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【海外防水】纽约世贸中心“9·11惨案”纪念馆喷泉的防水施工

 Mix杨林 2016-04-09


   北美最大的人造瀑布——纽约世贸中心瀑布在设计的时候遇到了诸多问题。不仅仅是在世界上最大城市的市中心建一个大型建筑需要面对的许多日常问题,这个项目本身也有许多特殊性。当美国人民还在为“9·11惨案”哀悼的时候,为遇难者设计、建造一个纪念馆已经被提上日程。在一个冠名为“倒影虚空”的大型设计竞赛中,建筑师迈克·阿拉德和皮特·沃克的设计最终脱颖而出,成功中标。

  这个约16 187 m2的纪念馆包括一个广场和两个大型喷泉,喷泉的位置正是原双子塔楼的塔基处,见图1。每个喷泉水池大约占地4 047 m2,水向下倾泻约9 m后到达第一个平台(上池),然后再向下倾泻约 6.5 m,到达水池中央(下池)。喷泉周围是一个约48 562 m2的公园,可以提供一个宁静的环境,而当游客接近喷泉的时候,就会被笼罩在巨大的瀑布声响中。


(图1 世贸中心纪念公园和喷泉俯瞰)

  世贸中心地区空间非常有限,喷泉下面是一个地下博物馆,而且还有连接曼哈顿和新泽西的轨道列车和1~4号楼的配套设施,保证这些设施不受渗水侵扰是一项挑战,所以该项目的防水非常重要,需要高性能的防水材料和专业的设计、施工团队。

  Davis Brody Bond 建筑公司就该项目的防水事宜向WJE公司进行了咨询。设计团队对项目的复杂细节和极端环境给予了充分考虑。大多数的防水材料可以使结构不透水,但是存在许多物理和化学方面的缺陷,这些缺陷可能和其暴露的环境有关,比如环境中含有的紫外线、化学物质或者需要承受车辆碾压等;许多传统防水材料在施工温度方面也有限制;还有一些防水材料不适合用于浸水环境或者有积水的地方。找到一种可以适应所有上述条件的防水材料也是一项挑战。

  最终,该项目选用了一种可在极端环境下使用的双组分沥青改性聚氨酯防水涂料,并制定了一套防水规范。该防水涂料具备多种优良性能,包括抗紫外性、在温暖及寒冷的环境下均可快速固化、耐化学介质、耐磨,并且获得了可应用于饮用水的批文。这些对该项目防水工程的成功至关重要。为了将失败风险降到最低,在选材阶段也对其他非材料因素进行了评估,这些因素包括可靠的工程业绩、高水平的现场技术支持、类似或者要求更高的项目经验。最终该项目选用的防水产品为CIM公司生产的“泥铲”级聚氨酯防水涂料:CIM 1061 和CIM 1000。

  根据施工进度要求,防水施工要在冬季末开始,而且在施工时防水层直接暴露在外。在施工时,为了避免有大量工程车辆经过区域的防水层遭到破坏,在防水层上做了一层集料表面和两层保护板进行保护。

  防水施工是由当地的承包商KJC防水公司来做的。KJC防水公司对该项目选定的这种防水材料的施工经验也很有限。为了增加对该防水材料的认知,并确保施工技术正确,KJC防水公司派出了几位参与该项目的员工到材料生产厂家接受培训;设计团队的一些成员也参加了培训。

  KJC防水公司在该项目上花费了超过18个月的时间来完成防水施工,包括用于广场防水的热熔橡胶改性沥青以及用于喷泉水池的聚氨酯防水涂料的施工。

  整个项目的防水施工全部手工完成,使用了刮刷器、小铲子及辊子。项目组认为这些方法是成功施工的最有效方式。当然,聚氨酯防水涂料也可以采用喷涂施工,但对聚氨酯防水涂料进行无气喷涂时,会在空气中产生悬浮颗粒,这对附近的工人和项目周边的居民有很大的危害,而且喷涂设备在低于冰点的温度下也很难操作和维护。另外,喷涂设备最大的好处是在立面和顶面施工时比较方便,但这两个喷泉只有很少的立面需要做防水,而顶面几乎没有。

  由于基层、施工条件及通道的不同,在整个施工过程中,运用了不同的基层处理方式,采用手动和电动工具进行基层打磨、喷砂、抛丸及喷水清理。混凝土表面轮廓粗糙度需达到ICRI CSP 4~6,国际混凝土维修协会制定的混凝土表面粗糙度,相当于轻到中度的粗糙。钢制表面清洁度需等同SSPC SP-10(美国防护涂料协会出版的表面处理指导方针,是对钢制表面清洁度的要求),要求没有铁屑、松散物质、涂料,并且残留物不能超过5%。

