浅谈临沂市三河口隧道工程防水体系的形成

刘景涛　赵广章

摘要：文章介绍了采用“以防为主，刚柔并济，因地制宜，综合治理”的防水原则，建立起以混凝土结构自防水为根本，以施工缝、变形缝内设钢边橡胶止水带、外贴式橡胶止水带、水泥渗透结晶，外嵌以聚氨酯SPU超强弹性防水涂料并辅以附加防水层加强防水为重点，隧道整体外包两层新型自粘聚合物改性沥青防水卷材，并辅以新施工工艺的综合防水体系，实现体、外、内三维一体的隧道综合治理防水系统。

关键词：内河隧道；防水系统；混凝土自防水；防水卷材

中图分类号：U455 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）20-0071-03

近几年来，随着城市现代化建设的不断发展，在城市道路建设中，水下隧道越来越多，究其原因是隧道能在最大限度地不影响原有城市景观、不占用更多土地资源的前提下，完成城市路网连接任务。水下隧道的施工方法很多，但在条件允许的情况下，大多采用明挖法施工，明挖法施工的优点是易于控制工程质量，节省工程投资。

目前，国内内河砂层河床中建设的大体积隧道很少，基本上没有成熟的防水体系可比较。山体公路隧道、湖底粘土层隧道、江底穿岩隧道防水技术都不太成熟，防水效果一般都不很理想，通车后均存在渗漏水现象，漏水严重的不得不封洞维修，代价巨大，往往还解决不了根本性问题。怎样解决好隧道防水，短期内迅速建立行之有效的防水体系，是隧道建设中首先要考虑的问题。

1 工程概况

临沂市三河口隧道工程是临沂市委、市政府为解决城市日益拥堵的交通问题而实施的一项重大民生工程，是连接临沂市中心城区和北城新区的重要通道。隧道起于老城区滨河路涑河桥南侧，线路呈东北走向。穿越涑河、河，向北连接北城新区电视塔以东的滨河大道，全长3.84km，其中主隧道长1.92km，标准断面宽28m，高9.2m，双向六车道，匝道段宽10m，高8.7m，单向两

车道。

该隧道属于在内河砂层河床中建设的大体积隧道，隧道外部砂层回填，水环境条件差。工程施工采用明挖法施工，具有体积大、跨汛期、工期紧等特点，隧道回填为节约成本，就地取材采用河砂回填，同时也降低了工程沉降量，对隧道主体结构有利。但其缺点是透水性强，这对隧道防水而言，恰恰是弊端。

2 隧道防水工程施工工艺

本工程设计、施工采用了“以防为主，刚柔并济，因地制宜，综合治理”的防水原则，建立起以混凝土结构自防水为根本，以施工缝、变形缝内设钢边橡胶止水带、外贴式橡胶止水带、水泥渗透结晶，外嵌以聚氨酯SPU超强弹性防水涂料并辅以附加防水层加强防水为重点，隧道整体外包两层新型自粘聚合物改性沥青防水卷材，并辅以新施工工艺的综合防水体系，实现体、外、内三维一体的隧道综合治理防水系统。

3 混凝土结构自防水

混凝土自身的致密程度和耐久性能是整个隧道工程防水的基础，因此，工程对混凝土结构的自防水提出较高

要求。

3.1 混凝土性能的设计要求

混凝土强度等级C35、抗渗等级P8，混凝土抗碳化能力，理论计算达100年，混凝土抗冻融指标DF≥0.6（即300次快速冻融循环后，动弹性模量与初始值之比不得小于0.6），混凝土60天干燥收缩率不大于0.025%，不允许出现贯穿裂缝，表面裂缝宽度≤0.2mm。

3.2 新型混凝土施工

本工程采用新型微膨胀引气混凝土，对混凝土施工提出具体的温度控制、养护振捣等要求，控制混凝土入模坍落度，严格按要求进行混凝土浇筑和拆模施工，所有混凝土必须采取保温保湿养护。采用“15m跳仓”的方式浇筑混凝土，进一步减少混凝土收缩对结构的影响，多仓面同时跳仓浇筑混凝土，有利于跨汛期抢工期施工，并极大地缩短了工期。

3.2.1 新型微膨胀引气混凝土配置。新型微膨胀引气混凝土是在普通混凝土中添加10%的优质膨胀剂和2%的引气减水剂来提高混凝土抗冻、防渗性能，该技术减少了混凝土内部连通的毛细孔道，在混凝土内部产生许多独立且均匀分布、稳定而封闭的微小气泡，当孔隙内自由水冻结时，这些小气泡就像好多个压力安全阀，缓冲冰冻给孔隙带来的胀压力，能有效防止混凝土因冻融而破坏，提高混凝土的抗冻防渗性。膨胀剂的微膨胀作用，减少了混凝土内部连通的毛细孔道另，其二次水化反应的产物，填充了混凝土内部的孔道，使得混凝土更加致密，从而提高了混凝土的抗渗性，试验表明：与普通混凝土胶凝材料用量相同时，新型微膨胀引气混凝土的抗冻性、抗渗性大幅度的提高，并延长了混凝土建筑物的使用寿命。

