地铁暗挖工程全封闭防水施工技术

　　摘 要：本文对地铁暗挖工程全封闭防水层的防水机理、防水层结构设计、防水施工工艺、防水层的保护、防水施工管理等进行综述。

　　关键词：地铁暗挖;全封闭防水;防水施工

　　地铁工程一般采用暗挖法施工，其防水设计等级较高，车站为一级，区间为二级。地下车站中的乘客流量大，金属设备繁多，要求达到绝对不渗不漏，其防水是以“防、截、排、堵相结合，因地制宜，综合治理”为指导原则。

　　地铁车站大多采用了复合式衬砌结构，防水一般共设三道防线，第一道是初期支护加背后注浆，第二道是封闭防水层，第三道是二次衬砌，并对施工缝、变形缝等作专门处理。地铁车站结构复杂，节点多，防水施工不能一次性完成，必须多次施工封闭成型，防水施工质量存在大量隐患。因此，为提高复合式衬砌防水的可靠性，非常有必要选用合适的防水层(缓冲层)材料、适当的防水层结构设计以及严格的防水施工工艺，加强防水施工管理、控制。

　　一 防水施工机理及防水层结构设计

　　1.1 防水施工机理

　　复合式衬砌防水主要依靠全封闭的防水层和二次衬砌混凝土，两者相互依赖，缺一不可。二次衬砌防水混凝土在硬化过程中，内部存在着温度应力和收缩应力，这些应力的存在会使防水混凝土产生变形;而初支混凝土表面粗糙、凹凸不平，必然会对二次衬砌混凝土产生相当大的约束力，阻止其变形，于是就产生了拉应力。当拉应力大于二次衬砌混凝土抗拉强度时，混凝土即被拉裂，特别是在隧道起拱线应力集中区产生的裂缝最多。如果设法消除或减弱初期支护喷射混凝土对二次衬砌混凝土的约束，使其自由变形或约束力减小，所产生的拉应力小于混凝土的抗拉强度，二次衬砌混凝土就不会产生裂缝。因此封闭的防水层多选用不透水、表面光滑的塑料片材，它不仅起到防水作用，而且还能隔离、润滑初支喷射混凝土和二次衬砌混凝土，减少二次衬砌混凝土的开裂。

　　1.2 防水层结构设计

　　为说明防水层设计本文以地铁东单车站防水结构设计为例：

　　地铁东单车站设计衬砌为复合式衬砌，在初期支护与二次衬砌之间设全封闭柔性防水层，初期支护为C20早强喷射混凝土，二次衬砌为C30防水混凝土，抗渗等级为S8。柔性防水层采用两种防水板，车站主体采用1.2mm厚的ECB防水板，出入口、风道工程采用0 .8mm厚的EVA 防水板，缓冲垫层均为4mm 厚的聚乙烯(PE)泡沫塑料板。

　　1.2.1 早强喷射混凝土材料要求

　　(1) 水泥为≥425号的普通硅酸盐水泥，含碱量≤0. 6 %;

　　(2) 砂宜采用中砂，含泥量≤3 %;

　　(3) 石子最大粒径≤40mm，并满足泵送和钢筋净间距要求，含泥量≤1%，吸水率≤1.5%;

　　(4) 外加剂为UEA膨胀剂，掺量由限制膨胀μ= 0.5%来确定;

　　(5) 水为无侵蚀性洁净水。

　　1.2.2 早强喷射混凝土配合比设计

　　(1) 防水混凝土配合比必须经试验确定，其抗渗等级应比设计要求提高0.2MPa;

　　(2) 每立方混凝土的水泥用量≥320kg(包括UEA 膨胀剂);水灰比宜为0.55;

　　(3) 砂率为35%～40%，灰砂比为(1∶2. 5);

　　(4) 坍落度为180～210mm;

　　(5) 为提高混凝土的和易性，减少水灰比，适当掺入高效减水剂，掺量控制在水泥用量的0.8 %;为了降低混凝土水化热可适当惨入粉煤灰。

　　1.2.3 灌注当边墙混凝土灌注高度>2m时，应采用串筒、溜槽，采用插入式振捣器，振捣时间为10～20s，并以混凝土开始泛浆或不冒气泡为准。每层浇注厚度≤300mm，振捣器插入下层混凝土≥50mm，移距不大于作用半径1倍。当浇注拱部混凝土时，应在两侧模板上预留浇注窗口，两侧水平均匀灌注。采用表面振动器，每次浇注厚度为200mm ，移距应与已浇注混凝土搭接100mm.

　　1.2.4 运输地铁隧道结构混凝土采用商品混凝土，混凝土输送车运输，泵送灌注。由于受到交通管制的影响，地铁混凝土浇注施工一般在夜间进行，而且一次性浇注方量较大，泵管通过竖井垂直运输，弯头较多，运输距离一般较远，因此混凝土输送泵管应采用高压管，其接头应严密不漏气。在泵送前应先打一盘与灌注混凝土灰砂比相同的砂浆，一者湿润管路，二者检验管接头是否漏气。

　　搅拌站至工地一般距离较远，运输时间较长，混凝土的和易性将发生很大变化，从罐车向泵的料仓卸料前，应将罐车反转3～5min，使罐内混凝土再次搅拌均匀。如果和易性仍不能满足泵送要求，可以适量掺入同品种的高效减水剂溶液，但应严禁加水。

