北京地鐵五號線東四車站暗挖段的防水施工

北京地鐵五號線東四車站暗挖段的防水施工

1東四車站結(jié)構(gòu)、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)概況

地鐵東四站位于朝陽門內(nèi)大街與東四南大街交叉口上。車站兩端為明挖段，結(jié)構(gòu)形式為三層三跨框架結(jié)構(gòu);中間為暗挖段，結(jié)構(gòu)形式為單層三拱兩柱結(jié)構(gòu)。車站總長度197m，其中暗挖段長96180m，明挖段總長為100120m。車站總寬:暗挖段為22190m，明挖段為26120m。車站設(shè)置東南、東北、西南、西北4個出入口和南、北2個風(fēng)道。

車站兩端三層三跨框架結(jié)構(gòu)由側(cè)墻、梁、板、柱等構(gòu)件組成，采用明挖順筑法施工。中間單層拱形三跨兩柱結(jié)構(gòu)為復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu)。框架結(jié)構(gòu)的防水，一是施作外包防水層，二是依靠結(jié)構(gòu)混凝土自防水；復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu)的防水，一是施作初期支護與二次襯砌之間的防水夾層；二是依靠二次襯砌混凝土的自防水。

出入口除西南、西北兩個采用暗挖法施工外，東南、東北兩個采用明挖法施工。兩個風(fēng)道均采用明挖法施工。防水處理與施工方法有關(guān)，參照車站明挖、暗挖段的防水方案進行防水處理。

工程地質(zhì)自上而下依次為：人工填土層(雜填土和粘質(zhì)粉土素填土)，厚217～414m；粘質(zhì)粉土、砂質(zhì)粉厚410～615m；粘質(zhì)粉土，厚210～413m；中粗砂層，厚210～312m；卵石，厚510～1310m。水文地質(zhì)自上而下依次為：上層滯水，賦存于填土層和粘質(zhì)粉土、砂質(zhì)粉土中；潛水，賦存于粉細砂層、中粗砂層、圓礫層、卵石層中；承壓水，賦存于中粗砂層、卵石層孔隙中。受城市工程施工降水的影響，潛水水位呈連續(xù)下降的趨勢，平均每年水位降低0158m。歷史最高水位1959年為41～42m，1971年—1973年為32～34m，建議設(shè)防水位為35100m。潛水對鋼筋混凝土中的鋼筋和鋼結(jié)構(gòu)具有弱腐蝕性。

2防水施工綜述

東四車站及其出入口通道防水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為一級防水，結(jié)構(gòu)不允許出現(xiàn)滲水，內(nèi)襯表面不得有濕漬。車站風(fēng)道防水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為二級防水，不允許漏水，結(jié)構(gòu)表面允許有少量的偶見濕漬。防水施工影響因素多，技術(shù)難度大，是地鐵工程施工的一大難點，也是一道關(guān)鍵工序。結(jié)構(gòu)防水是根據(jù)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、車站結(jié)構(gòu)特點、施工方法和使用要求等因素進行設(shè)計和施工的，遵循“以防為主，防排結(jié)合，剛?cè)嵯酀?，多道防線，因地制宜，綜合治理”的原則，外防水固然重要，而提高結(jié)構(gòu)自防水性能也不能忽視，處理好施工縫、變形縫等土，厚114～415m;粉細砂層，厚615～817m;圓礫層，柜具備啟動、停止自動控制及故障泵自動關(guān)閉、備用泵自動投入等功能，保證運行的高可靠性。泵站的位置與鐵路中心的距離25m，以防泵站內(nèi)儀表受到行車振動的影響，應(yīng)考慮城市規(guī)劃要求，會同城市、鐵路、公路等有關(guān)單位協(xié)商確定。

5結(jié)論

(1)采用封閉式引道隔離地下水，綠化帶等引道以外地表水自然排出，泵站設(shè)計只考慮抽排引道內(nèi)地表水，可減小泵站規(guī)模，節(jié)省電力，節(jié)約投資，精減泵站管理工作，為保證引道排水暢通創(chuàng)造有利條件。

(2)封閉式引道的設(shè)計在工程實例中并不多，本次設(shè)計做了大量的工作，尤其是在橫向接縫構(gòu)造處理上有新的嘗試，期待能為以后的工程提供借鑒。振搗前應(yīng)先根據(jù)具體的結(jié)構(gòu)物設(shè)計振搗點，振搗時間一般為10～30s，以混凝土開始出漿和不冒氣泡為準(zhǔn)，避免漏振、欠振和超振。對新舊混凝土結(jié)合面、沉降縫、施工縫止水帶位置需要嚴(yán)格按設(shè)計的振搗點和時間進行有控制的振搗。

