关于富水地层地铁车站防水堵漏施工技术的探讨

王录林

摘要：地铁车站工程结构防水防渗问题，贯穿车站运营生命全周期。以一次盖挖逆作施工工法在富水地层中修建地铁车站，已是我国城市轨道交通施工中的常见工况，用严谨的施工工艺和过程管理做好结构防水、防渗漏工程，是对地铁交通运营最大的安全保障。

Abstract： The waterproof and anti-seepage problem of the subway station engineering structure runs through the whole life cycle of the station operation. Building a subway station in a water-rich stratum by once cover excavation and reverse construction method is a common working condition in the construction of urban rail transit in China. Using the rigorous construction process and process management to do structural waterproofing and leakage prevention works is the greatest safety guarantee for subway traffic operations.

关键词：地铁车站;富水地层;防水堵漏

Key words： subway station;water-rich stratum;waterproof plugging

中图分类号：U231.3                                        文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）14-0081-04

1  概述

1.1 背景

截至2018年底，我国已有36个城市开通地铁，地铁交通已作为城市群间的纽带，迅速向周边经济体延伸。随着大型经济体城市地铁交通网络的建立，地铁枢纽车站交通疏解功能越来越完善，在满足既有城市道路正常使用的前提下完成地铁车站施工交通疏解，一次扣拱暗挖逆作施工工法作为成熟工艺广泛推广，结构体位于富水层导致的结构渗漏问题是车站施工中要面对的严峻问题。

一次扣拱暗挖逆作施工工法的主要优势在于能够有效解决多次扣拱施工及作业空间狭小的问题，通过暗挖形成空间较大的多个导洞，在暗挖导洞内首先形成由基础底板、竖向构件和顶拱组成稳定的结构受力体系，随后开始中导洞开挖和二衬施工生成中跨支护，在拱部结构强有力的支护下，创造出隧道内土体大面积开挖的条件，进而展开侧墙、楼板及底板衬砌作业，完成车站主体结构[1]。

主体工程结构缝、施工缝等处，特别是底板与立墙连接处的渗漏水问题，是逆作施工工法的共性问题。一次扣拱暗挖逆作施工工法的逆向性决定其防水、防渗工作是整个工序的重点。车站结构渗水除产生经济损失外，还对车站主体安全造成威胁，因此在地铁车站施工全过程均要做好防水工作。本文以长春地铁1号线一期工程人民广场站为例，详细介绍富水地层地铁车站施工结构防水和防渗堵漏工艺的系统成果。

1.2 工程概况

1.2.1 车站情况

长春市1号线人民广场站位于民安路与人民广场环岛之间，沿北人民大街偏路东布置，呈南北走向。车站位于人民大街地下，设计起终点里程为K18+93.20～K18+303.50。车站设计为岛式站台，标准双层三跨拱顶直墙结构，站台宽13m，一般开挖深度为22.88～24.90m，車站主体总长度210.3m，标准段总宽度21.9m，车站南、北端均接盾构区间。

1.2.2 周边建筑物

车站位于人民大街道路正下方，沿道路中心线偏东布置。车站自北向南依次近邻金融大厦（近距离73m，桩基础），长春工会大厦（近距25m，桩基础），中国人民银行长春中心支行（近距69.5m），长春工人文化宫（近距25m），由于距离相对较远，车站主体导洞暗挖施工对周边建筑物影响较小。

1.2.3 地面交通

人民大街路宽53m，双向8车道，规划路宽62m，设有景观绿化带;人民广场为环岛转盘，转盘规划路宽40m，单向6车道。人民大街为长春市南北主干道，人民广场为长春市连通几大主干道的导流岛，车流量大，交通繁忙。

