地鐵地下工程細(xì)部構(gòu)造防水技術(shù)探討

地鐵地下工程細(xì)部構(gòu)造防水技術(shù)探討摘要：地鐵防水工程中，細(xì)部構(gòu)造的防水效果決定整個(gè)工程的防水質(zhì)量。選擇合理的防水方案、采取正確的施工工藝，是確保細(xì)部構(gòu)造防水質(zhì)量的關(guān)鍵。通過總結(jié)北京地鐵五號線、十號線、四號線和奧運(yùn)支線工程的防水經(jīng)驗(yàn)，對目前地下防水工程中存在的一些誤區(qū)和通病提出筆者的觀點(diǎn)，希望對今后地下防水工程具有一定的借鑒意義。關(guān)鍵詞：預(yù)留通道接頭；滲漏；施工縫；變形縫；止水帶；止水條；注漿管0引言北京地鐵、地下防水工程中，按照《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》和《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》的要求，均采用了“以防為主、剛?cè)峤Y(jié)合、多道設(shè)防、因地制宜、綜合治理'的原則，即主體結(jié)構(gòu)采用補(bǔ)償收縮防水混凝土進(jìn)行結(jié)構(gòu)自防水，在結(jié)構(gòu)的迎水面設(shè)置柔性全包防水層，并對變形縫、施工縫、穿墻管等特殊部位采取了多道加強(qiáng)措施。通過對已經(jīng)基本完成土建工程的地鐵五號線、奧運(yùn)支線以及正在建設(shè)中的十號線、四號線防水質(zhì)量的現(xiàn)場調(diào)研發(fā)現(xiàn)整體防水質(zhì)量均比較理想，但在車站主體結(jié)構(gòu)與通道接頭部位的滲漏水卻比較普遍這也是大多數(shù)地鐵防水工程中的通病。預(yù)留通道接頭部位包括施工縫和變形縫，均屬于地下防水工程的關(guān)鍵部位，因此本文僅對預(yù)留通道接頭部位的防水設(shè)計(jì)與施工以及如何避免出現(xiàn)這類問題進(jìn)行專門論述。1預(yù)留通道接頭防水的兩種主要形式地鐵工程由于其特殊的使用要求，需要設(shè)置出入口通道、通風(fēng)道、換乘通道以及區(qū)間隧道等，因此每個(gè)地下車站最少需要設(shè)置不少于8個(gè)預(yù)留通道的接頭。而一般地下車站主體結(jié)構(gòu)先于通道施工，因此在施做車站主體結(jié)構(gòu)時(shí)需要預(yù)留出通道的接頭，防水層也要在這些接頭部位進(jìn)行甩茬處理。通過現(xiàn)場調(diào)研，接頭部位出現(xiàn)滲漏水的通道數(shù)量約占全部通道數(shù)量的50%左右，且這些部位進(jìn)行堵漏維修后，反復(fù)出現(xiàn)滲漏的概率也較大。北京地鐵明挖車站的土建施工大多采用樁支護(hù)明挖法施工主體結(jié)構(gòu)與通道主要采用兩種接頭形式，見圖1和圖2所示。其中，圖1所示是通道與車站主體結(jié)構(gòu)以施工縫作為接頭，并在距施工縫約0.8?1.2m左右設(shè)置一道變形縫，變形縫與施工縫之間的結(jié)構(gòu)單獨(dú)澆筑；圖2所示是車站主體結(jié)構(gòu)連續(xù)澆筑至通道第一道變形縫處變形縫與車站主體結(jié)構(gòu)之間不設(shè)置施工縫。這兩種結(jié)構(gòu)形式中，以圖1所示的接頭做法較多。