地鐵礦山法車(chē)站防水探討

1、地鐵礦山法車(chē)站防水探討北京城建設(shè)計(jì)研究總院有限責(zé)任公司 郭德友摘要： 地鐵地下車(chē)站采用礦山法施工時(shí)，由于車(chē)站斷面較大，為保證初期支護(hù)的穩(wěn)定性和施工安全，內(nèi)襯結(jié)構(gòu)均進(jìn)行分段施工，因此防水層的鋪設(shè)也就無(wú)法連續(xù)進(jìn)行，造成了預(yù)留搭接縫和手工焊縫過(guò)多，給防水質(zhì)量帶來(lái)了極大的隱患。這就要求在設(shè)計(jì)過(guò)程中制定周密的防水方案，這種方案既要求能夠最大程度地滿(mǎn)足地下車(chē)站的防水標(biāo)準(zhǔn)要求，也能夠在結(jié)構(gòu)出現(xiàn)滲漏水時(shí)以最小的代價(jià)、最快的速度完成堵漏維修工作。本文對(duì)北京地鐵五號(hào)線(xiàn)礦山法車(chē)站防水設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行了總結(jié)，闡述了個(gè)人的一些經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解，希望對(duì)地下工程的防水設(shè)計(jì)有一定的借鑒意義。關(guān)鍵詞： 地鐵礦山法車(chē)站、塑料防水板、分區(qū)注

2、漿系統(tǒng)、防水封閉區(qū)、頂縱梁、施工縫。地鐵礦山法車(chē)站防水探討北京城建設(shè)計(jì)研究總院有限責(zé)任公司 郭德友 一、引言在我國(guó)的地鐵地下礦山法車(chē)站的防水設(shè)計(jì)中，不同的城市由于工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件的不同，多采用“以排為主、防排結(jié)合”以及“以防為主、多道設(shè)防”兩種不同的防水設(shè)計(jì)原則。當(dāng)采用“防排結(jié)合”的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致地鐵周?chē)牡乇沓霈F(xiàn)不均勻沉降，給周邊建筑物帶來(lái)一些不利影響；同時(shí)排水系統(tǒng)一旦排水不暢又會(huì)導(dǎo)致地下水位上漲，給結(jié)構(gòu)帶來(lái)新的滲漏隱患。北京地鐵五號(hào)線(xiàn)全線(xiàn)共計(jì)個(gè)礦山法車(chē)站，個(gè)明、暗挖結(jié)合車(chē)站，在制定防水方案過(guò)程中，通過(guò)專(zhuān)家和設(shè)計(jì)人員的反復(fù)論證，同時(shí)吸取北京地鐵復(fù)八線(xiàn)的經(jīng)驗(yàn)，最終確定了五號(hào)線(xiàn)

3、礦山法車(chē)站采用“以防為主”的設(shè)計(jì)原則，同時(shí)增設(shè)了分區(qū)注漿系統(tǒng)，在防水方案論證過(guò)程中，專(zhuān)家一致建議應(yīng)重點(diǎn)處理好車(chē)站頂縱梁、施工縫和變形縫等部位的防水問(wèn)題，下面就礦山法車(chē)站防水設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題闡述一下個(gè)人觀點(diǎn)。 二、防水設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題選擇合理的柔性防水層材料選擇合理的防水材料是保證防水效果的關(guān)鍵因素。由于礦山法修建的地下，隧道初期支護(hù)采用噴射混凝土，由于滿(mǎn)粘法鋪設(shè)防水層的代價(jià)較高，因此國(guó)內(nèi)外多采用在初期支護(hù)表面空鋪塑料防水板的方法進(jìn)行防水處理。國(guó)內(nèi)的防水設(shè)計(jì)工程師在選擇塑料防水板材料時(shí)，往往強(qiáng)調(diào)這種材料必須具有很大的拉伸強(qiáng)度和很高的延伸率，這種做法具有一定片面性。因?yàn)楫?dāng)防水板

