城市轨道交通地下通道变形缝防渗漏水技术优化研究

徐世墙

（中铁十八局集团天津国际工程分公司，天津 300222）

1 前言

城市轨道交通地下通道是城市地下通道“生命线”之一，变形缝是整个城市轨道交通地下通道比较薄弱的区域，也是容易出现渗漏情况的区域。变形缝施工质量是决定城市轨道交通地下通道质量的重要因素之一，而变形缝处止水带的施工质量又是决定变形缝防渗漏水效果的重要环节[1]。本文以沙特某城市轨道交通地下通道工程为例，详细分析传统背贴式橡胶止水带、钢边止水带、橡胶止水带冷接法存在的问题，通过相关优化技术，有效做好防水工序，妥善解决地下通道基坑回填后及地下通道运营期内出现的渗漏水问题。

2 工程概述

2.1 工程概况

沙特某城市轨道交通地下通道长度约4 km。由于工程所在地的地质情况不佳，沙土层分布广，透水性较强，而且地下水位较高，对城市轨道交通地下通道结构整体防水性提出了较高的要求。地下通道结构宽度为600 cm，结构高度为450 cm。地下通道顶部覆土的厚度为12 m，基坑最深的深度为20 m。

2.2 防水重难点

该地下通道项目的设计防水等级是二级，地下通道主体结构的施工缝和变形缝是结构防水中的重中之重。为确保防水效果，需优化地下通道混凝土配合比，增强结构自身防水[2]，另外采取有效防水举措。地下通道主体结构防水技术措施详见表1。

表1 地下通道主体结构防水技术措施

3 背贴式橡胶止水带优化

3.1 传统施工方法弊端

背贴式橡胶止水带在地下通道侧墙和顶板处不容易固定，理由如下。

（1）由于背贴式橡胶止水带齿口面朝里，光面与外模板紧贴，在浇筑混凝土之前，没有稳定的固定面或固定点。

（2）由于橡胶止水带防水性的特殊要求，每一环的变形缝务必保持完整，不能够进行分割和分段，不能实现打孔固定或分段固定。

（3）由于背贴式橡胶止水带通常安装在模板的内侧，所以传统夹具对于背贴式橡胶止水带没有“用武之地”[3-4]。

基于以上原因，在工程实践中，背贴式橡胶止水带在侧墙和顶板端位置的安装不能达到理想效果。在侧墙安装的背贴式橡胶止水带缺乏横向的固定和纵向的压实措施，相当于被简单放置在模板中，导致止水带与混凝土之间贴合不紧密、横向存在偏角、容易被埋进混凝土中。安装在顶板的背贴式橡胶止水带，由于主体结构工期较长，穿越一年四季，季节的不同导致混凝土凝结时间不同，背贴式橡胶止水带压实时易存在空洞，齿口和混凝土之间也可能存在缝隙。这些弊端都会影响地下通道主体结构的防水质量，特别是橡胶止水带齿面和混凝土之间存在缝隙时易引起蓄水，降低止水效果。

3.2 技术改进措施

经过反复试验，设计出一种容易操作且有效的背贴式橡胶止水带固定工艺。通过借鉴类似钢筋加工时建筑结构矩形箍筋的结构形式，将钢筋拼接加工成一个可以嵌入橡胶止水带中的矩形内撑环结构。矩形箍筋的主要功能是达到斜截面抗剪强度，以及对主钢筋位置进行固定。同时，还可使设计的矩形环对背贴式橡胶止水带形成支撑，将橡胶止水带与模板进行有效固定[5]。

由于增设的矩形内撑环需要固定点，而背贴式橡胶止水带安装在变形缝处，本项目主体结构以变形缝为界，进行分段施工。在前段施工时，止水带的一半外露在结构外，另一半埋在模板结构里。因此，按照实际工况，对于位置相同的施工缝采取在两环分开进行固定的方式，一环在结构外侧进行设置，借助背贴式橡胶止水带、模板以及矩形内撑环进行连接；另一环通过搭接点与结构钢筋连接，以提供支撑力，如图1所示。在后段施工时，把夹具去掉，选取前段结构内相同的固定方式，在地下通道内主体结构钢筋上进行连接，如图2所示。

图1 浇筑入混凝土内的矩形内撑环固定形式

图2 未浇筑入混凝土内的矩形内撑环固定形式

实践证明，这种优化工艺极大提升背贴式橡胶止水带安装质量，特别是可以规避存在纵向偏角的弊端，提高施工缝防渗水功能。另外，该工艺成本投入不大，操作性强。

3.3 进一步优化建议

前面阐述的优化举措是在不改变背贴式橡胶止水带材料自身结构的前提下进行。变形缝橡胶止水带转角施工比较繁琐，经过优化，变形缝橡胶止水带专门配置直角配件，如图3所示。

图3 橡胶止水带直角配件

另外，主体结构每单环通常只使用1 根橡胶止水带即可。因此，专门定制的四直角无开口橡胶止水带值得推广，如图4所示。

图4 带四角固定点的定制直接橡胶止水带

按照施工的实际情况，为便于将止水带在模板外面进行固定，同时便于其安装和贴合，将止水环带四角部分橡胶朝反方向进行延伸，待完成结构的浇筑和硬化后再将延伸部分割除掉。该新型止水带具有下列优点。