(4)施工縫設(shè)置混凝土應(yīng)盡量做到連續(xù)澆筑，不留或少留施工縫。如因施工需要留設(shè)施工縫，必須征得設(shè)計同意，并得到監(jiān)理的認可。施工縫的設(shè)置，主要考慮一次混凝土灌注工作的強度和有效控制混凝土的收縮裂紋。在結(jié)構(gòu)施工時，環(huán)向施工縫設(shè)置不超過24m?？v向施工縫根據(jù)結(jié)構(gòu)特點而定。

(5)施工縫部位處理在施工縫處繼續(xù)澆筑混凝土前，無論何種情況，對接縫表面都應(yīng)進行鑿毛處理，清除浮粒，粘貼止水條。對于采用順筑法施工的結(jié)構(gòu)，在施工縫處繼續(xù)澆筑混凝土前，應(yīng)用水沖洗接縫并保持濕潤，首先在接縫處鋪一層20～25mm厚、與灌注混凝土標(biāo)號相同的水泥砂漿，然后再進行混凝土灌注;施工縫處的混凝土必須充分振搗密實。

(6)混凝土保護層混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)置的各種鋼筋或綁扎鐵絲，不得接觸模板。在迎土面的鋼筋保護層厚度≮35mm。

(7)變形縫設(shè)置混凝土結(jié)構(gòu)變形縫的止水條構(gòu)造形式、位置、尺寸，以及止水條使用的材料、變形縫填料的物理力學(xué)性能應(yīng)符合設(shè)計要求。并應(yīng)加強變形縫處混凝土的振搗。

(8)混凝土坍落度控制當(dāng)混凝土采用泵送時，混凝土配合比的各項技術(shù)指標(biāo)應(yīng)作適當(dāng)調(diào)整，混凝土坍落度應(yīng)控制在規(guī)范允許范圍內(nèi)?；炷恋墓?yīng)必須保證泵送混凝土連續(xù)工作，預(yù)計泵送間歇時間超過45min或當(dāng)混凝土出現(xiàn)離析現(xiàn)象時，應(yīng)立即用壓力水或其它方法沖洗管內(nèi)留存的混凝土，嚴(yán)禁使用不合格混凝土澆筑。

(9)暗挖結(jié)構(gòu)拱頂混凝土灌注的特殊要求對于采用暗挖法施工的洞室結(jié)構(gòu)的拱頂混凝土灌注，往往會產(chǎn)生拱頂混凝土不密實、不滿灌、漏振搗、易收縮的現(xiàn)象，故對此部位的混凝土施工除在混凝土性能上設(shè)法減少其收縮率以外，還需對其灌注工藝提出特殊要求。根據(jù)工程經(jīng)驗，拱頂混凝土的灌注宜采用加強封堵板泵送擠壓混凝土施工工藝，見圖2。圖2泵送擠壓灌注混凝土工藝圖①選擇具有足夠強度和剛度的拱頂模板支撐體系，以保證模板支架在施工中不失穩(wěn)。

②設(shè)計能承受一定擠壓力的擋頭模板，利用結(jié)構(gòu)縱向鋼筋作為拉桿加固擋頭板。見圖3。圖3擋頭模板結(jié)構(gòu)示意圖③灌注混凝土?xí)r先從新舊混凝土接觸面處開始均勻分布灌注，最后在單元體中間位置進行泵送灌注，待混凝土自擋頭板擠出漿來時，穩(wěn)壓持續(xù)幾分鐘，檢查混凝土是否灌滿。如穩(wěn)定壓力后不能再灌入時，說明拱頂已灌滿。若穩(wěn)定壓力后仍能灌入，則應(yīng)穩(wěn)壓持續(xù)到不能灌入為止。

④在拱頂最高位置貼近初期支護面布設(shè)伸向二次襯砌混凝土后面的補償注漿管，一則可以通過注漿管檢查混凝土的灌滿程度，二則待混凝土達到一定強度后利用注漿管注漿，以補償混凝土因收縮或未灌滿造成的拱頂空隙。

(10)混凝土拆模及養(yǎng)護混凝土終凝后應(yīng)進行養(yǎng)護，養(yǎng)護時間不少于14d，以防止在硬化期間產(chǎn)生干裂。養(yǎng)生采用噴灑水養(yǎng)生方法，保持混凝土表面濕潤。拆模時混凝土表面溫度與周圍環(huán)境溫度差不得超過15℃，以防止混凝土表面產(chǎn)生裂縫。對于大體積混凝土，施工中要有溫度控制措施，防止水化熱過高使混凝土內(nèi)外溫差過大而產(chǎn)生溫差裂縫，混凝土內(nèi)外溫差應(yīng)低于25℃。