4、鋪設(shè)在凹凸不平的基面上時(shí)，其過(guò)高的拉伸強(qiáng)度往往制約了延伸率的發(fā)揮。例如，在鋪設(shè)質(zhì)地較硬的防水板時(shí)，很難在縱向和橫向同時(shí)預(yù)留一定的余量，將防水板伏貼地固定在基面上，灌注二襯模筑混凝土?xí)r，受到混凝土的側(cè)向壓力的作用，就會(huì)發(fā)現(xiàn)局部防水層會(huì)被拉離噴射混凝土基面（這種現(xiàn)象多出現(xiàn)在拱角部位），導(dǎo)致防水板無(wú)法與噴射混凝土的基面密貼。按照通常的想法，由于防水板的延伸率很大，防水層在外力的作用下應(yīng)該橫、縱向同時(shí)延伸，緊密地貼在噴射混凝土基面上。而施工現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的情況卻是，防水板過(guò)大的拉伸強(qiáng)度制約了其延伸率的發(fā)揮，導(dǎo)致二襯與初襯之間嚴(yán)重脫離，在防水層與初襯之間人為制造了密集的“積水坑”，這就是為什么礦山法隧道一旦出

5、現(xiàn)滲漏水時(shí)滲漏量較大，同時(shí)很難封堵的原因。從另一個(gè)方面來(lái)看，如果采用的防水板柔性較好，鋪設(shè)時(shí)可以很容易在橫、縱向同時(shí)預(yù)留一定的余量，灌注混凝土?xí)r防水層會(huì)密貼在噴射混凝土基面上，這時(shí)防水板內(nèi)部不會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)力，也就不全產(chǎn)生拉伸變形。而結(jié)構(gòu)的后期變形量往往很小，兩固定點(diǎn)之間的防水板受拉時(shí)的變形量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其扯斷伸長(zhǎng)率，不會(huì)出現(xiàn)后期由于結(jié)構(gòu)變形導(dǎo)致防水板被拉斷的情況。因此在設(shè)計(jì)階段選擇防水層材料種類(lèi)時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)采用柔性較好的材料，不必過(guò)多地強(qiáng)調(diào)其拉伸強(qiáng)度。在材質(zhì)相同的情況下，材料的厚度越大，其抗穿刺性能越強(qiáng)，這是后續(xù)施工（如綁扎鋼筋、灌注和振搗混凝土）過(guò)程中防水層提高自我保護(hù)的一個(gè)非常關(guān)鍵的因素，而一些歐

6、洲國(guó)家在礦山法隧道中采用的塑料防水板的厚度已經(jīng)達(dá)到了左右，其主要目的就是為了提高材料的抗穿刺能力（當(dāng)然也提高了材料的耐久性），這一點(diǎn)在國(guó)內(nèi)也逐步得到了認(rèn)同，例如廣州地鐵和北京地鐵的礦山法隧道中采用的防水板厚度由最早的已經(jīng)提高到，這雖然與國(guó)外尚有一定的差距，但相信在以后的地下工程中會(huì)得到逐步的提高。地下礦山法車(chē)站的施工現(xiàn)場(chǎng)比較復(fù)雜，往往無(wú)法避免已經(jīng)鋪設(shè)完畢的防水板受到破壞，而能否方便、快速地發(fā)現(xiàn)破損部位與防水板本身的生產(chǎn)工藝有很大關(guān)系，有些種類(lèi)的塑料防水板在深顏色的主材表面再熱熔粘貼一道淺顏色的其它材料，厚度不超過(guò)，這層材料稍微受到外力的作用就會(huì)破損，露出主材的顏色，即使在照明條件不好的情況下也

7、能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)，這一層可以稱(chēng)為“識(shí)別層”。由于現(xiàn)在多采用以上的塑料防水板，防水板只能采用熱風(fēng)焊槍熱熔粘貼在塑料圓墊片上，鋪設(shè)完畢的防水板表面基本是無(wú)破損的。當(dāng)厚度為以下防水層采用壓焊器固定在塑料圓墊片上時(shí)，有可能將“識(shí)別層”損壞掉，混淆破壞點(diǎn)與固定點(diǎn)之間的差別，識(shí)別層的作用也就不大了。設(shè)置分區(qū)注漿系統(tǒng)采用塑料防水板進(jìn)行全包防水做法易出現(xiàn)“竄水”問(wèn)題，這主要是由于防水板與二襯混凝土結(jié)構(gòu)之間無(wú)法做到完全密貼，局部的滲漏水會(huì)進(jìn)入到整個(gè)防水板與二襯之間，導(dǎo)致柔性防水層失效。為最大程度地避免出現(xiàn)“竄水”現(xiàn)象，同時(shí)當(dāng)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)滲漏水時(shí)能夠快速、簡(jiǎn)單地完成堵漏維修工作，有必要在地下礦山法車(chē)站內(nèi)設(shè)置分區(qū)注漿系統(tǒng)。