1屋逍與牢/接或俯報(bào)I-也滬骯;通逍|:十卜愛痢4II?d^R?r!B~~"1,_R.1屋逍與牢/接或俯報(bào)I-也滬骯;通逍|:十卜愛痢4II?d^R?r!B~~"1,_R.tee*車射支護(hù)橋油站&護(hù)樁應(yīng)詢?yōu)踯噦浒缈招捣ǎ鄱?以施工縫接頭時(shí)應(yīng)注意的問題采用圖1所示的接頭做法時(shí)，后期通道土方開挖完畢后，作業(yè)面寬松，變形縫止水帶安裝定位質(zhì)量比較容易得到保證，柔性外包防水層的鋪貼作業(yè)也能夠連續(xù)進(jìn)行，確保了外包防水層的連續(xù)性。因此筆者認(rèn)為采取圖1的做法更為合理，能夠充分滿足結(jié)構(gòu)部位的防水質(zhì)量。但采取這種做法時(shí)，應(yīng)注意以下幾個(gè)問題。2.1對防水層的甩茬采取合理的保護(hù)措施車站主體結(jié)構(gòu)分段澆筑至通道開孔部位時(shí)，應(yīng)對防水層的甩茬采取合理的保護(hù)措施。編制五號線防水方案時(shí)，未能充分考慮到破除支護(hù)樁時(shí)的風(fēng)鎬和燒斷樁內(nèi)鋼筋的作業(yè)對防水層的破壞程度，采用了厚度為0.8一1.0mm的鐵皮板對防水層的甩茬部位進(jìn)行保護(hù)（見圖3所示）。圍護(hù)樁破除完畢后，多數(shù)防水層的甩茬和鐵皮板同時(shí)受到了不同程度的破壞，個(gè)別部位甚至無法完成有效的搭接過渡，只能采取剛?cè)徇^渡等其他方法進(jìn)行補(bǔ)救，這些對防水層的連續(xù)性帶來了不利影響。發(fā)現(xiàn)這些問題后，通過及時(shí)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)，同時(shí)參考了雍和宮站的防水保護(hù)做法，取消鐵皮板改為采用厚度不小于10mm的復(fù)合板進(jìn)行保護(hù)，同時(shí)對破除支護(hù)樁的施工順序進(jìn)行了規(guī)定。這樣即使在破樁過程中風(fēng)鎬鑿到保護(hù)板上，由于復(fù)合板具有較大的彈性和硬度，不易破裂，也不會(huì)直接對防水層造成機(jī)械破壞；同時(shí)復(fù)合板又具有較好的隔熱性能，燒斷鋼筋時(shí)，透過保護(hù)板的熱量不會(huì)燙壞防水層。囲咅通遒潔亂魅朮短恵梯牴旳保如為了讓保護(hù)板在破樁完畢后能夠順利抽出，不對防水層造成破壞，設(shè)置保護(hù)板時(shí)應(yīng)注意保護(hù)板外邊緣距破樁洞口的距離宜為30?50mm，并在此范圍內(nèi)不得用釘子進(jìn)行固定，否則保護(hù)板無法順利抽出，會(huì)對后續(xù)防水層的接茬帶來不利影響。經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)這種做法能夠很好地保證防水層甩茬的完整性。2.2選擇正確的防水層接茬施工方法洞口支護(hù)樁鑿除完畢并經(jīng)基層處理后，車站側(cè)墻防水層與通道外包防水層應(yīng)進(jìn)行搭接過渡，即需要進(jìn)行防水層的接茬施工。為確保通道頂板防水層的防水效果頂板防水層需要采用“外防外貼”法與結(jié)構(gòu)外表面密貼鋪設(shè)，因此在破樁時(shí)，通道頂板以上支護(hù)樁的破除高度至少應(yīng)比通道頂板高出50cm，才能滿足頂板防水層的施工要求。