軌道交通工程防水技術(shù)綜述

1、軌道交通工程防水技術(shù)綜述 摘   要：對在建和已建城市軌道交通采用明挖結(jié)構(gòu)和礦山法結(jié)構(gòu)施工的地下工程所選用的柔性防水材料及細(xì)部構(gòu)造防水技術(shù)進(jìn)行了綜合論述。關(guān)鍵詞：城市軌道交通；防水工程；明挖法；礦山法；柔性防水材料；細(xì)部構(gòu)造       軌道交通地下工程土建工法較多，施工工藝比較復(fù)雜。在制定防水方案時，根據(jù)土建工法確定防水材料的種類和細(xì)部構(gòu)造防水措施，選擇更易于施工、安全環(huán)保、適合本地氣候條件及地下水文地質(zhì)的柔性防水層材料，是防水設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。1、軌道交通地下防水工程的基本特點(diǎn) &#

2、160;    城市軌道交通地下防水工程不同于其他地下工程，主要有以下幾個基本特點(diǎn)：      1）防水材料應(yīng)具有優(yōu)異的耐久性      軌道交通工程主要受力構(gòu)件的使用年限應(yīng)達(dá)到100年以上，因此選用的柔性防水材料應(yīng)具有與結(jié)構(gòu)使用年限相匹配的耐久性。      2）防水設(shè)防等級較高      軌道交通地下工程屬人員密集場所，機(jī)電設(shè)備較多。對車站、人行通道和機(jī)電設(shè)備集中

3、區(qū)段，要求達(dá)到一級防水標(biāo)準(zhǔn)，其他區(qū)間隧道等附屬結(jié)構(gòu)要求達(dá)到二級防水標(biāo)準(zhǔn)。      3）柔性防水層工作環(huán)境復(fù)雜      軌道交通地下工程長期受列車振動荷載的作用，同時，地下水的水位、酸堿度、微生物以及凍融環(huán)境等均對防水層的質(zhì)量和耐久性帶來不利影響。      4）地下工程土建工法復(fù)雜      城市軌道交通地下工程的土建工法包括了明挖順筑、蓋挖順筑、蓋挖逆筑、礦山法（包括暗挖逆筑、暗挖順筑）、盾

4、構(gòu)法、頂管法等多種工法，有時一個地下車站采用了3種以上的土建工法，這就決定了地下工程防水的復(fù)雜性。      5）柔性防水層施工要求高      城市軌道交通工程施工場地有限，基坑多采用圍護(hù)樁或地下連續(xù)墻支護(hù)，決定了側(cè)墻柔性防水層大多采用“外防內(nèi)貼”法施工，成品保護(hù)困難，對防水層的完整性和不竄水性要求較高。      6）施工周期長      城市軌道交通地下防水工程一般最少需要1年的時間，因此要

5、求選用的防水材料應(yīng)同時具有較好的高、低溫施工性能，防水層耐雨水、耐凍融、耐粉塵等性能要好。2、明挖法結(jié)構(gòu)柔性外包防水2.1柔性防水方案      城市軌道交通地下工程明挖結(jié)構(gòu)土建工法包括明挖順筑、蓋挖順筑、蓋挖逆筑等。在進(jìn)行防水方案討論時，結(jié)構(gòu)頂板必須設(shè)置柔性防水層已經(jīng)得到了廣泛的認(rèn)可，但對于底板和側(cè)墻是否需要設(shè)置柔性防水層，每條新建軌道交通的防水方案在確定前都要進(jìn)行一番爭論，爭論的焦點(diǎn)是選用柔性半包防水方案還是選用全包防水方案。這兩種方案的對比見表1。      半包防水方案和全包防

6、水方案到底哪個更好，滲漏量和堵漏維修費(fèi)用每年投入多少，目前尚無具體量化指標(biāo)比較。國內(nèi)目前在建和已建地鐵工程大多采用柔性全包防水方案，僅個別城市以及個別地下車站由于結(jié)構(gòu)型式等原因采用了半包防水方案，見表2。2.2柔性防水材料選擇      選用柔性防水材料時，一般遵循“材料品種不宜過多，應(yīng)具備環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、施工簡便及與土建工法匹配的特性，適應(yīng)當(dāng)?shù)氐奶鞖?、環(huán)境條件，具有成品保護(hù)簡單等優(yōu)勢，優(yōu)先選用不易竄水的防水材料或防水系統(tǒng)”的原則。      由于軌道交通地下工程大多采用圍護(hù)樁或地下連續(xù)墻支護(hù)的結(jié)構(gòu)

7、型式，其鋪設(shè)防水層時，結(jié)構(gòu)底板均采用“外防內(nèi)貼”法，頂板均采用“外防外貼”法，側(cè)墻大多采用“外防內(nèi)貼”法，僅局部采用放坡施工的側(cè)墻采用“外防外貼”法。因此在選用防水材料時，一般根據(jù)防水層設(shè)置部位的不同選用不同種類的防水材料。      國內(nèi)目前在建和已建地鐵工程中，明挖結(jié)構(gòu)采用的防水層材料種類見表3。根據(jù)表3的匯總結(jié)果，目前國內(nèi)新建地鐵工程中，結(jié)構(gòu)頂板多采用涂料類防水材料，其防水質(zhì)量經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)是能夠滿足設(shè)計(jì)要求的。而側(cè)墻和底板柔性防水材料中，由于預(yù)鋪防水卷材和膨潤土防水材料具有不易竄水和施工簡便的特點(diǎn)，在地鐵工程中也得到了越來越廣泛的應(yīng)用。2