8、）分區(qū)系統(tǒng)礦山法隧道一般采用在施工縫部位的防水板表面粘貼背貼式止水帶進(jìn)行分區(qū)，而礦山法車(chē)站由于斷面較大，環(huán)向施工縫間距一般為，縱向施工縫一般不少于條，因此在防水板表面粘貼背貼式止水帶時(shí)接縫較多，施工很不方便，分區(qū)的效果也不好，因此在北京地鐵五號(hào)線(xiàn)的分區(qū)設(shè)計(jì)時(shí)，主要考慮了如下幾個(gè)方面：（）將車(chē)站主體做為一個(gè)大的防水區(qū)域，僅當(dāng)車(chē)站主體結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置變形縫時(shí)，在變形縫部位設(shè)置分區(qū)系統(tǒng)。（）在車(chē)站主體與通風(fēng)道、出入口通道連接處的變形縫部位均設(shè)置分區(qū)系統(tǒng)，將車(chē)站主體和附屬結(jié)構(gòu)的防水區(qū)域分隔開(kāi)（見(jiàn)圖）。圖1（）分區(qū)采用的背貼式止水帶要求與防水層材質(zhì)相同且能夠與防水板熱熔焊接。背貼式止水帶主要發(fā)揮如下三個(gè)方面的

9、作用：做為變形縫部位的一道止水措施；變形縫部位的防水板很容易受到機(jī)械性破壞，這是變形縫部位滲漏水的主要原因，設(shè)置的背貼式止水帶實(shí)際上起到對(duì)此部位防水板的重要保護(hù)作用。 將變形縫兩側(cè)的防水區(qū)域分隔開(kāi)，形成各自獨(dú)立的防水封閉區(qū)。止水帶的分區(qū)效果在底板（底拱）和側(cè)墻的部位比較理想，但在拱頂處由于混凝土無(wú)法灌注密實(shí)，背貼式止水帶基本上無(wú)法與結(jié)構(gòu)混凝土咬合密實(shí)，只能與后期的回填注漿以及防水注漿相結(jié)合才能提高分區(qū)效果。（）為保證止水帶與二襯結(jié)構(gòu)能夠咬合密實(shí)，止水帶表面的蹼的高度不宜小于，同時(shí)要小于結(jié)構(gòu)迎水面鋼筋保護(hù)層的厚度。（）背貼式止水帶采用手工焊接工藝熱熔粘貼在防水層表面，所有焊接部位均要求密實(shí)不透水

10、（見(jiàn)圖），為保證焊接質(zhì)量，止水帶兩側(cè)焊接部位的厚度宜盡量與防水板厚度相同，北京地鐵車(chē)站采用的防水板厚度為，因此背貼止水帶兩側(cè)焊接部位的厚度范圍為，寬度為不宜小于（見(jiàn)圖）。（）由于在澆筑和振搗模筑混凝土的過(guò)程中，有可能出現(xiàn)止水帶受到破壞或者止水帶與混凝土之間咬合不密實(shí)的情況，因此在止水帶兩側(cè)的蹼間設(shè)置直徑為的注漿花管，引出的注漿導(dǎo)管的間距為。為避免澆筑混凝土?xí)r漿液進(jìn)入注漿花管中，要求注漿花管表面的出漿孔為縫狀扁孔，出漿孔間距一般為。圖2圖3）注漿系統(tǒng)早期的地鐵礦山法隧道出現(xiàn)滲漏水時(shí)，一般采用表面剛性封堵或鉆孔注漿的方法進(jìn)行修補(bǔ)，往往費(fèi)時(shí)費(fèi)力且堵漏效果不好，同時(shí)給地鐵的正常運(yùn)營(yíng)帶來(lái)不利影響，而預(yù)埋

11、的注漿系統(tǒng)正是為解決后期出現(xiàn)滲漏水采取的補(bǔ)救措施。（）注漿系統(tǒng)的作用 結(jié)構(gòu)出現(xiàn)滲漏水時(shí)，可以直接進(jìn)行注漿處理，避免后期鉆孔對(duì)防水層造成新的損害，無(wú)法保證堵漏的效果。通過(guò)均勻設(shè)置的注漿管進(jìn)行回填注漿后，漿液能夠充分填充結(jié)構(gòu)與防水層之間的空隙，最大程度地降低“竄水”現(xiàn)象。結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn)滲漏水時(shí)，說(shuō)明滲漏水部位的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)貫通裂縫或澆筑不密實(shí)，而通過(guò)注漿系統(tǒng)進(jìn)行回填注漿，能夠從結(jié)構(gòu)背后有效填充貫通裂縫和結(jié)構(gòu)澆筑不密實(shí)部位（而不是靠注漿來(lái)封堵柔性防水層表面的孔洞），這是設(shè)置注漿系統(tǒng)的主要目的。（）對(duì)注漿系統(tǒng)的要求：能夠牢固地固定在防水層表面，防止?jié)矒v混凝土?xí)r脫落。在注漿壓力的作用下使?jié){液充分地填充防水板和