而側(cè)墻和底板防水層均采用“外防內(nèi)貼”法鋪設(shè)，其接茬一般采用兩種做法，暫且稱為內(nèi)翻法和外翻法。內(nèi)翻法：就是將車站側(cè)墻防水層翻至通道內(nèi)側(cè)，并與通道側(cè)墻和底板防水層形成搭接過渡的做法，這也是地鐵工程中采用的主要方法。這種做法中，車站側(cè)墻防水層在直線段的翻轉(zhuǎn)比較容易，且能夠保證防水層的連續(xù)性。但通道端頭底板兩側(cè)的雙陽角部位的防水層翻轉(zhuǎn)操作比較困難，翻轉(zhuǎn)時(shí)不可避免地需要對角部進(jìn)行裁剪，裁開時(shí)不能裁至角底，否則很難對角頂進(jìn)行密封處理；而若裁開過小，又無法將防水層完全翻至通道內(nèi)?，F(xiàn)場多次實(shí)踐證明，即使在裁開部位施做防水加強(qiáng)層或采用密封膠密封等措施，也不易滿足防水層的整體防水要求，個(gè)別部位甚至在結(jié)構(gòu)未澆筑前就開始出現(xiàn)滲漏水。這也是通道接頭施工縫和變形縫容易出現(xiàn)滲漏的主要原因之一。外翻法：即車站側(cè)墻防水層不動(dòng)，將通道底板和側(cè)墻防水層翻至車站側(cè)墻防水層外表面進(jìn)行過渡連接的方法（見圖4所示）。采用這種做法時(shí)，需要提前確定擴(kuò)孔范圍并設(shè)置相應(yīng)寬度的復(fù)合保護(hù)板，并避免鑿樁時(shí)對擴(kuò)孔段防水層造成破壞。這種做法因鑿樁時(shí)局部范圍需要擴(kuò)大、工程量相應(yīng)增大等原因，現(xiàn)場一般較少采用。但從圖4中可以看出，由于甩茬寬度較大，搭接寬度滿足要求，角部防水加強(qiáng)層操作簡便，因此很容易滿足接頭環(huán)向防水層的連續(xù)性和密封性要求。不過，采取這種做法時(shí)，底板部位的防水層接茬施工完畢后，應(yīng)立即澆筑凹坑部位的細(xì)石混凝土保護(hù)層，避免此部位出現(xiàn)積水。由于側(cè)墻擴(kuò)孔段的結(jié)構(gòu)外側(cè)鋼筋與側(cè)墻防水層間距較大，采取臨時(shí)保護(hù)措施比較簡單，后續(xù)工程很難對環(huán)向搭接部位的防水層造成破壞。因此采用這種方法時(shí)，只要現(xiàn)場認(rèn)真操作,接茬部位出現(xiàn)滲漏水的概率很小，也是一種值得推廣的方法。圖4肉舖法睛水卮的播壽樓法2.3制定周密的施工縫防水方案采用圖1的接頭做法，在主體結(jié)構(gòu)與通道結(jié)構(gòu)之間增加了一道環(huán)向施工縫。這道施工縫是地鐵工程中比較容易出現(xiàn)滲漏水的部位，也是采取這種接頭形式不利的一個(gè)方面。因此在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)該制定周密的施工縫防水方案。