地铁车站暗挖隧道防水设计及施工工艺

2021-10-09王汉霆

设备管理与维修 2021年16期

王汉霆

（中铁十九局集团有限公司，北京 100176）

1 工程概况

某地铁车站主体结构深23 m，其地下三层的框架结构主要是钢筋混凝土，车站基坑标准段宽为21.7 m，采取明暗挖相结合的方法深挖基坑。在施工过程中，隧道被分为车站右线和车站左线两部分，前者采用明挖法，后者使用暗挖法。另外，地下四层钢筋混凝土框架结构采取明挖，深度为30.8 m，车站基坑标准段宽为17.1 m；暗挖部分为复合式衬砌结构，施工过程中主要采取浅埋暗挖法和喷锚构筑法。

2 防水体系设计

暗挖隧道要注重防水问题，所以采用1.5 mm 厚PVC 防水板。工程中，该防水板主要在暗挖结构初支与二衬中间放置400 g/m2+1.5 mm 厚PVC 防水板；同时，为了达到更理想的防水效果，还在防水板外侧使用主要材料为无纺布的缓冲层。隧道结构横剖面防水构造如图1 所示。

图1 隧道结构横剖面防水构造

3 车站左线暗挖隧道防水措施

3.1 结构自防水施工

（1）在混凝土中添加二级粉煤灰，剂量不能超过20%，采用“双掺技术”。防水混凝土选用低水化热水泥，相关参数为：水泥量＞80 kg/m3；使用强度＞32.5 MPa；水胶比＜0.5。与此同时，必须要保证该防水混凝土吸水率较低，且空隙率必须于40%以下。另外掺入骨料粒径和级配都必须保证较好质量，即使用含泥量＜1.0%、泥块含量＜0.5%、砂采用含泥量＜3.0%的中砂，以确保混凝土的防水性能。

（2）尽量控制防水混凝土的入泵塌落度在120±20（暗挖隧道140±20）。纵向的构造配筋率>0.2%能够降低裂缝的收缩情况。迎水面钢筋的净保护厚度>50 mm。将模板表面清除干净，再使用适量的涂刷脱模剂，模板尺寸符合标准。确保模板拼接处无缝隙，避免发生漏浆情况。浇筑混凝土时，要遵循“分层、水平、对称”三原则，并按照从低到高顺序来连续浇筑混凝土。如果浇筑工作需要间歇时间，则必须要在浇筑完成次层混凝土前确保前一层混凝土尚未处于凝结状态，同时要控制间歇时间＜45 min。

3.2 接缝防水施工

3.2.1 施工缝

（1）将施工缝与变形缝相结合，并避免与存在大量地下水和裂隙水的区域有接触，避免影响后续施工。水平施工缝应留在边墙与仰拱相交点的墙体处，约高出300 mm，且避免留着剪力与弯矩最大处或板与边墙的交接位置，施工缝与墙体上的预留孔洞应保持>300 mm 的距离[1]。

（2）用钢丝刷清除施工缝在凝结后的浮浆和杂物，铺设净浆后再浇捣水平施工缝，然后按照1∶1 的比例铺设水泥砂浆，厚度达30～50 mm；涂刷完混凝土界面处理剂后，再浇捣垂直或者环向的施工缝，最后按照设计要求及时浇注混凝土。

（3）设置3 mm 厚的镀锌钢板在施工缝中部，同时设置1.2 mm 不锈钢接水槽在环向施工缝。在二衬和防水重点部位施工缝内缘预埋可重复注浆管，譬如：车站与通道接口处，预埋位置如图2 所示。值得注意的是，为了保证必须连接点的纵向间距<5 m，必须要对施工缝中部钢板止水带与结构主体主筋进行焊接处理。

图2 施工缝防水示意

3.2.2 变形缝

（1）为了更好地取得防水效果，可设置20 mm 变形缝（通常都会在车站结构型式或地质条件变化较大部位），工程则设置在车站与通道的1∶3 处。在变形缝处设置辅助外防水层，使得变形缝中形成一道封闭的防水线，并设置带注浆管的止水带（中心带气孔型）以及三道止水措施。此外，要进一步确保防水性，在环向变形缝外侧还需设置外贴式止水带，并额外使用密封胶以形成环状来填塞变形缝隧道内侧。

（2）在工程暗挖隧道中，拱顶和边墙变形缝防水设置相一致。鉴于此，可在中部设置中心带气孔型的止水带，并内侧设置1.2 cm 厚不锈钢接水槽，加固水槽M8 不锈钢膨胀螺栓，在密封胶嵌填前检查接水槽部处，确保其干净、平整才能够嵌填密封胶在缝的内侧。车站排水沟与车站废水泵房可以储存少量渗水。