12、二襯混凝土結(jié)構(gòu)之間的空隙，同時(shí)還能夠從結(jié)構(gòu)背面填充結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)的貫通裂縫和疏松部位，達(dá)到止水的目的。在澆搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的漿液及細(xì)顆粒不能進(jìn)入注漿管內(nèi)。（）注漿系統(tǒng)的組成注漿底座：圓形，材質(zhì)與防水板相同，采用點(diǎn)粘法熱熔焊接在防水層表面，固定點(diǎn)數(shù)為個(gè)，單個(gè)固定點(diǎn)數(shù)不大于，以免影響出漿效果；同時(shí)在底座平面上均勻設(shè)置了肋條，保證漿液在每?jī)傻览邨l之間的通道中順利排出（見(jiàn)圖）。圖4注漿管：螺旋形硬質(zhì)塑料圓管，做為注漿導(dǎo)管使用，其螺旋型結(jié)構(gòu)增加了抗壓強(qiáng)度，同時(shí)也增加了漿液回流阻力，使?jié){液固化后能夠完全填充注漿導(dǎo)管。注漿系統(tǒng)的設(shè)置間距為，以梅花型布設(shè)為好，結(jié)構(gòu)施工完畢后，對(duì)出現(xiàn)滲水部位最近的注漿導(dǎo)管進(jìn)行跳躍式注

13、漿堵漏處理（即：每隔一根注漿導(dǎo)管進(jìn)行填充注漿），注漿液一般采用水溶性聚氨酯等有機(jī)注漿材料，也可采用超細(xì)水泥漿，但需要添加的膨脹劑。頂縱梁防水是關(guān)鍵頂縱梁部位的防水質(zhì)量是評(píng)價(jià)整個(gè)礦山法車(chē)站防水效果的關(guān)鍵因素，也是防水板鋪設(shè)時(shí)最難控制的部位，其主要原因如下：（）頂縱梁結(jié)構(gòu)需要先施工，在搬運(yùn)和綁扎頂縱梁部位的結(jié)構(gòu)鋼筋時(shí)，由于作業(yè)空間狹小，鋼筋密集，極易扎破已鋪設(shè)完畢的防水層，有時(shí)即使發(fā)現(xiàn)破損部位也很難進(jìn)行修補(bǔ)，造成防水層失效。（）拆除導(dǎo)洞內(nèi)的噴射混凝土中隔墻時(shí)，很容易對(duì)預(yù)留搭接部位的防水板造成破壞，這種破壞主要來(lái)自綁扎鋼筋和破除中隔墻時(shí)的機(jī)械破壞以及切割鋼筋時(shí)的高溫破壞，當(dāng)破損部位出現(xiàn)在頂縱梁施工縫

14、根部時(shí)，很難對(duì)破損部位進(jìn)行修補(bǔ)，導(dǎo)致施工縫部位的外防水層失效。（）頂縱梁部位的結(jié)構(gòu)混凝土不宜澆筑和振搗密實(shí)，給結(jié)構(gòu)自防水帶來(lái)不利影響。（）頂縱梁施工縫后期張開(kāi)量較大，施工縫部位的防水加強(qiáng)措施不當(dāng)導(dǎo)致出現(xiàn)滲漏水。通過(guò)對(duì)以上滲漏水原因的分析，對(duì)頂縱梁部位采取如下防水加強(qiáng)措施：（）在頂縱梁防水板兩側(cè)預(yù)留搭接部位的內(nèi)、外側(cè)各設(shè)置一道厚度為的鐵皮板臨時(shí)保護(hù)層，并且在外側(cè)的鐵皮板和防水層之間設(shè)置厚度不小于的石棉布，保證氣割鋼筋時(shí)產(chǎn)生的熱量不會(huì)通過(guò)鐵皮板燙破防水層（見(jiàn)圖）。為保證鐵皮板不會(huì)對(duì)防水層的后續(xù)施工產(chǎn)生不利影響，鐵皮板與頂縱梁之間的疊合寬度可控制在范圍內(nèi)，這樣可在鐵皮板的保護(hù)作用完成后能夠方便取出并