8、.3常用柔性防水材料的施工性能比較      每種防水材料都有其特定的施工工藝，如基層處理、安裝鋪設(shè)方法、成品保護(hù)要求等，其施工難度不同，影響防水質(zhì)量的因素也不同，如施工人員的熟練程度、鋪設(shè)質(zhì)量、各種環(huán)境條件對鋪設(shè)質(zhì)量的影響、成品保護(hù)和澆搗混凝土等。      防水材料的選用應(yīng)重點(diǎn)考慮以下3個方面的因素：一是選用的防水材料的性價比；二是所選用防水材料的施工工藝不能過于復(fù)雜，應(yīng)盡量符合目前國內(nèi)現(xiàn)場施工人員的素質(zhì)；三是應(yīng)符合當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件和水文地質(zhì)條件及土建施工工法。  

9、0;   國內(nèi)地鐵工程中常用的柔性防水材料施工性能見表4。2.4柔性防水層施工工藝概述      1）當(dāng)防水層采用“外防內(nèi)貼”法鋪設(shè)時，防水卷材應(yīng)采用空鋪、點(diǎn)粘、條粘或機(jī)械固定法鋪設(shè)，避免內(nèi)部結(jié)構(gòu)與圍護(hù)結(jié)構(gòu)之間出現(xiàn)差異沉降時對防水層造成破壞。當(dāng)防水層采用“外防外貼”法鋪設(shè)時，防水層與結(jié)構(gòu)表面應(yīng)滿粘，不得出現(xiàn)空鼓部位。明挖車站的基本構(gòu)造設(shè)計(jì)見圖1。      2）側(cè)墻防水層之間的過渡構(gòu)造，包括直接過渡和間接過渡兩種做法，見圖2    &#

10、160; 3）防水加強(qiáng)層做法根據(jù)細(xì)部構(gòu)造部位及防水材料的材質(zhì)有所不同，具體做法如下：      陰陽角加強(qiáng)層一般先于防水層鋪設(shè)，但當(dāng)采用“外防內(nèi)貼”法鋪設(shè)自粘防水卷材時，宜先鋪防水層，再鋪防水加強(qiáng)層。      施工縫防水加強(qiáng)層應(yīng)位于結(jié)構(gòu)迎水面和防水層之間，見圖3。      變形縫防水加強(qiáng)層材料應(yīng)具有不小于300的延伸率，并且防水加強(qiáng)層應(yīng)采用可與現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)粘貼的防水材料?！巴夥纼?nèi)貼”法鋪設(shè)防水層時，多采用合成高分子預(yù)鋪防水卷材“；外防外貼”

11、法鋪設(shè)防水層時，多采用丁基橡膠防水密封膠粘帶。防水加強(qiáng)層在變形縫兩側(cè)一定范圍內(nèi)應(yīng)空鋪，以適應(yīng)變形要求，見圖4。3、礦山法結(jié)構(gòu)柔性外包防水3.1柔性防水方案      礦山法結(jié)構(gòu)包括采用礦山法施工車站以及區(qū)間隧道、人行通道、區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道等，國內(nèi)目前多采用全包防水方案，僅個別城市礦山法隧道采用防排結(jié)合的防水做法，如南京地鐵1號線的山嶺隧道采用全包排水方案，重慶地鐵1號線圍巖條件較好、埋深較大的礦山法隧道采用半包排水方案，中梁山隧道采用全包排水方案等。      國內(nèi)目前礦山法施工結(jié)構(gòu)多采用EVA、P

12、VC、ECB塑料防水板等作為復(fù)合式襯砌夾層防水層，如北京、南京、杭州、寧波、深圳、廣州、沈陽等地鐵。也有采用其他防水材料，如重慶地鐵淺埋礦山法隧道采用合成高分子預(yù)鋪防水卷材，西安地鐵礦山法隧道采用瀝青基聚酯胎預(yù)鋪防水卷材，北京地鐵5號線天壇東門站磁器口站左線區(qū)間隧道以及9號線六里橋站六里橋西站左線隧道采用膨潤土防水毯。從目前已經(jīng)投入運(yùn)營的北京地鐵5號線的防水效果來看，膨潤土防水毯與塑料防水板的防水效果基本相同，但都需要進(jìn)行后期注漿處理才能滿足二級設(shè)防要求。3.2柔性防水層施工工藝      礦山法結(jié)構(gòu)采用塑料防水板做復(fù)合式襯砌夾層防水層時，均采

