的看臺相得益彰，成為現(xiàn)代人認識歷史、回顧歷史和牢記歷史的的一個文物保護場所。現(xiàn)為上海市文物保護建筑。隨著時間的推移、時代的變遷，江灣體育場時至今日已是滿目瘡痍。年久失修，體育場看臺、結(jié)構(gòu)等部位需要進行防水、加固、修復。工程修復方案設計者、文物保護專家以及本項目投標者均認為：場館的防水處理和修復迫不得已，但修復工程一定要尊重歷史，保護文物，做到“修舊如舊”。
　　
　　根據(jù)上海市體育局、上海市文物管理局及相關部門的指示意見，擬將江灣體育場改建為集運動、休閑、商業(yè)、娛樂于一體的多功能建筑。一方面要求修繕后的江灣體育場能滿足各項新的使用功能，另一方面又要求能保留原有風貌，體現(xiàn)文物建筑的歷史風味與價值。
　　
　　根據(jù)工程所確定的“修舊如舊”、“可逆性”的修復原則，本文從體育場看臺防水現(xiàn)狀，比較了不同防水修復方案的優(yōu)缺點，并論述了優(yōu)選的防水修復方案及材料。
　　
　　2上海江灣體育場看臺防水現(xiàn)狀
　　
　　經(jīng)勘查，上海江灣體育場其看臺結(jié)構(gòu)為：看臺主體由預制鋼筋混凝土構(gòu)件組成，看臺表面為水泥砂漿保護層。
　　
　　由于年久失修，看臺破損嚴重，具體表現(xiàn)為：
　　
　　?表面水泥砂漿保護層多處空鼓、多處開裂，且部分已經(jīng)脫落，未脫落部分的表層“脫砂”現(xiàn)象嚴重；
　　
　　?伸縮縫的鐵皮蓋板已銹蝕嚴重，伸縮縫的防水功能已部分失效；
　　
　　?看臺間矮墻已遭破壞，暴露出來的鋼筋混凝土表面亦存在風化現(xiàn)象，有的局部已露出鋼筋，并有多處明顯裂縫；
　　
　　?zui上層看臺與外墻交接處多處開裂，局部開裂寬度達到4-5毫米之多；
　　
　　?看臺通道踏步因混凝土遭破壞而導致金屬防滑條斷裂脫落；
　　
　　?看臺下側(cè)面大面積滲漏，局部相當嚴重，且表面粉刷層已脫落，周邊已發(fā)霉，除掉粉刷層可以看見明顯的裂縫及裸露的鋼筋。
　　
　　3防水修復原則與目標
　　
　　根據(jù)上海五角場城區(qū)規(guī)劃，上海市體育局、文管局及相關部門的指示意見，擬將江灣體育場改建為集運動、休閑、商業(yè)、娛樂于一體的多功能建筑。一方面要求修繕后的江灣體育場能滿足各項新的使用功能，另一方面又要求能保留原有風貌，體現(xiàn)文物建筑的歷史風味。
　　
　　充分考慮江灣體育場作為市級文物保護建筑，根據(jù)江灣體育場的看臺質(zhì)量現(xiàn)狀與工程防水的需求，并會同設計方、文物保護工作者、工程甲方和施工方、監(jiān)理方的意見，制定了如下的修復基本原則：
　　
　　1）堅持“修舊如舊”的文物保護原則，修復后保持體育場原來的風格，包括如結(jié)構(gòu)形式、顏色、紋理等局部特征。
　　
　　2）堅持防水與修復并舉的原則，將防水與保護層修復結(jié)合起來，使防水與結(jié)構(gòu)同壽命。
　　
　　3）堅持“不破壞看臺現(xiàn)狀、保證工程可恢復到原狀的可逆性”原則，多道防水分層施工的臨時保護性施工方案。
　　
　　但是具體采用何種措施才能實現(xiàn)既對主體結(jié)構(gòu)進行加強、提高防水性，同時又具充分考慮江灣體育場作為市級文物保護建筑，根據(jù)江灣體育場的看臺質(zhì)量現(xiàn)狀與工程防水的需求，對看臺防水修復工程提出如下的修復目標：
　　
　　1、修復后的看臺外觀色澤一致，不僅恢復原貌，保持顏色的*性，而且消除原看臺中色澤不均、凹凸不平等缺陷；
　　
　　2、修復后看臺必須滿足未來各項功能的需求，保證正常服役壽命。
　　
　　采用多重防水措施，大幅度看臺面層的防水效果與防水壽命。
　　
　　3、防水修復工程對現(xiàn)在看臺無破壞，保證工程具有可逆性，當拆去工程時，可恢復原貌。
　　
　　4不同防水修復方案的比較
　　