在確定北京地鐵預(yù)留通道接頭部位的施工縫防水方案時(shí)，綜合考慮了以下幾個(gè)方面的不利因素：由于接頭部位的特殊性，環(huán)向施工縫無法設(shè)置止水帶類材料，無法使車站與通道的側(cè)墻水平施工縫止水帶形成連續(xù)，兩者同時(shí)與環(huán)向施工縫存在接頭，故應(yīng)充分考慮施工縫之間的互相影響；環(huán)向施工縫表面難以預(yù)留凹槽，止水條只能粘貼固定在鑿毛后的施工縫表面，止水條與施工縫表面的密貼性和粘結(jié)強(qiáng)度對防水質(zhì)量影響較大；車站和通道的側(cè)墻水平施工縫均采用中埋式鋼邊橡膠止水帶進(jìn)行防水處理地下水一旦進(jìn)入止水帶與防水層之間，會(huì)竄入環(huán)向施工縫并繞過止水條進(jìn)入通道內(nèi)；施工縫兩側(cè)混凝土一旦澆筑不密實(shí)，滲漏水會(huì)繞過止水條，造成滲漏水現(xiàn)象。通過對以上不利因素的綜合分析，理論上認(rèn)為單獨(dú)采用止水條無法完全避免施工縫出現(xiàn)滲漏。這并不是說止水條不能止水，而是由于環(huán)向、縱向施工縫交叉時(shí)，在交叉部位并不屬于“線”形防水，而應(yīng)歸結(jié)為“面”形防水，止水條只能對“線”形防水起作用。地鐵五號線的通道結(jié)構(gòu)施工縫采用了雙道止水條設(shè)防，效果也并不理想。為了確保接頭施工縫的防水效果，后期通道接頭的環(huán)向施工縫均采取了兩道遇水膨脹止水條（要求止水條具有一定的緩膨脹性能），并配合預(yù)埋注漿管的防水設(shè)計(jì)方案，見圖5所示。-曲社住札前I擁礙圖與云向施工絨防水竊適根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，遇水膨脹橡膠條應(yīng)用在施工縫部位時(shí)，止水效果很難滿足要求。在地鐵工程的防水設(shè)計(jì)中，主要采用兩種材料：一種是膨潤土橡膠遇水膨脹止水條，另一種是遇水膨脹止水膠。要求施工縫表面預(yù)留凹槽時(shí)，可使用上述兩種產(chǎn)品；未預(yù)留凹槽時(shí)，只能使用遇水膨脹止水膠產(chǎn)品。但在實(shí)際施工過程中，因?yàn)椴牧显靸r(jià)的原因，現(xiàn)場存在采用膨潤土橡膠遇水膨脹止水條代替遇水膨脹止水膠的情況。止水條采用直接粘貼或用水泥釘固定在鑿毛后的施工縫表面的安裝方法，但由于制品型止水條往往硬度較大，難以完全與基層表面密貼，或與施工縫表面粘貼不牢；立面上的止水條在澆搗混凝土的沖力下，極易局部脫離施工縫表面而被完全包裹在后澆混凝土中；個(gè)別部位的止水條甚至被擠出到結(jié)構(gòu)外，造成止水條完全失去止水作用。即使將止水條設(shè)置在預(yù)留凹槽內(nèi)，施工過程中一旦提前遇水膨脹，止水條縱向伸長后，也會(huì)出現(xiàn)局部脫出凹槽的現(xiàn)象，這些都是采用制品型止水條經(jīng)常遇到的問題。通過現(xiàn)場多次調(diào)研，止水條的安裝全部滿足設(shè)計(jì)要求的施工縫較少。而遇水膨脹止水膠采用擠出法粘貼在鑿毛后的施工縫表面時(shí)，極易與施工縫表面密貼，固化后與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于止水條，后續(xù)工程中也不易出現(xiàn)止水膠脫落、剝離等現(xiàn)象能夠較好地發(fā)揮止水效果。但由于止水膠依靠擠出粘貼在施工縫表面，局部會(huì)出現(xiàn)擠出成型后的斷面尺寸不足或水平面施工縫表面未清理干凈，影響止水膠與施工縫表面粘貼質(zhì)量等問題。預(yù)埋注漿管的目的是為了通過后續(xù)的注漿操作，使?jié){液完全填充施工縫內(nèi)的滲水孔隙，達(dá)到止水的目的。