1.2.4 工程地质情况

长春市1号线人民广场站地层由白垩纪泥岩，第四系中更新统冲洪积粘性土和砂土、全新统人工填土层组成。

1.2.5 水文地质情况

车站主体结构大部位于富水地层：表层孔隙潜水、浅层承压水、岩石裂缝水，分述如下：

①表层孔隙潜水：水位较浅，约1.00～3.20m，主要赋存于第四系粘土地层中，含水层水平、垂直向渗透性差异较小。②浅层承压水：隔水顶板为5层粘土，底板为 1层全风化泥岩。含水层主要为粗砂，承压水头为2.40～4.20m，车站主体负一层底板上下2m位于承压水层。③孔隙裂隙水：含水层岩性为泥质砂岩，水位不稳定，顶部为砂层。车站主体负二层底板局部位于孔隙裂隙水含水层。

2  防水施工方案

防水工程是地铁车站工程质量控制的核心，作为重要质量控制点全过程管控。车站防水工程始终坚持以防为主的指导原则，充分发挥结构自防水作用，结合柔性防水层的辅助，对变形缝、施工缝等特殊部位进行多道防水处理。结构外防水是地铁车站整体防水工程的第一步，也是最关键的一步。首先，要充分利用初期支护的自防水功能，将大量地下水挡在初期支护外侧;其次，严格按工艺要求做好防水卷材铺设工作，以达到结构外防水的作用。

长春市1号线人民广场站车站主体采用一次扣拱暗挖逆作工法施工。车站结构防水等级为一级，暗挖导洞初期支护采用C20喷射砼，挖孔桩、临时条基采用C30混凝土。柔性外包防水层采用1.5mm厚EVA防水板进行全包防水。防水板与基层间设置400g/m2的无纺布缓冲层，底板平面部位的防水层上表面应设置无纺布保护层并浇筑7cm厚的C20细石混凝土保护层。变形缝采用大于300mm宽外贴式止水带+350mm宽中埋式钢边橡胶止水带+背水面嵌缝进行防水处理。施工缝采用镀锌钢板止水带。

2.1 初期支护堵漏

长春市1号线人民广场站车站主体工程基本位于富水层，在降水井有效作用下，地下水位保持在底板以下，有效保障了地下工程的正常开挖施工。初期支护的柔性受力结构决定其混凝土内部存在较多裂隙，尤其在底板与侧墙等结构衔接部位，多为地下水渗漏集中点。

2.1.1 漏水观察

人民广场站车站初期支护侧墙与底板接触线位置混凝土表面漏水现象较严重，漏水点集中且呈面状分布，具有以下特点：

一是漏水点集中，多在侧墙与底板接触线位置，水压较大，介于0.15-0.2MPa，且出现涌沙现象。堵漏难度较大，需采用抗水流冲击能力和自堆积能力均较强的新型材料，才能取得较好的防漏效果。

二是漏水点呈面状分布，缝隙渗水较多，多出现在侧墙和部分底板位置。需采用普通水泥灌浆材料便可达到预期效果。

三是局部轻微渗水，漏水缝隙表面宽度小于3mm。可不做处理，或局部处理。

2.1.2 浆液选择

根据现人民广场车站渗水现场情况，注浆选用了新型可控性水泥膏浆，其通过调节水泥浆液中外加剂的用量，便可控制注浆液体的凝胶时间、流动度、粘度、剪切强度等性能，使膏状浆液抗剪屈服强度大于20Pa，能迅速达到堵漏止水的效果[2]。

2.1.3 堵漏措施

①灌浆钻孔：以侧墙与底板的接触线基线堵水施工，选择漏水量较大的点位钻深孔（孔深>2m）;若两深孔间距>1.5m，则增设1个浅孔，若间距>2.5m，则增设2个浅孔（孔深1.2-1.5m）。