(1)混凝土的原材料必須符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)、施工及驗收規(guī)范和設(shè)計的有關(guān)規(guī)定。原材料如有變化應(yīng)及時調(diào)整混凝土的配合比，并取得監(jiān)理的認可;

(2)檢查原材料的稱量不少于二次;

(3)在混凝土拌制和澆筑地測定其坍落度，每工作班不少于二次，對摻引氣劑的混凝土還應(yīng)測定其含氣量;

(4)檢查配筋、鋼筋保護層、預(yù)埋鐵件、穿墻管等細部構(gòu)造是否符合設(shè)計要求，合格后填寫隱蔽工程驗收單，報監(jiān)理檢驗認可;

(5)連續(xù)澆筑混凝土量<500m3時，留兩組抗?jié)B試塊，每增加250～500m3增留兩組。試塊應(yīng)在澆筑地點制作，其中一組應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護，另一組應(yīng)與現(xiàn)場相同條件下養(yǎng)護，試塊養(yǎng)護期不少于28d。4暗挖段車站防水層施工

4.1暗挖段防水層施工

柔性防水層施工技術(shù)措施的要點在于:材料選擇;焊接工藝;鋪設(shè)工藝。根據(jù)設(shè)計要求，選用ECB防水卷材和土工布緩沖層，具體施工工藝如下:

(1)基面清理在防水板施工前，進行噴射混凝土基面處理，要求表面平整、干燥、無滲漏水、無突出物;

①對暗挖噴射混凝土襯砌要求拱部平整度DΠL<1Π8，要求邊墻及底板平整度DΠL<1Π6(D為相鄰兩凸面間凹進去的深度，L為相鄰兩凸面間的距離)。

②基面不得有鋼筋及尖銳的管件等凸出物，否則予以割除，并在割除部位用同標(biāo)號砂漿抹成圓曲面，以防防水層被扎破。

③隧道斷面變化或轉(zhuǎn)彎處的陰陽角均應(yīng)做成圓弧，陰角處圓弧半徑≮10cm，陽角處圓弧半徑≮5cm。

④防水層施工時基面不得有明水，如有明水則用堵漏劑堵水。

(2)400gΠm2土工布施工土工布長邊沿車站長度方向鋪設(shè)，長度一般為12m。鋪設(shè)方法是，首先在噴射混凝土隧道拱頂標(biāo)出隧道縱向中心線，把土工布用射釘、塑料墊片固定在混凝土基面上，要求土工布的中心線與隧道中心線重合。土工布長邊搭接寬度≮150mm，短邊搭接寬度≮100mm。側(cè)墻土工布的鋪設(shè)位置在施工縫以下250mm，以便搭接。塑料墊片用射釘固定在無紡布上，每隔100～150cm呈梅花形布設(shè)，對于變化斷面和轉(zhuǎn)角部位，釘距適當(dāng)加密。

(3)ECB防水膜鋪設(shè)ECB防水膜長邊沿車站長度方向鋪設(shè)，鋪設(shè)長度與土工布同，先在隧道拱頂部的土工布緩沖層上正確標(biāo)出隧道縱向中心線，再使防水膜的中心線與隧道中心線相重合，與土工布一樣從拱頂開始向兩側(cè)下垂鋪設(shè)，邊鋪邊與圓墊片熱熔焊接，鋪設(shè)時力求與土工布密貼，不必拉得太緊。防水膜在與圓墊片進行熱合，一般時間達5s即可。防水膜長短邊采用專用塑料熱合機進行焊接，搭接長度≮10cm。防水板焊縫焊接時，熱合機行走速度控制在016～112mΠmin。無條件用機焊的特殊部位也可用人工焊接，但一定要認真檢查焊接是否牢固。

4.2防水膜鋪設(shè)、焊接質(zhì)量檢查

外觀檢查:鋪設(shè)平順無隆起，無折皺，無漏縫，無假縫，焊縫連接牢固。

焊縫質(zhì)量檢查:焊縫為雙焊縫，中間留出空隙，以便充氣檢查。檢查方法:用5號注射針頭與壓力表相接，用打氣筒進行充氣檢查，將焊縫充氣加壓至110～115MPa時，停止充氣，保持該壓力2min，壓力損失<2%為合格，否則說明有漏氣之處。用肥皂水涂在焊縫上，產(chǎn)生氣泡的地方要重新焊接或補焊(可用熱風(fēng)焊機和電烙鐵等補焊)，直到不漏氣為止。檢查數(shù)量為每4條抽試一條。為保證質(zhì)量，每天每臺熱合機焊接應(yīng)取一個試樣，注明取樣位置，焊接操作者及日期。