　　江灣體育場看臺防水修復方案中，必須解決如下難題：一是處理后的看臺表面必須保證“修舊如舊”的效果問題；二是必須處理看臺結(jié)構(gòu)層與保護層的防水問題；三是設計中必須考慮到將來看臺結(jié)構(gòu)裂縫加劇、保護層繼續(xù)空鼓、保護層被破壞而導致的防水失效問題。針對目前江灣體育場看臺的防水、滲透現(xiàn)狀，各公司提出不同的防水修復方案，包括壓力灌漿法、噴涂有機防水液法、鋪設防水卷材法、現(xiàn)將不同方案比較如下：
　　
　　4.1壓力灌漿修復方案
　　
　　對于壓力灌漿修復方案，從防水效果、施工可操作性、加固、修復等方面來看均不可取。主要表現(xiàn)在：
　　
　　4.1.1防水效果無法保證
　　
　　壓力灌漿主要通過壓力將一定粘度的漿液注入混凝土內(nèi)部孔隙或裂縫中，起到防水、加固作用的。在本項目中，因看臺結(jié)構(gòu)層與砂漿層空鼓較多，如需將漿液注入結(jié)構(gòu)層，因保護層承*巨大漿液壓力而起拱、甚至破壞，當漿液壓力過小時，漿液無法滲入混凝土結(jié)構(gòu)中，無法修復內(nèi)部結(jié)構(gòu)裂縫。另外，因看臺結(jié)構(gòu)老化容易變形、保護層隨時可能出現(xiàn)新的空鼓、周邊新開工項目樁基的施工、看臺上活荷載的不規(guī)則變化，容易導致看臺結(jié)構(gòu)及保護層的開裂、保護層的破壞及空鼓等變形，而產(chǎn)生新的微裂紋，也無法保證防水效果。因此，注漿無法保證結(jié)構(gòu)層、砂漿保護層的防水效果。
　　
　　4.1.2無法對結(jié)構(gòu)進行加固
　　
　　前面提到，為了保護看臺原有砂漿保護層不被破壞，壓力注漿必須采用低壓力，漿液無法壓入結(jié)構(gòu)層，也無法對結(jié)構(gòu)進行加固補強。
　　
　　4.1.3現(xiàn)場施工不具有可操作性
　　
　　因看臺砂漿層空鼓較多，且分布在整個看臺，對同一區(qū)域灌漿，可能因砂漿保護層破損的程度不易，在相同的壓力下，便會發(fā)生起拱、甚至破壞，有時會發(fā)生漏漿。因此，在現(xiàn)場施工，根本不具有可操作性。
　　
　　4.1.4無法修復看臺表面
　　
　　壓力灌漿必須要在看臺表面鑿許多不同的小孔，即使達到防水效果，因壓力灌漿而下來的許多灌漿孔，不僅無法修復，而且將使得看臺變得更加千瘡百孔。
　　
　　4.1.5壓力灌漿費用高
　　
　　采用壓力灌漿修復方案，原材料、施工成本較高，在經(jīng)濟上也不可行。
　　
　　4.2噴涂有機防水液方案
　　
　　噴涂有機防水液的方案盡管具有一定的防水效果，但更不可取，主要原因如下：
　　
　　4.2.1僅起表層防水作用，且不能保證防水效果
　　
　　有機防水液，如永凝液、科密水等主要作用機理是噴涂在混凝土結(jié)構(gòu)表面，通過與混凝土表層不同水泥水化產(chǎn)物發(fā)生反應，而起到憎水防水作用。前面已經(jīng)分析過，原有的砂漿保護層已經(jīng)嚴重老化，其中水泥已經(jīng)*失去活性，因此，其防水效果將會大大減弱。且其主要其表層防水作用，根本無法起到結(jié)構(gòu)防水作用，同時因砂漿保護層的空鼓、開裂等因素，使得防水效果根本無法保證。
　　
　　4.2.2無法結(jié)構(gòu)補強、加固
　　
　　因僅是噴涂一層有機液體，對看臺主體結(jié)構(gòu)根本起不到結(jié)構(gòu)補強、加固等作用。
　　
　　4.2.3無法修復砂漿保護層
　　
　　有機防水液也無法修復砂漿保護層。從這幾個方面來看，噴涂有機防水液防水修復方案根本不可取。
　　
　　4.3鋪設防水卷材方案
　　
　　卷材防水施工方案在防水、修復、可逆性方面具有一定優(yōu)勢，但在結(jié)構(gòu)荷載、防水效果、使用方面、恢復原貌方面等存在一定的問題，主要在于：
　　