（1）由于专门定制的闭环止水带没有开口，止水防水效果增强。

（2）通过增设直角外固定端，便于将侧墙及顶板的止水带固定在模板上，方便施工，节约施工时间。

（3）采用直角止水带有效规避橡胶带在矩形结构外侧安装时防水效果不佳的弊端，确保防渗功能。该优化工艺经实践，防水效果良好，值得推广。

4 钢边止水带安装问题及解决策略

4.1 传统钢边止水带现状

钢边止水带是变形缝钢边止水带比较重要的防水材料之一，然而在工程实践中，一些设计和安装因素会降低钢边止水带的止水功能：一是由于镀锌钢边表面比较光滑，容易从混凝土分离出来；二是传统的钢边止水带宽度通常只有35 cm 左右，尺寸比较小，导致钢边止水带两边与混凝土的接触面积不大，防水通道不够宽敞，如图5所示；三是存在安装不规范的通病，施工标准化程度不高；四是钢边止水带橡胶部分为生胶，韧性不强，很容易出现撕裂现象。

4.2 新型防移位钢边止水带

为实现更好的防水效果，通过反复实践和优化，定制出新型钢边止水带，新旧钢边止水带如图5、图6所示。具体优化设计内容[6]如下。

图5 旧式止水带中间内圆外圆设计

（1）新型钢边止水带宽度从常规的35 cm 扩大为40 cm，从而扩大钢边止水带和混凝土之间的结合面积，不仅有效防止变形，而且有效降低被撕裂的风险。将中间部内圆外圆的形式改为内圆外方的形式，利于进行安装和定位。

（2）将3 道约3 mm×3 mm 的凸条设置在新型钢边止水带橡胶部分两边，如图6所示。通过设置凸条，提高橡胶与混凝土之间结合强度。

图6 新型止水带中间内圆外方设计

（3）新型钢边止水带钢边开孔，孔径约1.5～2 cm（Φ15～20 mm），双排孔错开布置，如图7白色方框所示。所开圆孔用于安装时与地下通道结构钢筋紧密相连，另外还能兼做止水带下部混凝土振捣情况的观察孔，混凝土硬化达到一定强度后，能发挥其铆固作用，有效避免钢边止水带被轻易抽出，也防止其位移。

图7 新型钢边开孔钢边橡胶止水带

（4）橡胶部分采用熟胶作为原材料，弹性变形比较大，抗撕裂性更强。

4.3 止水带安装质量控制

在正式安装新型防移位钢边止水带前，务必做好止水带的验收和日常管理。首先，在施工现场安装前务必确保止水带通过试验检验合格。其次，为确保防水效果，止水带切勿在阳光下暴晒，且不能有磨损。另外，禁止安装已出现严重变形的钢边橡胶止水带。

为增强地下通道变形缝处的防渗水功能，新型钢边止水带采取以下科学的安装方式。

（1）将钢筋弯钩与新型钢边止水带钢边开孔有效连接，并与结构钢筋进行焊接，确保新型钢边止水带和钢筋网形成一个有效整体，焊接间距大约为50 cm。

（2）安装好新型钢边止水带以后，需要认真检查，确保其连接牢固，满足要求。

（3）完成新型钢边止水带安装以后，必须做好成品保护，不能出现弯折以及浸泡情况。

4.4 优化效果

钢边止水带安装完成3 个月后，地下通道试验段完成主体施工而且进行基坑回填，在经历多次雨水冲刷后，变形缝安装新型钢边止水带后的防水效果优于传统钢边止水带。

5 橡胶止水带热接法施工工艺优化

5.1 优化方式

传统热接法操作工艺繁琐，施工存在一定难度，不利于现场施工。为确保焊接接头保持平顺而且牢固，提高防水性，通过反复现场试验，对热接法设备和施工工艺展开升级优化，研究出新型操作方便、工序简单的止水带热熔连接装置，该装置重量十分轻巧，容易安装[7-8]，如图8所示。

图8 热熔连接施工简图

现场使用止水带生产厂家提供的设备，借助千斤顶对止水带进行紧固。起初，控制箱和焊接设备连为一体，由于场地狭隘，不便于施工。通过对设备进行优化，将相对固定的控制箱和经常移动的焊接设备分开，让设备具有更灵活的操作性。用除尘鼓风机将接口范围内10 cm 区域内的胶料清除干净。将顶层硫化机夹板盖上以后，借助千斤顶进行紧压处理。通过对设备及施工技术的优化，不仅使施工更加便捷，而且确保接头强度，提高施工效率，详细施工流程详见图9。

图9 热熔连接施工简图

5.2 质量控制要点

（1）钢边搭接长度保持在5 cm 左右。

（2）必须确保完成凝固以后，才能开始硫化施工。

（3）对所有施工人员务必开展岗前培训，培训合格以后才能上岗施工。

（4）必须对热接器加热时间和加热温度进行有效控制，通常以现场实验测定的加热时间和温度作为参照。

（5）热硫化操作时，通过千斤顶小心施压。

5.3 应用效果

采用传统冷接法技术，每个搭接的接头长度至少为3 cm，通过优化的热接法，只需将切口接头进行对接，每个接头通常节省25 mm 长的止水带，按照材料单价65 元/m（不含运费）计算，如果每20 m 距离需要一个变形缝，1 000 m 可以节省橡胶止水带材料费用约812.5 元，另外还可降低后期维修补漏的成本。

6 结语

为增强沙特某城市轨道交通地下通道变形缝防渗能力，通过采用双矩形内撑环极大方便背贴式橡胶止水带的固定，规避传统背贴式橡胶止水带不容易固定、在矩形结构外侧安装防水效果不佳等缺陷；通过安装新型钢边止水带，采用加宽宽度、增设凸条、在钢边开孔等措施，提高橡胶与混凝土之间结合强度，防止钢边止水带侧移，提高防水效果；通过优化热接法设备及热接技术，不仅简化操作，有效加快工作效率，确保防渗功效，极大降低城市轨道交通地下通道的维护成本以及运营成本，提高工程质量，为类似地下通道项目提供切实可靠的经验借鉴。