西安地铁3号线地下车站防水效果分析及其改进技术研究

王军琪，邓国华

(西安市地下铁道有限责任公司，陕西 西安710018)

城市地铁车站基本上以地下车站为主，而地下车站大多处于地下水位以下，防水等级要求高，相关规范对此作出了详细的规定[1－6]，因此地下车站的防水设计就显得尤为重要。西安地铁自2006年开始建设，由于存在特殊的地层条件和地裂缝灾害的影响，建设者们针对西安地铁的防水也展开了大量的研究和总结[7－12]，同时在地铁 1、2号线实践中不断摸索。通过调查发现，西安地铁1、2号线的部分车站仍存在局部渗漏水的问题，而渗漏水主要出现在施工缝和变形缝处[8－9]。为此，本文以西安地铁3号线为工程背景，选择太白南路站、延兴门站和鱼化寨站作为试验站点，对其施工缝、诱导缝、车站主体与隧道及附属结合部位的变形缝等进行防水材料、防水方案的研究。通过观察新的防水设计效果，提出了后续西安地铁地下车站的防水材料和防水设计建议方案，也针对防水试验中发现的问题，提出了相应的改进措施。

1 工程概况

西安地铁3号线太白南路站位于太白路与科技路十字以西，车站东西向布置，全长227.5 m，平均最大开挖深度16.21 m，主体结构为地下二层三跨钢筋混凝土箱型结构，结构采用全外包防水。站址位于原皂河河床，其自上而下地层分布为:杂填土、新黄土、中砂、古土壤。车站主要位于中砂层，地下水位在地面以下8.5 m～10 m，地下水主要补给为大气降水、地下径流及园林灌溉。延兴门站位于东二环与南二环交接处，车站东西向布置，全长190.4 m，平均开挖深度17.2 m，主体结构为地下二层二跨钢筋混凝土箱型结构，顶板平均覆土厚度3 m。延兴门车站自上而下地层分布为新黄土、饱和软黄土及古土壤层，车站主要位于饱和软黄土及古土壤间。场地地下水位埋深介于3.30 m～5.50 m，地下水补给主要以兴庆湖、地下径流及大气降水为主。鱼化寨站位于鱼化路以西，距西三环800 m处，车站东西走向。车站全长360.11 m，标准段宽20.7 m(扩大段宽度为28.9 m)，基坑开挖深度 18.5 m ～19.48 m，车站顶板覆土厚度约3.6 m。车站主体结构为地下两层三跨框架结构(局部为单柱双跨结构)，结构顶板厚度800 mm。地下水潜水位埋深14.0m ～16.5 m，含水层主要为弱透水的黏性土夹中粗砂透镜体，潜水含水层厚度大于50 m。潜水补给来源主要来自大气降水入渗和灌溉水的入渗补给。

2 防水设计方案

2.1 外包防水设计

依托太白南路站和延兴门站两座明挖车站，进行外包防水设计试验，太白南路站外包防水全部更换为聚乙烯高分子自粘防水卷材，延兴门车站采取聚乙烯高分子自粘防水卷材和沥青基聚酯胎防水卷材相结合进行外包防水试验，主要研究其防水材料和效果。车站外包防水设计详见图1。

在施工过程中，重视基面处理，垫层表面确保无凹、凸现象，以及钢筋、铁钉等突出物。防水卷材铺设时，在转角处设置防水加强层，并利用热风机进行焊接。底板防水卷材铺设完成后，在上部浇筑100 mm厚C20细石混凝土保护层进行保护。

2.2 施工缝防水设计

选择鱼化寨站作为试验站点，根据车站设计分段原则和施工组织需要，车站设水平施工缝两道，环向施工缝11道，设置在3/4～3/5跨范围。墙体水平施工缝留在高出底板表面不小于300 mm的墙体上。

图1 车站结构外包防水剖面图

环向施工缝中部设置钢边橡胶止水带，水平施工缝中部设置镀锌钢板止水带[2]。施工缝止水带外侧均预埋一道注浆管。主要研究其防水效果，施工缝防水构造详见图2。

2.3 诱导缝防水设计

选择鱼化寨站作为试验站点。车站设环向诱导缝5道，诱导缝在两柱中设置，间距24 m～36 m左右。

诱导缝设置三道各自成环的止水线:中部设置中孔钢板止水带，形成一道封闭的防水线;诱导缝顶板外侧加设一道密封胶;分离式围护结构的侧墙外侧加设一道密封胶，密贴式围护结构的侧墙和底板加设一道外贴式橡胶止水带;诱导缝顶板内侧设置排水槽，将少量渗水有组织地引入车站中心水沟并排入车站废水泵房。