　　4.3.1結(jié)構(gòu)方面
　　
　　砂漿保護層加重了結(jié)構(gòu)的負載，大大降低現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性?，F(xiàn)有的結(jié)構(gòu)本身安全系數(shù)遠低于現(xiàn)代建筑。如果砂漿保護層太厚，保護層自身重量加大，則對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與安全性不利。如保護層太薄，則壓不住卷材。對結(jié)構(gòu)的保護不夠。江灣體育場看臺保護層砂漿多處開裂、空鼓、甚至脫落，導致部分鋼筋銹蝕及混凝土碳化。如果采用在表面鋪貼防水卷材進行防水處理，由于卷材容易空鼓，鋼筋仍然有可能因雨水而繼續(xù)銹蝕、混凝土因空氣而繼續(xù)碳化、老化而破壞。
　　
　　4.3.2防水方面
　　
　　因原砂漿保護層空鼓比較嚴重，且空鼓的地方比較分散，使得卷材與砂漿基層的粘結(jié)無法牢固，尤其采用點鋪法鋪貼卷材。防水效果也無從保證，根本達不到預期的防水效果。卷材容易受拔風現(xiàn)象的影響。因為看臺面積大，卷材與基層粘接不牢，因此容易出現(xiàn)拔風現(xiàn)象，從而導致防水失效。不能保證好的防水效果。如果采用點粘法施工，因為施工面積大、卷材未能貼實，整個防水層如一張大的油布覆蓋，一旦卷材的某個部位被破壞，雨水可在卷材與基層之間隨意流動，有結(jié)構(gòu)裂縫或結(jié)構(gòu)層較弱的地方就可能滲漏。
　　
　　4.3.3使用方面
　　
　　防水卷材施工方案根本無法保證、滿足未來的使用功能。從目前的砂漿保護層現(xiàn)狀來看，因砂漿層空鼓多且分散，卷材又是有機柔性防水材料，而施工在防水卷材上面的砂漿層又是剛性防水層，因此，zui終將形成“三明治”，很容易形成錯層，即使是的卷材也容易斷裂、砂漿層容易破壞。無法滿足基本的使用功能。
　　
　　4.3.4恢復原狀方面
　　
　　本選用卷材施工方案的目的是為了有效地保護體育場看臺原有風貌。設想若干年后，除去卷材后，仍可保持原砂漿保護層風貌，實際上，這是很難做不到的。
　　
　　1．卷材的粘接對基層有一定的破壞。卷材施工后，難以撕掉表面的卷材防水層，更難以清理粘貼在現(xiàn)有表面的粘貼物，且在撕掉卷材的同時也會將原有的砂漿保護層（特別是現(xiàn)在已空鼓、松動、起殼、開裂的地方）破壞掉。
　　
　　2、表面現(xiàn)狀難以維持。
　　
　　原看臺表面的的空鼓、起殼等情況未能處理，意味著卷材層上的古色砂漿也隨之空鼓、起殼。特別是臺階、女兒墻立面部分的砂漿容易脫落。
　　
　　另外，從卷材易老化、耐久性差，工程的耐久性、經(jīng)濟性來看，采用卷材施工方案都是達不到的。
　　
　　5多重防水修復優(yōu)化方案
　　
　　從不同的防水修復方案比較來看，單一的防水修復方案是遠不能滿足工程的需求。從看臺防水、使用、文物保護、修復原則等多方面綜合考慮，zui終提出了多重防水修復優(yōu)化方案：基層預處理→面層硅烷防水處理→玻璃纖維布隔離層→水泥基聚合物防水涂膜層→超薄復古防水砂漿→面層硅烷防水處理等措施的防水方案。本方案不僅具備良好的防水效果、滿足今后使用功能，而且具有較好的施工可逆性，對文物損壞zui小，zui大程度保護原有文物等特點。
　　
　　5.1看臺防水維修施工方案
　　
　　5.1.1看臺表面處理
　　
　　1）清理表面層的灰塵和返砂部分；
　　
　　采用機械打磨干凈表面的灰塵與返砂部分，查找并標示較大的裂縫。
　　
　　2）裂縫處理方法：
　　
　　（1）清理裂縫中的殘留物質(zhì)；
　　
　　（2）用滲透結(jié)晶型防水材料填縫；
　　
　　（3）刷漿：稍微用水灑濕填縫的表面，然后在所修復的區(qū)域上再涂一道滲透結(jié)晶型防水材料灰漿（向裂縫的周邊各延長5cm刷漿）。
　　