13、用無釘孔鋪設(shè)雙焊縫施工工藝。少數(shù)城市地鐵如西安地鐵采用的瀝青基聚酯胎預(yù)鋪防水卷材，采用水泥釘直接固定在噴射混凝土表面，然后在釘孔部位再粘貼自粘層進(jìn)行修補(bǔ)。重慶地鐵礦山法隧道采用合成高分子預(yù)鋪防水卷材時，也有個別隧道采用吊帶法固定防水卷材。      礦山法隧道采用塑料防水板時，竄水問題比較嚴(yán)重，給后期堵漏維修工作帶來很大困難，這也是很多城市軌道交通工程在礦山法隧道中不斷采用新材料、新工藝進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以便找到一種施工簡便、防水性能好、不竄水的防水材料或防水系統(tǒng)的主要目的。而塑料防水板除具有適應(yīng)基層能力較好、延伸率較高、無污染等特點(diǎn)外，還兼做隔離層，

14、能有效降低二次襯砌收縮時受到初襯的約束，減少二次襯砌混凝土開裂的幾率，目前在國內(nèi)軌道交通工程礦山法結(jié)構(gòu)中屬于首選防水材料。為解決其竄水問題，應(yīng)在防水板表面設(shè)置防水板注漿系統(tǒng)（見圖5），隧道封閉后，利用預(yù)埋注漿系統(tǒng)進(jìn)行填充注漿。這種做法在南京地鐵一號線珠江路站鼓樓站玄武門站礦山法區(qū)間隧道中得到成功應(yīng)用，在北京地鐵所有礦山法結(jié)構(gòu)中也得到了大量應(yīng)用。實(shí)踐證明這種防水系統(tǒng)無論在大斷面礦山法車站還是在普通區(qū)間隧道中，都能夠滿足防水設(shè)計(jì)要求。4、細(xì)部構(gòu)造防水      地鐵工程中的細(xì)部構(gòu)造，包括樁頭、施工縫、變形縫（包括誘導(dǎo)縫）等部位的滲漏水占所有滲漏部位

15、的90以上；這些細(xì)部構(gòu)造一旦出現(xiàn)滲漏水，后期堵漏維修就比較困難，且容易出現(xiàn)反復(fù)滲漏問題，因此要特別重視。4.1樁頭      樁頭部位由于無法形成柔性全包防水層，因此大多采取剛?cè)徇^渡并在過渡部位用密封膠密封處理的方法加強(qiáng)防水。由于樁身與現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)底板之間的差異沉降較小，因此應(yīng)重點(diǎn)做好樁頭的剛性防水處理以及剛性防水層與柔性防水層之間的過渡密封處理。剛性防水包括在樁身及樁頭涂刷水泥基滲透結(jié)晶型防水材料，然后在樁身四周及底板墊層表面一定范圍內(nèi)抹壓1020 mm厚的防水砂漿。柔性防水層與墊層表面的剛性防水層進(jìn)行過渡，最后在樁根部用密封膠進(jìn)行密封處理

16、。目前也有采用高滲透改性環(huán)氧涂料代替水泥基滲透結(jié)晶型防水材料的做法，防水效果均能夠滿足防水要求。4.2施工縫      目前國內(nèi)軌道交通地下工程中，施工縫防水措施主要包括中埋式鋼邊橡膠止水帶、中埋式鋼板止水帶、遇水膨脹膩?zhàn)訔l、遇水膨脹止水橡膠、預(yù)埋注漿管、水泥基滲透結(jié)晶型材料等防水材料。按照工程部位或防水等級的要求，采取單道設(shè)防或組合雙道或三道設(shè)防（見圖6）。制定施工縫防水措施時，應(yīng)綜合考慮土建工法和施工縫設(shè)置部位，否則會增加施工難度，并難以保證防水質(zhì)量。例如，對復(fù)雜的礦山法結(jié)構(gòu)施工縫，如果采用中埋式或外貼式止水帶，則安裝和接頭施工比較困難，也

17、會給后道工序帶來不利影響，此時應(yīng)盡量選擇遇水膨脹止水橡膠、預(yù)埋注漿管等材料；在水平施工縫部位安裝中埋式或外貼式止水帶，施工操作也比較困難，止水帶容易跑位，同時與變形縫、誘導(dǎo)縫交叉部位較難處理，也容易導(dǎo)致該部位出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。實(shí)踐證明，施工縫部位單獨(dú)采用遇水膨脹止水條或外貼式橡膠止水帶的方法不易保證防水質(zhì)量，應(yīng)慎重選用。4.3變形縫和誘導(dǎo)縫      變形縫和誘導(dǎo)縫的防水方案比較統(tǒng)一，也無太多的方案可供選用。目前多選用中孔型中埋式鋼邊橡膠止水帶、外貼式橡膠止水帶、密封膠、防水加強(qiáng)層等材料進(jìn)行組合加強(qiáng)防水（見圖7），也有采用中孔型中埋式注漿止水帶代替鋼邊橡膠止水帶的。實(shí)踐證明，變形縫和誘導(dǎo)縫部位的防水效果主要依靠柔性防水加強(qiáng)層和中埋式止水帶，而外貼式止水帶和密封膠嵌縫的防水效果較差，有些城市軌道交通地下防水工程的變