诱导缝防水构造详见图3。

2.4 变形缝防水设计

选择鱼化寨站作为试验站点，该站采用明挖顺作法施工;附属结构Ⅰ～Ⅲ号入口采用明挖顺做法施工;Ⅳ～Ⅵ号出入口段采用明挖顺作法施工;过街段采用暗挖法施工。

该站及附属结构一共设变形缝12道，设置部位为车站主体与出入口接口处和出入口明暗挖接口处，现选Ⅳ号出入口进行试验。变形缝部位使用的主要材料为沥青基聚酯胎预铺防水卷材、背贴式止水带、中埋式中孔钢边止水带、变形缝衬垫板、密封胶。出入口变形缝防水施工构造如图4所示。

图3 诱导缝防水构造图

图4 出入口变形缝施工防水构造图

2.5 车站顶板防水设计

选择鱼化寨站作为试验站点。鱼化寨车站顶板采用单组份聚氨酯防水涂料进行涂刷，涂刷厚度为1.5 mm厚，防水涂刷完毕后待自然风干，在涂刷区域两侧砌筑100 mm高挡水坎，将自来水注入蓄水7 d，在结构内部观测顶板是否存在渗漏。顶板防水设计如图5所示。

图5 车站结构顶板防水构造图

3 防水效果分析及改进技术研究

3.1 外包防水效果分析及方案优化

按照既定的防水设计进行施工，后期渗水点统计见表1。

表1 后期渗水点统计

本次试验的渗漏点数明显少于地铁1、2号线，试验工艺能够满足地铁防水要求。结果表明，聚乙烯高分子自粘胶膜防水卷材剥离强度高(防串水效果显著)，只要严格按照工艺要点施工，聚乙烯高分子防水卷材防水性能更加显著。

本次外包防水设计方案虽然能够满足地铁防水要求，但通过本次试验发现设计及施工中有以下几点可以优化:

(1)车站围护结构网喷混凝土施工时，可直接收面满足平整度要求，可省掉后续1∶2.5水泥砂浆找平层;

(2)底板防水保护层50 mm厚容易破裂，建议改为100 mm厚;

(3)鉴于目前作业人员素质及现场保护难度，车站外包防水采用沥青基聚酯胎自粘卷材;

(4)在施工缝混凝土凿毛时，必须将上部浮浆及松散的石子全部剔除，并用清水冲洗;

(5)混凝土在振捣期间，严格控制捣固时间和捣固间距，使其均匀，避免混凝土出现漏振或夹杂汽包等现象;

(6)建议在地下水位丰富且地层复杂地段采用聚乙烯高分子自粘防水卷材。

3.2 施工缝防水效果分析及建议

按照鱼化寨站施工缝防水设计方案进行施工，主体结构完成后于2014年1月水位恢复到原水位(埋深14.0 m～16.5 m)。根据渗漏水监测情况来看，施工缝无渗漏。

根据现场施工后反映的结果，垂直施工缝中部设置钢边橡胶止水带，水平施工缝中部设置镀锌钢板止水带的方案合理可行，工艺简单，防水效果很好。

总结本次施工缝防水设计的经验，建议在施工缝防水管理中重点把控对垂直施工缝中部设置钢边橡胶止水带，水平施工缝中部设置镀锌钢板止水带的接头处理工作。只要严格按照施工工艺进行止水带安装和施工缝处理，防水效果将十分良好。

3.3 诱导缝防水效果分析及建议

按照鱼化寨站诱导缝防水设计方案，严格按照施工工艺施工，主体结构完成后将水位恢复到原水位。根据渗漏水监测情况来看，诱导缝无渗漏。

本次诱导缝防水效果表明，以外贴式止水带和中置式橡胶止水带为主的诱导缝防水设计方案合理可行，防水效果很好。

同时，总结本次试验设计、施工过程中的相关经验，建议在诱导缝防水管理中重点把控对诱导缝中部设置橡胶止水带的接头处理工作。严格按照流程施工，诱导缝防水设计方案是合理有效的。

3.4 变形缝防水效果分析及改进措施

按照上文变形缝防水设计方案施工，完工后统计结果显示，Ⅳ号出入口没有出现渗、漏水现象。防水效果证明，在车站出入口变形缝使用埋式中孔钢边止水带、背贴式止水带、密封胶等防水材料，严格按相关工艺要求进行施工能满足防水要求，防水方案行之有效。