（3）所有的预埋可重复注浆管需要做好口部保护，保持结构稳定性，并将结构表面留出几厘米，如果出现渗漏情况，可以利用注浆嘴实施止水。中埋式止水带要封闭成环，确保变形缝中的埋式止水带与中心气孔做到“平直、居中、牢固可靠”；止水带粘结搭接的长度要>100 mm[2]。

3.3 附加外防水层施工

3.3.1 基面处理

就附加外防水层施工而言，保证基面平整是重要环节。对此，在铺设防水板前就必须对存在粗糙部位、凹凸不平处、外露部分、铁丝等现象的基面进行平整处理，以确保没有明显的凹凸起伏。

（1）平整度要求：隧道拱部平整度D/L<1/8，边墙及底板平整度为D/L=1/6～/10。平整度不达标，需要平整基面直到符合要求，平整时用1∶2.5 的水泥防水砂浆。

（2）如存在穿出基层的金属构件，则要在用砂浆抹平的同时切除掉钢筋头、锚杆头等构件，且必须要对金属构件实施喷混凝土或砂浆操作，因为其在覆盖后能够避免被切除。为了达到防水分区的目的，需要安装背贴式止水带，因此在变形缝、施工缝等安装背贴式止水带的部位进行找平，采用1∶2.5 的水泥砂浆在两侧各50 cm 范围内的基面作业。铺设水板前全面检查初支结构的渗漏水程度，对初支结构注浆止水需要沿着衬砌作业的方向。

3.3.2 土工布施工

缓冲层采用400 g/m2的土工布衬垫。在已经符合标准的喷射混凝土基面上固定水泥钉和塑料圆垫片作为缓冲层，相邻两幅缓冲层之间的搭接宽度50 mm，同时在分段铺设的缓冲层连接部位的搭接余量应预留超过500 mm，水泥钉与塑料圆垫片按照梅花的形状布置，二者的间距符合设计要求。精确标出隧道初支喷射混凝土拱顶的纵向中心线，要参考图纸参数，从拱部开始向两侧下垂铺设土工布保护层的横向中心线，并确保其与喷射混凝土相重叠。过于拉紧缓冲层会影响防水卷材的铺设效果，所以沿隧道进行环向铺设[3]。

3.3.3 防水卷材施工

正确标出隧道拱顶部的土工布缓冲层的中心线，并于PVC 防水板的横向中心线相重合，防水卷材的铺设方法与土工布保护层相同，并且铺设时从拱顶开始向两侧下垂，热熔焊接拱顶部与塑料圆垫圈以及铺边与圆垫片；用热焊机双焊缝焊接接缝。其中铺设防水板要根据隧道断面状况，主要分为仰拱及边墙、拱顶防水板施工两部分，铺设防水板时需要注意以下步骤：

（1）用空铺法铺设仰拱防水板，基层验收合格后，再铺设土工布缓冲层，用热风焊枪点焊连接搭接部分，其宽度为50 mm，然后在无纺布上铺设平整顺直的PVC 防水板，避免扭曲，防水板搭接宽度为100 mm，连接接头部位的仰拱与边拱防水板，与边拱焊接接缝至少错开300 mm，固定仰拱两侧防水板的边缘，并保护好，在防水板上铺设土工布保护层。铺设完保护层后需要即刻铺设砂浆保护层，厚度达50 mm，等到凝固，其强度达到上人条件后才可以进行下一操作。

（2）用PVC 垫片固定法加强边墙及拱顶防水板的连接，施工前，先将土工布沿环向铺设，搭接宽度为50 mm，用手动焊枪点焊连接土工布，然后再利用射钉枪将PVC 垫片和土工布固定在基层上，铺设防水板前确定PVC 防水板的松弛度，主要参考基层的凹凸不平程度。在距离每幅防水板边缘约400 mm 处，按照矩形布置两排垫片。

另外，暗挖隧道采取采用环向和纵向防水分区及注浆防水系统，热风密实焊接背贴式止水带与防水板。分区环向和纵向施工缝需要设置背贴式止水带，用预制好的“十”字型接头粘贴背贴式止水带，对每一道环向施工缝及变断面两侧进行防水分区，设置可重复注浆的注浆管在每个区域内，针对局部漏水区域采取二衬措施，并且在附加防水层之间进行注浆，及时堵水。