漿液的填充范圍不止局限在施工縫表面，對施工縫兩側(cè)貫通的滲水裂縫和孔隙也能夠填充封堵。實(shí)踐證明，注漿管與止水條配合使用的效果較好，這種做法目前已經(jīng)被國內(nèi)大多數(shù)地鐵工程所采用。但注漿管安裝時(shí)必須注意與基層表面密貼設(shè)置，固定點(diǎn)間距不宜超過30cm。采取正確安裝注漿管方法的施工縫，均取得了明顯的防水效果，特別是對于盾構(gòu)后澆環(huán)梁兩側(cè)施工縫的止水效果非常明顯，解決了早期地鐵盾構(gòu)后澆環(huán)梁滲漏水嚴(yán)重的問題。3以變形縫接頭時(shí)應(yīng)注意的問題采用圖2所示的通道接頭做法時(shí)，在變形縫和車站主體結(jié)構(gòu)之間減少了一道環(huán)向施工縫，避免了施工縫部位出現(xiàn)的滲漏水現(xiàn)象。但采用這種做法時(shí)，雖然變形縫部位的防水做法均相同，但出現(xiàn)滲漏水的概率要高于圖1所示方法。主要原因如下：通道側(cè)墻和底板變形縫部位的防水層和加強(qiáng)層需要先行設(shè)置并且需要放置幾個(gè)月甚至1年的時(shí)間，外露防水層的甩茬受到樁面滲漏和灰塵污染的情況比較嚴(yán)重，后續(xù)接茬操作比較困難；由于變形縫距樁面間距一般只有30cm，施工作業(yè)面狹小，給中埋式止水帶的安裝帶來一定的困難，止水帶的定位質(zhì)量較難保證；通道施工時(shí)，需要進(jìn)行破樁作業(yè)，破樁時(shí)對外貼止水帶、中埋式止水帶以及外露的防水層甩茬部分破壞較大；側(cè)墻和底板防水層的接茬正好位于變形縫部位，接茬質(zhì)量難以保證；通道側(cè)墻水平縱向施工縫與變形縫垂直交叉，對變形縫部位設(shè)置的外貼式止水帶的止水效果影響較大。通過對上述原因分析，結(jié)合現(xiàn)場調(diào)研情況，筆者認(rèn)為，變形縫的防水質(zhì)量關(guān)鍵在于中埋式止水帶的止水效果，而中埋式止水帶出現(xiàn)滲漏的主要原因有三個(gè)方面。一是止水帶定位不準(zhǔn)。設(shè)計(jì)要求止水帶縱向軸線應(yīng)與變形縫對齊，但現(xiàn)場安裝時(shí)容易出現(xiàn)偏差，個(gè)別部位甚至出現(xiàn)嚴(yán)重偏離，不能確保止水帶與混凝土的嚙合尺寸要求。二是止水帶的現(xiàn)場接頭難以處理。無論采用橡膠類止水帶還是樹脂類止水帶，用于變形縫部位時(shí)，均要求采用現(xiàn)場熱硫化對接或熱熔焊接，確保接頭部位的密實(shí)性。但由于大斷面變形縫部位的止水帶接頭較多，且結(jié)構(gòu)施工步序的特殊要求，接頭兩側(cè)的止水帶縱向軸線容易出現(xiàn)偏差，很難采用現(xiàn)場熱硫化法完成接頭。采用機(jī)械接頭時(shí)，難以保證接頭部位的未硫化丁基橡膠片與止水帶橡膠板之間的粘貼密實(shí)性和對接強(qiáng)度，容易導(dǎo)致接頭部位出現(xiàn)滲漏。三是止水帶兩側(cè)混凝土澆筑和振搗的質(zhì)量不易保證。振搗效果達(dá)不到要求時(shí)，會(huì)導(dǎo)致止水帶與混凝土嚙合不嚴(yán)密，出現(xiàn)滲水現(xiàn)象,這也是大多數(shù)止水帶部位出現(xiàn)滲漏的最重要的原因。地鐵四、五號線變形縫部位均采用鋼邊橡膠止水帶，一旦出現(xiàn)滲漏水，只能通過對背貼式止水帶和中埋式止水帶之間鉆孔注漿的方