总结本次试验，对变形缝材料选用及构造形式上提出如下建议，供后期施工参考。

(1)车站及附属结构底板、侧墙、顶板变形缝背水侧变形缝衬板改为泡沫板，待变形缝两侧混凝土浇筑施工完成后将泡沫板清理干净，填入全缝密封胶，这样既避免了三向受力，也能达到变形缝两侧出现较大变形时仍能起到防水目的。

(2)车站及附属结构底板、侧墙、顶板变形缝迎水侧变形缝衬板改为遇水膨胀橡胶止水板，这样既防水也避免了三向受力对结构的破坏，尤其适合地下水位较浅的地区。建议前后防水设计示意图见图6。

图6 建议前后变形缝防水设计示意图

3.5 车站顶板防水效果分析及建议

鱼化寨车站共计13块顶板，对其中3块顶板进行了7 d蓄水试验，结果均无渗漏水，其余顶板在防水施工及土方回填后均无渗漏现象。现场效果见图7。

图7 蓄水后车站顶板

车站顶板结构设计采用800 mm，C40、P10的防水混凝土，配合防水涂料加强结构防水性能，防水效果表明，目前采用的混凝土自防水+聚氨酯防水涂层相结合方式能够满足防水要求。严格按照工艺指南的要求施做，施工后的防水效果显著。

同时，通过车站顶板现场原材料的搅拌及蓄水试验后，发现采用二甲苯与聚氨酯配合使用时溶解性更好，并且在涂刷过程中不易出现气泡现象。故建议在后期施工时，采用该种方法涂刷防水材料。

4 结论

本文对西安地铁3号线个别地下车站的外包防水、接缝防水和顶板防水等几个方面在新的防水材料和防水设计方案上进行了试验研究，确定了西安地铁的防水设计方案，并针对具体的防水效果，施工工艺等方面提出了一些改进建议。主要有以下几点结论和建议:

(1)延兴门站和太白南路站进行了外包防水设计试验，试验所采用的聚乙烯高分子自粘防水卷材，具有与混凝土剥离强度高、接头连接牢固、施工简便等优点，建议在后续线路中推广使用;

(2)通过研究分析，垂直施工缝中部设置钢边橡胶止水带，水平施工缝中部设置镀锌钢板止水带的设计方案合理可行，防水效果很好;

(3)车站顶板结构设计采用混凝土自防水+聚氨酯防水涂层相结合的方式能够满足防水要求。并且采用二甲苯与聚氨酯配合使用时溶解性更好，同时在涂刷过程中不易出现气泡现象。

通过地下车站的防水设计试验，防水效果表明新的防水材料和设计方案是切实可行的。本文所提到的防水设计方案和改进建议，能够为以后西安地铁防水工程的施工及设计提供指导和帮助。

此项目受西安市地下铁道有限责任公司科研项目“西安地铁防水技术研究”的资助!

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB50157－2013地铁设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社，2013.

[2]中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50108－2008地下工程防水技术规范[S].北京:中国计划出版社，2008.

[3]中华人民共和国住房和城乡建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB50208－2002地下防水工程质量验收规范[S].北京:中国计划出版社，2002.

[4]朱馥林.地下防水工程施工与验收手册[M].北京:中国建筑工业出版社，2006.

[5]建筑节点构造图集编委会.地下防水工程(建筑节点构造图集)[M].北京:中国建筑工业出版社，2008.

[6]魏东华.地下防水工程施工细节详解[M].北京:机械工业出版社，2009.

[7]孙大石，孙佃升.西安地铁车站防水施工措施初探[J].建筑安全，2011(5):21-24.

[8]王军琪，张 坚，邓国华.西安地铁渗漏水原因及应对措施[J].都市快轨交通，2012，25(4):89-93.

[9]雷永生，邓国华.城市地下铁道工程防水技术探讨——以西安地铁为例[J].地下空间与工程学报，2012，8(3):637-644.

[10]樊红卫.西安地铁2号线穿越地裂缝的技术措施[J].都市快轨交通，2008，21(4):19-22.

[11]王启耀，彭建兵，黄强兵.西安地铁二号线地裂缝段防水设计探讨[J].现代隧道技术，2009，46(1):71-76.

[12]王 超.西安地铁地裂缝隧道新型防渗技术的模型试验研究[D].西安:西安理工大学，2010.