3.2.2 新型微膨胀引气混凝土生产与施工采取的具体措施：

（1）严格控制混凝土的胶凝材料、粗细骨料、水等原材料的质量，控制混凝土总的氯离子和碱的含量。

（2）采用优质磨细粉煤灰等活性粉料替代部分水泥充当混凝土的胶凝材料，并严格限制水和胶凝材料的比例（≤0.45）。

（3）采用新型聚羧酸系高性能混凝土减水剂，该类外加剂具有减水率大、表面张力小、坍落度损失小、和易性好、氯离子含量和碱含量低等特点。考虑引气剂掺加量少，不宜现场控制，故让外加剂厂将引气剂与聚羧酸系高性能混凝土减水剂复合后供货，利于工地使用。

（4）该工程C35混凝土拌和原材料：水泥采用P.042.5级水泥，砂用细度模数为2.8的清水砂，碎石采用5～31.5mm连续级配碎石，掺合料为Ⅰ级粉煤灰，膨胀剂采用EAACⅡ型膨胀剂，引起减水剂采用NOF-AS型聚羧酸系高性能混凝土减水剂与引气剂的复合外加剂，控制塌落度为210±20mm。配合比为水泥∶砂∶碎石∶水∶粉煤灰∶膨胀剂∶引起减水剂=1∶2.88∶3.82∶0.54∶0.23∶0.0027。

（5）由于微膨胀复合掺加料的细度较细，为了使混凝土搅拌得更加均匀，需要增加混凝土的搅拌时间；同时应严格控制混凝土单方用水量，以降低混凝土的泌水，使混凝土的质量得以保证。

（6）由于微膨胀复合掺加料的细度较细、较轻，过振容易造成其颗粒上浮形成泌浆，因此在施工振捣过程中应严防过振。另外，掺加微膨胀复合掺加料的混凝土对养护条件颇为苛刻，要发挥混凝土的膨胀效应，必须有膨胀结晶钙矾石的生成，而其生成离不开水，补偿收缩混凝土浇筑后1～7天湿养护，才能发挥混凝土的膨胀效应。

（7）由于应用该技术生产的混凝土，掺合料的替代率较大，混凝土后期强度增长空间较大，为节约水泥，降低混凝土的水化热，减少混凝土温差裂缝，以混凝土60天或90天强度为验收标准。

4 接缝防水处理

本隧道的结构接缝主要为隧道横向的变形缝、施工缝以及隧道纵向的水平施工缝3种。

4.1 接缝的设置

本工程主体结构坐落在岩石或砂基上，为减少基础不均匀沉降对主体结构的影响，在隧道变形缝部位加设剪力杆，阻止隧道沉降变形，变形缝主要是起适应横向伸缩的作用，属于伸缩缝。变形缝一直是防水的薄弱环节，通常希望变形缝的数量越少越好，但如果变形缝的间距过大，会造成无法适应温度变化、混凝土收缩等因素引起的变形而导致隧道开裂，因此，变形缝的间距必须综合考虑各种因素后确定。本隧道确定每60m设一道变形缝，在每两道变形缝之间设3条横向施工缝，即横向施工缝的间距为15m；同时还在侧墙上设置水平施工缝。变形缝的间距超过规范一般规定的长度，因此在60m的区段内又设了3条施工缝，在工序施工上，实行跳仓浇筑混凝土，根据水化热检测结果，确定相邻仓混凝土浇筑时间，一般间隔4～5天，给混凝土留出充足的凝固时间，释放水泥水化热，确保混凝土凝固过程中不出现温度裂缝。

4.2 变形缝的防水措施

隧道的横向变形缝：在隧道主体混凝土结构中，沿结构的底板、侧墙和顶板，预埋一道封闭成环的钢边橡胶止水带，在结构底板、侧墙的外侧设置外贴式的橡胶止水带，与在顶板迎水面的嵌缝SPU聚氨酯防水体搭接封闭成环；上述两道防水措施组成了变形缝的基本防水防线。同时考虑到变形缝会在隧道长期运营期间出现渗漏，在不影响隧道内部装饰、设备安装的前提下，在隧道结构背水面的顶板、侧墙设置了嵌入式的接水盒。底板处采用了嵌入式排水盲管，通过排水盲管将渗漏水排往排水泵站，大大降低了变形缝渗漏对隧道沥青路面的破坏。

4.3 施工缝防水措施

横向施工缝采用中埋式钢边橡胶止水带兜绕成环，并在接缝面涂撒水泥基渗透结晶。

水平施工缝中设计采用20cm宽的镀锌钢板止水带，接缝面涂撒水泥基渗透结晶，外防水层刷SPU聚氨酯。由于变形缝的渗漏概率大于施工缝，若钢板止水带设置在变形缝的中埋式止水带外侧，当变形缝发生渗漏时，直接沿水平施工缝渗出，使钢板止水带失去作用，故钢板止水带应设在变形缝中埋式止水带的内侧。