　　二 防水施工工艺要点

　　2.1缓冲层处理

　　先在喷射混凝土隧道拱顶部位正确标出隧道纵向的中心线， 将无纺布的横向中心线与隧道纵向中心线相重合，从拱顶部开始向两侧下垂铺设;再用塑料胀管、木螺丝和热塑性塑料圆垫片将无纺布固定在喷射混凝土上，有时也可用热风塑料焊枪将无纺布热粘在基面上，翘凸处及其它必要点可进行加强固定;布设热塑性塑料圆垫片时，按照拱顶每隔 50cm、边墙每隔 100 cm、底板每隔 150 cm 的梅花形布置。缓冲层 PE 衬垫和塑料垫片的施工。

　　2.2喷射混凝土基面处理

　　喷射混凝土由于自身性质的原因，基面粗糙、凹凸不平，表面必然存在锚杆头外露等现象，会对铺设的防水层带来很大的损害，因此必须先对混凝土基面突出物进行处理。当锚杆端部外露较长时，则在末端切断时预留5mm，并在割除部位用砂浆抹成圆曲面，以免防水层被扎破，同时喷射混凝土基面平整度需满足D/L≤1/6、拱顶 D/L≤1/8(L—喷混凝土相邻两凸面间的距离;D—喷混凝土相邻两凸面与凹面之差)，方可铺设防水层。隧道遇断面变化或转弯时的阴角应抹成R≥5 cm 的圆弧。防水层施工时基面不得有明水，如有明水应采取措施封堵或引排。

　　2.3 防水板的铺设与焊接

　　首先裁剪卷材，要考虑搭接接头的预留部分;然后在隧道拱顶部位无纺布垫衬上标出隧道纵向中心线，再使防水板的横向中心线与该中心线相重合，从拱顶开始向两侧下垂铺设，边铺边与塑料圆垫片热熔焊接;铺设时要注意与喷混凝土表面凹凸不平相密贴，并不得拉得太紧，一定要留出搭接余量。用塑料热合机进行焊接材质较薄的防水膜时，还可采用反弯法进行施工。即首先将两层膜对接，然后热合焊接，当双焊缝经检查合格后，将其弯向一侧点焊在卷材上，这样可避免焊缝180°剥离。

　　三 防水层的防护

　　防水层施工完后，必须注意严加防护，否则极易被人为破坏，导致防水质量下降乃至完全失效。在没有保护层部位(如拱顶、侧墙)绑扎钢筋时，必须注意不得破坏防水层;焊接钢筋时必须在此周围用石棉水泥板进行遮挡，以免溅出火花烧坏防水层;在浇筑二衬混凝土时，振捣棒要特别注意不得接触防水层，因为由振捣棒引起的对防水层的破坏不易被发现、也不易修补。

　　四 加强施工管理工作

　　现场具体施工中要对施工质量、进度、用料、安全、工序协调等进行科学有效的控制管理，以保证防水工程的施工质量，提高工效，节约成本费用。防水施工的一般程序：基层处理→节点部位防水处理→铺贴防水卷材→节点部位检查处理→工程防水验收→试验→验收。

　　防水工程在施工前应先做样板，经检查验收合格，方可全面施工。

　　五 地铁工程防渗漏技术要点

　　5.1基面是保证防水板质量的基础和关键，不能有明水、突出物。

　　5.2施工缝中平接橡胶止水带在实际操作中很难与混凝土密贴，在浇注和振捣时容易形成空隙。建议在浇注前的端头模板上安装比止水带稍宽的普通不膨胀橡胶条，拆模后将橡胶带从混凝土中扯出，在形成凹槽内安装膨胀型止水条。

　　5.3缓冲垫层应加强其抗拉强度和伸长率，宜选用无纺或复合土工布，不仅具有反滤、隔离、排水、耐酸碱等功能，还可以形成对防水板的有效保护。

　　5.4防水板除了满足强度指标外，应重点检验其耐酸碱性和耐紫外线性，并加强对成品的保护，特别是防止电焊焊渣对防水板的破坏。喷射混凝土由于受到地下水的侵蚀以及在其中掺入了呈碱性的速凝剂，在其表面经常有碱性水渗出形成结晶体，对人体皮肤具有很强的腐蚀性，防水板施工时经常预留接头，有一部分暴露在地下潮湿的空气中，结晶水对其形成腐蚀，过一段时间再焊接，其可焊性大大降低。另外暴露在空气中的防水板应避免阳光照晒，在未封闭前应覆盖遮光。

　　5.5混凝土灌注应尽量饱满密实，填充压浆是不可缺少的堵水补救措施，不能省略和忽视。

　　5.6防水混凝土应严格执行拆模的前提条件，应考虑温度因素对混凝土裂纹的影响。

　　六 结束语

　　只有选用合适的防水层(缓冲层)材料、适当的防水层结构设计以及严格的防水施工工艺，加强防水施工管理、控制，坚持“防、截、排、堵相结合，因地制宜，综合治理”，才能提高复合式衬砌防水的可靠性。

　　【参考文献】：

　　[1]《地铁系统结构防水劣化与修缮》薛绍祖;科学出版社

　　[2]《地下铁道设计与施工》 施仲衡;陕西科学技术出版社

　　[3]《地铁工程设计与施工》 刘钊，余才高，周振强;人民交通出版社