4.3防水層的成品保護

防水層施工完成后，必須嚴(yán)加保護，否則極易損壞，導(dǎo)致防水質(zhì)量下降以至完全失效，故要求各方面予以重視密切配合。

(1)特殊部位采取的保護措施

①仰拱和仰拱與邊墻轉(zhuǎn)角高013m范圍內(nèi)應(yīng)做保護層，采用215mm厚FSPE保護板或5cm厚豆石混凝土作保護層。②結(jié)構(gòu)斷面發(fā)生變化處，鋪設(shè)雙層防水卷材。

③二次襯砌的鋼筋頭上加塑料套，防止鋼筋碰破

防水膜。

(2)防水板施作完畢后的保護

①在未設(shè)保護層處(如側(cè)墻部位)，焊接鋼筋時必須用石棉板遮擋隔離，以免濺出火花燒壞防水膜。

②在灌注二次襯砌混凝土?xí)r，振搗棒不得直接接觸防水層，因為振搗棒對防水層的破壞不易發(fā)現(xiàn)，也無法修補。

③不得穿帶釘子的鞋在防水層上走動。

4.4特殊結(jié)構(gòu)部位的防水處理

主體結(jié)構(gòu)防水施工由于工法的原因，在各洞室及明、暗挖銜接處防水層不能同時施作，必須進行預(yù)留，作特殊處理(見圖4)。圖4結(jié)構(gòu)銜接處防水處理

凡是結(jié)構(gòu)銜接處預(yù)留搭接防水層均采用內(nèi)貼2mm鍍鋅鐵皮保護，并設(shè)雙層防水膜以防止破除圍護結(jié)構(gòu)時損壞防水層搭接而影響全部防水效果。

5施工縫、變形縫的防水處理

5.1施工縫防水處理

(1)施工縫設(shè)置原則混凝土施工時設(shè)計要求盡量少設(shè)或不設(shè)施工縫，因為它是結(jié)構(gòu)自防水的薄弱環(huán)節(jié)，因此，必須認真做好施工縫的防水處理。

(2)施工縫處理及止水帶(條)安裝施工縫通常有立縫和平縫兩種，防水處理時，首先將接縫處混凝土基面進行鑿毛處理，并沖洗干凈，粘貼止水帶(條)部位混凝土基面必須抹平、壓實、壓光，以保證止水帶(條)與基面粘貼密實、牢固。混凝土澆筑前在斷面中間設(shè)置止水帶(條)，材料為氯丁膠。止水帶(條)必須在混凝土澆筑前4h內(nèi)粘貼在混凝土基面上，以防止提前遇水膨脹。其接頭采用45°斜口平接(熱焊)，不得重疊，要求接縫平整牢固，無裂口和脫膠現(xiàn)象。施工縫處防水方案見圖5。

(3)施工縫處混凝土振搗在混凝土澆筑過程中注意對施工縫止水帶(條)處的振搗，保證施工縫的防水質(zhì)量。邊墻兩側(cè)縱向施工縫處，在防水膜內(nèi)側(cè)間隔地設(shè)置泄水孔，以引排滲水，通過排水溝匯入泵房集水圖5施工縫防水圖井。5.2變形縫防水處理

變形縫是由于不同剛度結(jié)構(gòu)，受不同的力，容許產(chǎn)生一定的不均勻沉降而設(shè)置的結(jié)構(gòu)縫隙。它是結(jié)構(gòu)外防水的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。設(shè)計要求在車站主體明、暗挖段間設(shè)變形縫，車站與風(fēng)道、出入口、區(qū)間銜接處設(shè)置變形縫。變形縫采用中埋式橡膠止水帶止水，縫隙間充填嵌縫密封膏，在變形縫結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)設(shè)置預(yù)留槽，槽內(nèi)涂刷密封膠，變形縫防水方案見圖6。

(1)止水帶安裝與定位中埋式止水帶安裝應(yīng)準(zhǔn)確居中安設(shè)，粘貼或焊接定位。用模板固定，先安裝一端澆筑混凝土，另一端用箱形木板保護，待混凝土達到一定強度后拆除模板及箱形保護，如圖7。圖6