②灌浆准备：用棉丝封堵灌浆孔辐射范围内缝隙，以减少浆液浪费，达到较好的注浆效果。

③灌浆次序：首先，灌注浅孔，封堵小裂隙，清理面状渗水;其次，由一端向另一端逐个对深孔灌浆，控制水流向一端集中。

④灌浆压力：深孔和浅孔灌浆压力根据现场情况调节，深孔偏大，总体控制在0.15-0.2MPa之间。

⑤结束标准：渗水点流出宾汉流体浆液，吸浆率达到1L/min以下时，10分钟后结束灌浆作业。

2.2 柔性防水层施工

在完成初期支护基面检查，表面渗漏水、外露突出物及凹凸不平处处理后，便可施做防水卷材柔性防水层。卷材铺贴遵循“先节点，后大面;先低处，后高处;先远处，后近处[3]”的操作原则。

①铺设缓冲层。无纺布缓冲层铺设要根据基面凹凸情况留足富余量，先从拱部开始向两侧边墙展开，射钉加热塑性垫圈固定，间距拱部0.5-0.8m、边墙0.8-1.0m，底部1.0-1.5m，热塑性垫圈呈梅花型排列，基面凹凸较大处要增加固定点，使其与基面密贴。土工布缓冲层两幅接缝搭接宽度不应小于15cm，避免出现纵向搭接缝，如需要搭接下部无纺布应压住上部无纺布。底板平面部位的防水层上表面设置无纺布保护层并浇筑5cm厚的C20细石混凝土保护层。

②铺设防水板。防水板铺设同缓冲层，从拱部开始向两侧延伸，防水板的长度与隧道的周边弧长比例为10：8，避免出现纵向搭接缝，如需要搭接下部防水板压住上部防水板，搭接位置的焊缝必须错开，不得有三层以上焊缝重叠，铺设松紧适度并留有余量，保证防水板全部面积均能抵到基面。采用电熱压焊器热熔焊接防水板与热塑性垫圈，使之融化粘结为一体，见图2。两幅防水板的搭接使用双焊缝爬行热合机焊接，搭接宽度不小于15cm。防水板破损要及时进行补焊，补丁应剪成圆角，补丁边缘距破损边缘的距离不得小于7cm，补丁应与防水板满焊。铺设防水板搭接缝与二衬环向施工缝至少错开1m。

2.3 结构自防水施工

长春市1号线人民广场站车站结构为C40 P10模筑砼，顶板厚800mm，楼板厚600mm，侧墙厚800mm，底板厚1200mm。二衬砼采用商品砼，砼输送泵送入模，插入式捣固棒振捣密实，满足结构自防水要求。在施工过程中，严格执行混凝土质量控制管理办法，减少混凝土收缩，增强其抗裂性能，来保证混凝土质量减少孔隙，达到混凝土自防水的作用。

2.4 特殊部位防水施工

长春市1号线人民广场站车站变形缝采用大于300mm宽外贴式止水带+350mm宽中埋式钢边橡胶止水带+背水面嵌缝进行防水处理，施工缝采用镀锌钢板止水带。止水带在施工过程中，经常因固定不牢靠、振捣破坏、混凝土侧压等原因偏离，达不到止水应有的效果，从而产生后续渗水质量问题。

2.4.1 镀锌钢板止水带施工

人民广场站采用镀锌钢板止水带作为施工缝防水材料，为产生接触性更好的粗糙毛面，模板采用快易收口网，配合界面剂效果更佳。在混凝土浇筑前，将施工缝表面凿毛，镀锌钢板止水带贴合面四边采用满焊相连。镀锌钢板止水带安装时燕尾朝向必须正确，否则不能起到应有的防水作用。结构顶、底板燕尾朝上，侧墙结构水平施工缝时燕尾朝背水侧，竖向施工缝时燕尾朝迎水侧。

2.4.2 中埋式钢边橡胶止水带施工

钢边橡胶止水带要严格检测其物理性能，必须符合设计及规范要求，且无裂纹和鼓泡，无裂口和脱胶现象。模板采用快易收口网施工，可产生更好的接触效果。中埋式止水带安装定位容易受周边作业环境干扰无法做到准确牢固，铁丝焊接比绑扎效果更佳，后续混凝土浇筑过程中要注重保护，不能发生移位。