15、且重復(fù)使用。圖5（）破除靠近頂縱梁施工縫根部的中隔墻時(shí)，應(yīng)進(jìn)行人工鑿除，不得使用風(fēng)鎬等機(jī)械鑿除，否則稍不注意就會(huì)破壞鐵皮板的防水層。（）頂縱梁施工縫部位無(wú)法設(shè)置中埋式止水帶，為保證防水效果，在施工縫部位設(shè)置兩道遇水膨脹止水條或水膨脹嵌縫膠，同時(shí)在兩道止水條之間預(yù)埋注漿管，當(dāng)施工出現(xiàn)滲漏水時(shí)，采用注漿法進(jìn)行堵漏維修（見(jiàn)圖）。圖6施工縫部位防堵結(jié)合地下礦山法車(chē)站的滲漏水一般情況下以上都集中在施工縫部位（包括頂縱梁施工縫），其原因主要?dú)w結(jié)為以下幾個(gè)方面：（）礦山法車(chē)站一般采用塑料防水板進(jìn)行防水處理，預(yù)留的防水板接頭多集中在靠近施工縫的部位，當(dāng)上下兩幅防水板進(jìn)行搭接處理時(shí)，每道焊縫會(huì)出現(xiàn)一到兩處的手工

16、焊接，焊接不密實(shí)、漏焊、虛焊、反復(fù)焊接時(shí)的早期碳化都會(huì)造成后期的滲漏水。（）綁扎或焊接施工縫部位的鋼筋時(shí)，防水層最容易受到機(jī)械性破壞或燙破，當(dāng)破壞點(diǎn)位于施工縫根部時(shí)，這種破壞是無(wú)法修補(bǔ)的，這時(shí)的防水層根本無(wú)法起到防水作用。（）在立面施工縫部位安裝的拆卸模板的封口板時(shí)，很容易造成防水層的破壞，這種破壞往往很難進(jìn)行修補(bǔ)。（）施工縫界面處理不好、澆搗不密實(shí)以及后期混凝土干縮等各種原因出現(xiàn)貫通裂縫是施工縫容易滲水的重要原因。通過(guò)對(duì)以上滲漏水原因的分析，對(duì)施工縫部位采取如下防水加強(qiáng)措施：（）手工焊縫要求專(zhuān)業(yè)人員超作，避免出現(xiàn)焊縫部位的滲漏水情況。（）由于礦山法車(chē)站設(shè)置背貼式止水帶比較困難，可在施工縫部位

17、防水板內(nèi)表面設(shè)置一層與防水板同材質(zhì)的保護(hù)層，保護(hù)層采用點(diǎn)粘固定（圖）。圖7（）施工縫部位無(wú)法設(shè)置中埋式止水帶，比較困難且接縫較多，為保證防水效果，在施工縫部位設(shè)置兩道遇水膨脹止水條或水膨脹嵌縫膠。同時(shí)在兩道止水條之間預(yù)埋注漿管，當(dāng)施工縫出現(xiàn)滲漏水時(shí)，采用注漿的方法進(jìn)行堵漏維修（見(jiàn)圖）。采取有效、可行的成品保護(hù)措施底板（仰拱）防水板鋪設(shè)完畢后，應(yīng)立即覆蓋土工保護(hù)層并澆筑厚度不小于的細(xì)石混凝土保護(hù)層，并且要求保護(hù)層結(jié)硬后才能夠上人。當(dāng)工期較緊張時(shí)，要求在保護(hù)層內(nèi)設(shè)置間距的細(xì)鋼絲網(wǎng)片，增加保護(hù)層的整體性能。由于細(xì)石混凝土的碎裂，割壞防水層的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，因此要求加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督，避免出現(xiàn)此類(lèi)現(xiàn)象。防水層在鋪設(shè)過(guò)程中產(chǎn)生的破壞一般比較少，并且容易發(fā)現(xiàn)和進(jìn)行修補(bǔ)。而一般以上的破壞出現(xiàn)在鋼筋的運(yùn)送、就位、綁扎、焊接以及模筑混凝土的灌注和振搗過(guò)程中。（下轉(zhuǎn)第頁(yè)）（上接第頁(yè)）在鋼筋綁扎過(guò)程中出現(xiàn)破壞點(diǎn)時(shí)，由于現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)