　　3）缺損、剝落部分的復原修復；
　　
　?。?）配制與缺損部位周邊相近的古色砂漿進行補平；
　　
　　（2）對修補的古色砂漿進行養(yǎng)護。
　　
　　5.1.2面層滲透材料的防水處理
　　
　　設計使用的滲透防水材料為單組分硅氧烷滲透劑，有斥水、隔離和界面作用。
　　
　　1）清理基層表面的浮塵、油污、霉、污物及不清潔的礦物材料；
　　
　　2）保證基面表面干燥；
　　
　　3）涂刷硅氧烷滲透防水劑。
　　
　　5.1.3耐堿玻璃纖維隔離層的施工
　　
　　1）采用多孔玻璃纖維布作隔離、粘結(jié)層；
　　
　　2）用文物修復粘結(jié)劑將纖維布粘結(jié)在基層上（粘結(jié)劑對基層無損壞作用且清潔方便）；
　　
　　3）纖維布搭接寬約10cm，且用膠粘接；
　　
　　5.1.4聚合物水泥基防水涂膜層
　　
　　1）采用聚合物水泥基防水材料將金屬壓條上、下口進行密封；
　　
　　2）涂刷*遍聚合物水泥基防水涂膜層；
　　
　　3）在陰、陽角處鋪設玻纖網(wǎng)格布，增強陰、陽角抗拉伸強度；
　　
　　4）涂刷第二編聚合物水泥基防水涂膜層；
　　
　　5）聚合物水泥基防水涂膜層與金屬壓條能緊密結(jié)合。
　　
　　5.1.5超薄復古防水砂漿的施工
　　
　　在聚合物防水涂膜層上施工一層超薄高強復古砂漿保護層，復古砂漿保護層中摻入水泥基滲透結(jié)晶型砂漿防水劑，使超薄復古砂漿保護層具有良好的耐磨、柔性、抗裂、防水及高強等功能。
　　
　　為了達到“修舊如舊”的效果，通過特殊材料和工藝，使面層砂漿的結(jié)構(gòu)、色彩及質(zhì)感基本保持修復前的原貌，從而與場館整體結(jié)構(gòu)構(gòu)造和風格保持協(xié)調(diào)一致。根據(jù)江灣體育館原有看臺表層砂漿層層的色彩、質(zhì)感及紋理，配制了具有相同色彩、紋理的復古砂漿，其耐老化性和色彩持久性優(yōu)良。并與原有色彩、質(zhì)感和紋理相同，同時又添加了抗?jié)B、抗裂等特殊組份，必將使江灣體育館看臺面層的修復不僅達到“修舊如舊”的效果，而且使用更加持久。
　　
　　5.1.6砂漿層硅烷防水處理
　　
　　采用單組分硅氧烷滲透防水劑，具有良好的滲透、防水、斥水、隔離作用。
　　
　　1）清理復古砂漿表面的浮塵、油污、霉、污物及不清潔的材料；
　　
　　2）保證基面表面干燥；
　　
　　3）涂刷硅氧烷滲透防水劑。
　　
　　5.2本方案的主要特點
　　
　　1、看臺防水修復后的砂漿保護層超薄，總厚度不超過1cm?？纱蟠鬁p小增加結(jié)構(gòu)的自重，提高結(jié)構(gòu)的安全性可靠度。
　　
　　2、具有良好的使用防水效果，本方案采用多重防水施工工藝，充分保證了良好的防水效果。
　　
　　3、本防水修復方案具有較好的可逆性。保證在鏟除附加防水修復層后，對看臺的結(jié)構(gòu)、外觀、質(zhì)地等沒有任何影響。施工方案對看臺的影響降低到zui小程度。
　　
　　4、的細節(jié)節(jié)點的處理工藝，如陰陽角的處理工藝與措施，充分保證了修復后的看臺使用功能。
　　
　　5、砂漿保護層的施工方法，可大大提高看臺的使用功能、使用壽命。
　　
　　6、本工程的防水修復方案，能較大程度的降低工程造價。
　　
　　6結(jié)語
　　
　　上海市江灣體育場修復工程是上海市重點文物保護工程之一，通過提出的防水修復方案的施工，不僅使修復后的江灣體育場滿足各項新的使用功能，同時，又充分堅持了上海市文物管理局提出的“修舊如舊”、“可逆性”的文物保護原則。使得上海江灣體育場既保留原有風貌，又體現(xiàn)文物建筑的歷史風味與價值。
　　
　　1．*土木工程材料教育部重點實驗室（同濟大學），上海200092；
　　
　　2．上海安濟建筑工程有限公司，上海200032
　　
　　3.上海市文物管理委員會地面文物管理處，上海200001）