施工缝处砼振捣：竖直向止水带混凝土浇筑时，止水带两侧保持对称振捣，既保证缝边混凝土自身密实，又能保持止水带不产生位移。水平向止水带混凝土浇筑时，首先充分振捣下部混凝土并找平，再放置平止水带压平压紧，挤出少量混凝土浆，最后浇筑止水带上部混凝土，作业时注意止水带变形。

2.4.3 背贴式止水带施工

背贴式止水带固定在施工缝处的防水板上，采用不透水粘贴，在实际操作中，施工缝处可设预留槽，可使止水带平整、密贴地粘贴在防水板上，又能保证止水带位于施工缝的中间位置。（图4）

2.5 结构堵漏施工

2.5.1 变形缝堵漏施工

变形缝漏水为车站后期防水常见问题，堵漏措施技术成熟可控。施工方法主要为：清理缝内原有嵌料，平整基面;制作半圆铁皮通道;连接注浆管与半圆铁皮;埋设半圆铁皮，配制水泥速凝砂浆，变形缝门字形部分埋设固定铁皮;压注堵漏宝;设排水及注浆管;做柔性防水处理;清理界面;安装堵漏密封胶带;刷涂防水涂膜;施做刚性抹面保护层，防水砂浆封平变形缝角钢空腔，详见图5所示。

2.5.2 施工缝、混凝土裂缝渗漏水防水堵漏施工

施工缝、混凝土裂缝堵漏措施参照变形缝，仅为材料不同。施工缝、混凝土裂缝堵漏采用聚乙烯高泡条或用埋管抽管代替半圆铁皮，待形成圆空腔后，方便注浆止水。待止水完成后施作密封和防水涂膜，最外侧用水泥沙浆形成保护层。（图6）

3  质量控制

地铁车站施工过程中，各工种、工序交叉繁杂，存在着分层作业的情况。防水工程完成后，特别是防水板柔性防水层，极易遭到人为破坏或钢筋焊接、混凝土筑浇等工序的损坏，始防水措施形同虚设。因此，人民广场车站在施工过程中，制定了严格的防水成品保护措施，并安排专人现场监督，严肃“自检、专检、交接检”制度，從质量管理层面杜绝防水层施工把关不严格现象。

①在工序转换时，钢筋加工、焊接不得破坏防水层，作业周围可用防火板做遮挡隔离，以免对防水层表面造成损害。受破坏部位要即时修补，不得带病浇筑混凝土。

②止水带必须固定牢固，模板加工、钢筋安装焊接时，不得破坏止水带及固定位置。混凝土浇筑，设专人检查，对破坏止水带修复或更换。

③严肃执行“自检、专检、交接检”质量控制三检制度，防水层、止水带安装完成后，钢筋模板安装完成后均要对防水措施执行三检制度，保证在混凝土浇筑前防水措施完好无损。检查过程均形成完整记录，检查人对防水工程质量负检查责任。

④设专人监督、指导混凝土施工，特别是振捣环节，严格按照作业指导书操作，严格振捣棒头部与防水层接触，避免造成不可挽回的损失。

4  结束语

随着我国城市轨道交通的发展，地铁车站工程地下空间开发利用率将不断提升，地下结构防水堵漏工艺也将不断创新和完善。通过长春市地铁1号线人民广场站车站结构防水工程的案例，我们得出：富水地层地下工程结构防水在先进的工艺，创新的材料基础上，必须配合严谨的工程管理和质量控制措施，才能取得较好的防水、防漏效果。

参考文献：

[1]李永明.一次扣拱暗挖逆作法施工地铁车站关键技术[J].工程技术，2016，5（42）：24-26，42.

[2]赵卫全，符平，张金接，等.新型水泥膏浆研究及应用[J].中国水利水电科学研究院学报，2008，6（1）：19-22.

[3]刘辉.谈防水板施工工艺及过程控制[J].山西建筑，2012，9（27）：122-124.