  实际上,防水施工在纪念水池建好之前就已经开始了。2005年,首先开始为消防蓄水池做防水。纪念水池的建造用了几年时间,到2009年5月,防水工作才得以正式开始。KJC防水公司首先从北池的最低部分(下池)开始施工防水层,采用“泥铲”级产品进行墙面防水,地面选用自流平产品。根据规范要求,防水层干燥后要达到3 mm厚。施工完毕后经验收确认,北池的下池部分所有表面防水层平均厚度约为3.8 mm。

  KJC防水公司接着开始水池主要部分(上池)墙面及地面的防水施工。首先,为上池墙面底部1.2 m的部分涂一层“泥铲”级产品,并且向地面延伸30.5~46.0 cm,最终和地面所用的自流平产品相连接;然后,对顶部墙面进行防水密封处理。地面包括一些大的、开放的水平空间,其中一部分是用预浇制混凝土板建造的。混凝土板地面有接缝,在涂覆3 mm厚防水涂料之前需要对这些接缝进行特殊处理:首先,采用自流平产品和“泥铲”级产品嵌填接缝,然后再进行整个地面的涂覆;地面被划成网格,每个网格中防水涂料的用量约为18.9 L,这样可以确保3 mm的最低厚度要求。聚氨酯防水涂料是通过刮涂的方式施工的,每天的施工量约达到3 000 m长,当然这也取决于施工通道是否畅通。

  经过一个晚上,这种双组分聚氨酯防水涂料固化后形成一层强韧、耐久、有弹性的防水层。第2天,工人们可以在已完成的防水层上工作,而且其他材料也可以被移到防水层上,以腾出空间。堆放在防水层上的材料包括保温材料以及大理石板,这些大理石板最终会作为水池的表面材料被铺设到防水层上,其重量不会损坏聚氨酯防水涂层。

  上述大理石板是通过几千个支架固定在墙面上的,而这些支架又只能在防水层施工完成后再进行安装,所以项目组面临的最大挑战之一就是如何对这些支架的四周进行密封。首先要将每个支架四周的防水层刮掉5~7.6 cm,然后涂上粘合增强剂,最后用可以填缝的“泥铲”级产品进行填缝密封。

  防水施工的最后部分是水池的顶部。水池的顶部有一个写有“9·11惨案”所有遇难者名字的金属板,防水层铺设在金属板下面水槽的里侧,并且沿水池里侧墙面向下延伸1.2 m。水槽内装有可调节的不锈钢挡水板,用它来形成一个不间断的瀑布,使其落入水池的上池。防水施工完成后,挡水板要能够进行调节,以调整瀑布的外观和形状。为了将从混凝土到不锈钢,再从不锈钢到水池里侧的混凝土形成一个无缝的密封整体,除了正常的防水施工外,还采用了Situra公司的预制接头。CIM公司测试了防水材料与接头材料的相容性,并且对伸缩接头的设计提供了帮助,伸缩接头是由几层防水层、织物增强层和预制接头系统组成的。

  挡水板对面、水槽外侧的防水材料需采用和纪念公园一样的热熔橡胶改性沥青防水材料。这里用到了一个多层细节构造,包括喷泉防水、没有固化的氯丁橡胶和热熔橡胶。这个特殊的细节处理包含了多层防水,以确保这个关键接头部位的防水效果(图2)。


(图2 喷泉周围与水池的防水连为一体)

  其他细节,比如贯穿件、排水管及导水管的接头都尽量减到了最少。除了上水管和排水管,喷泉内所有其他的贯穿件都高于水池的水面。贯穿件安装在水面上方后,向下延伸到需要的地方,并由刻有遇难者名字的护墙和石制外墙进行遮盖。当贯穿件安装在水面下时,会用到“泥铲”级聚氨酯防水涂料产品,形成一个自封口的密封层来防止水侵入到这些区域(图3)。


(图3 喷泉水池细部防水)

  南池的施工和北池完全一样。在整个施工过程中,在不同的季节中,防水层都被暴露在外,防水施工的温度范围也较大。该项目的防水施工由设计团队、生产商和全职第三方检测公司进行紧密监控。为了确保防水的整体性和零渗漏,在整个项目进程中,用到了多种检测技术:喷泉立式墙面采用高压测试法进行测试,水平地面采用低压法测试,并且进行了全方位的外观检测。

  防水过早失效的最大原因就是粘贴不牢。为了确保防水层与基层的粘结强度不小于27 MPa,在防水施工的整个过程中都进行了现场粘结性能测试,并且大多数情况下测得的粘结强度远远超过最低要求;一旦发现防水涂层出现问题,就会在施工过程中及时修复。

  所有的防水工作需要在2011年年初结束,以便喷泉的其他工作能在“9.11事件”10周年纪念日前完工。最终,防水承包商在2011年春天顺利完成了喷泉的防水施工,纪念仪式在2011年9月11日如期举行。这时,最早做防水的部分已经接近10年,水池许多部位的防水也超过了5年,但都没有出现漏水事故,有望实现设计时预期的终身不漏。


声明:

  本文为原创文章,原文刊登在《中国建筑防水》杂志2015年第8期,由张军摘译自Interface No.2,2015。

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