另外，钢板止水带的连接采用满焊焊接方式，安装位置、方向必须符合设计要求，在浇筑混凝土之前把接缝面清理干净，以保证防水效果。施工中严格禁止二次施工中（立模）对拉螺杆位置过低时，施工人员直接切割损坏镀锌钢板止水带。涂刷水泥基渗透结晶防水涂料前，要对作业面清扫干净，干燥后进行水泥基渗透结晶涂撒施工。

5 隧道结构外包自粘聚合物改性沥青防水卷材防水

按照GB50108-2008《地下工程防水技术规范》的有关规定，一般城市道路隧道的防水等级均按Ⅱ级标准设计，隧道外侧均应设置外包防水层。设置外包附加防水层，既起到防水作用，又对混凝土起保护作用，增强其抵抗外部砂壳环境的不利因素，弥补了混凝土结构的局部缺陷，进一步加强防水效果，并与混凝土主体构成刚柔并济、多道设防，减少渗漏隐患。

主要施工工艺：

基层清理：用铁铲、扫帚等工具清除基层面上的施工垃圾，若有明水，则需清除。

底板铺设：采用两层1.5mm厚的MAC高分子自粘防水卷材，先在垫层上弹线，以确定卷材基准位置，按基准线空铺底层防水卷材，非粘贴面向下，搭接宽度80～100mm，不去除卷材面的隔离膜，铺设卷材时，卷材不得用力拉伸，应随时注意与基准线对齐，以免出现偏差难以纠正，第一层卷材验收合格，错开铺设第二层防水卷材，错开宽度50cm，边铺设边去除上下层接触部位的隔离膜，同时压实两层防水卷材，验收合格后，浇筑5cm厚细石混凝土保护层。

侧墙、顶板铺设：底层采用3mm厚的BAC复合双面自粘防水卷材，面层采用1.5mm厚的高分子自粘防水卷材。在浇筑的混凝土结构表面弹线，按基准线实铺第一层防水卷材，搭接宽度80～100mm，定好卷材位置，去掉卷材与结构接触面的保护膜，压实，使卷材牢固粘贴在混凝土结构上，验收合格后，再错开铺设第二层防水卷材，错开宽度50cm，去除两层防水卷材接触面的保护膜，压实。

变形缝防水加强处理：先将变形缝迎水面凿出深3cm、宽2cm的槽，槽内灌入SPU超强弹性防水涂料（SPU涂料优异的延伸性能，能够很好地适应沉降缝的变形），待其凝固并与侧墙的外贴式橡胶止水带搭接后，缝两侧各刷50cmSPU超强弹性防水涂料，在其表面铺贴4mm厚BAC自粘防水卷材加强处理，使变形缝两侧的结构独立成为一个15m的防水单元。

施工缝防水加强处理：将施工缝迎水面周围整理干净、平整后刷上50cmSPU超强弹性防水涂料，在其表面铺贴4mm厚BAC自粘防水卷材加强处理，使施工缝两侧的结构独立成为一个15m的防水单元。

底板与侧墙交接处防水处理：此处为应力较集中的部位，需要进行重点处理。交接处的卷材搭接完毕后，先采用热熔密封膏密封处理，再铺贴200mm宽、2mm厚BAC自粘卷材，最后涂刷JS防水涂料乳液。此做法打破了传统搭接的施工工艺，相对于传统的做法来说，增加了设防的层数，以密封膏密封与卷材加强相结合，更加保证了防水

效果。

卷材搭接处理：卷材连接采用热熔连接的方式，搭接完毕后，再用200mm宽的PET自粘防水卷材加强铺贴在搭接缝上，PET防水卷材具有优异的密封、延伸性能，既密封了搭接边，又有效地抵抗了水压的作用。

6 结语

目前临沂市三河口隧道工程已经建成正式通车，极大缓解了中心城区交通拥堵问题。经过运行后实际测算，总面积约S总=17万m2，实际湿渍面积S实际总湿渍=20m2≤

S规范总湿渍2/1000×170000=340m2；实际总湿渍点91个（后期经化学灌浆简单处理，无明显湿渍点）。可以说临沂市三河口隧道防水体系形成源于《地下工程防水技术规范》而高于它，形成了体、外、内三维一体的隧道综合治理防水系统。该系统经过验证在砂壳外包的大体积内河隧道的防水施工应用中切实可行，能在短期内迅速形成行之有效的防水系统，使隧道建成后能够安全运行。

参考文献

[1] 混凝土结构施工规范（GB50010-2002）[S].

[2] 地下工程防水技术规范（GB50108-2008）[S].

作者简介：刘景涛（1979—），男，山东临沂人，山东临沂水利工程总公司助理工程师，研究方向：水工建筑物的防水；赵广章（1978—），男，山东临沂人，山东临沂水利工程总公司工程师，研究方向：水工建筑物的防水。