淺談臨沂市三河口隧道工程防水體系的形成

劉景濤　趙廣章

摘要：文章介紹了采用“以防為主，剛柔并濟，因地制宜，綜合治理”的防水原則，建立起以混凝土結構自防水為根本，以施工縫、變形縫內設鋼邊橡膠止水帶、外貼式橡膠止水帶、水泥滲透結晶，外嵌以聚氨酯SPU超強彈性防水涂料并輔以附加防水層加強防水為重點，隧道整體外包兩層新型自粘聚合物改性瀝青防水卷材，并輔以新施工工藝的綜合防水體系，實現體、外、內三維一體的隧道綜合治理防水系統。

關鍵詞：內河隧道；防水系統；混凝土自防水；防水卷材

中圖分類號：U455 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）20-0071-03

近幾年來，隨著城市現代化建設的不斷發展，在城市道路建設中，水下隧道越來越多，究其原因是隧道能在最大限度地不影響原有城市景觀、不占用更多土地資源的前提下，完成城市路網連接任務。水下隧道的施工方法很多，但在條件允許的情況下，大多采用明挖法施工，明挖法施工的優點是易于控制工程質量，節省工程投資。

目前，國內內河砂層河床中建設的大體積隧道很少，基本上沒有成熟的防水體系可比較。山體公路隧道、湖底粘土層隧道、江底穿巖隧道防水技術都不太成熟，防水效果一般都不很理想，通車后均存在滲漏水現象，漏水嚴重的不得不封洞維修，代價巨大，往往還解決不了根本性問題。怎樣解決好隧道防水，短期內迅速建立行之有效的防水體系，是隧道建設中首先要考慮的問題。

1 工程概況

臨沂市三河口隧道工程是臨沂市委、市政府為解決城市日益擁堵的交通問題而實施的一項重大民生工程，是連接臨沂市中心城區和北城新區的重要通道。隧道起于老城區濱河路涑河橋南側，線路呈東北走向。穿越涑河、河，向北連接北城新區電視塔以東的濱河大道，全長3.84km，其中主隧道長1.92km，標準斷面寬28m，高9.2m，雙向六車道，匝道段寬10m，高8.7m，單向兩

車道。

該隧道屬于在內河砂層河床中建設的大體積隧道，隧道外部砂層回填，水環境條件差。工程施工采用明挖法施工，具有體積大、跨汛期、工期緊等特點，隧道回填為節約成本，就地取材采用河砂回填，同時也降低了工程沉降量，對隧道主體結構有利。但其缺點是透水性強，這對隧道防水而言，恰恰是弊端。

2 隧道防水工程施工工藝

本工程設計、施工采用了“以防為主，剛柔并濟，因地制宜，綜合治理”的防水原則，建立起以混凝土結構自防水為根本，以施工縫、變形縫內設鋼邊橡膠止水帶、外貼式橡膠止水帶、水泥滲透結晶，外嵌以聚氨酯SPU超強彈性防水涂料并輔以附加防水層加強防水為重點，隧道整體外包兩層新型自粘聚合物改性瀝青防水卷材，并輔以新施工工藝的綜合防水體系，實現體、外、內三維一體的隧道綜合治理防水系統。

3 混凝土結構自防水

混凝土自身的致密程度和耐久性能是整個隧道工程防水的基礎，因此，工程對混凝土結構的自防水提出較高

要求。

3.1 混凝土性能的設計要求

混凝土強度等級C35、抗滲等級P8，混凝土抗碳化能力，理論計算達100年，混凝土抗凍融指標DF≥0.6（即300次快速凍融循環后，動彈性模量與初始值之比不得小于0.6），混凝土60天干燥收縮率不大于0.025%，不允許出現貫穿裂縫，表面裂縫寬度≤0.2mm。

3.2 新型混凝土施工

本工程采用新型微膨脹引氣混凝土，對混凝土施工提出具體的溫度控制、養護振搗等要求，控制混凝土入模坍落度，嚴格按要求進行混凝土澆筑和拆模施工，所有混凝土必須采取保溫保濕養護。采用“15m跳倉”的方式澆筑混凝土，進一步減少混凝土收縮對結構的影響，多倉面同時跳倉澆筑混凝土，有利于跨汛期搶工期施工，并極大地縮短了工期。

3.2.1 新型微膨脹引氣混凝土配置。新型微膨脹引氣混凝土是在普通混凝土中添加10%的優質膨脹劑和2%的引氣減水劑來提高混凝土抗凍、防滲性能，該技術減少了混凝土內部連通的毛細孔道，在混凝土內部產生許多獨立且均勻分布、穩定而封閉的微小氣泡，當孔隙內自由水凍結時，這些小氣泡就像好多個壓力安全閥，緩沖冰凍給孔隙帶來的脹壓力，能有效防止混凝土因凍融而破壞，提高混凝土的抗凍防滲性。膨脹劑的微膨脹作用，減少了混凝土內部連通的毛細孔道另，其二次水化反應的產物，填充了混凝土內部的孔道，使得混凝土更加致密，從而提高了混凝土的抗滲性，試驗表明：與普通混凝土膠凝材料用量相同時，新型微膨脹引氣混凝土的抗凍性、抗滲性大幅度的提高，并延長了混凝土建筑物的使用壽命。

3.2.2 新型微膨脹引氣混凝土生產與施工采取的具體措施：

（1）嚴格控制混凝土的膠凝材料、粗細骨料、水等原材料的質量，控制混凝土總的氯離子和堿的含量。

（2）采用優質磨細粉煤灰等活性粉料替代部分水泥充當混凝土的膠凝材料，并嚴格限制水和膠凝材料的比例（≤0.45）。

（3）采用新型聚羧酸系高性能混凝土減水劑，該類外加劑具有減水率大、表面張力小、坍落度損失小、和易性好、氯離子含量和堿含量低等特點。考慮引氣劑摻加量少，不宜現場控制，故讓外加劑廠將引氣劑與聚羧酸系高性能混凝土減水劑復合后供貨，利于工地使用。

（4）該工程C35混凝土拌和原材料：水泥采用P.042.5級水泥，砂用細度模數為2.8的清水砂，碎石采用5～31.5mm連續級配碎石，摻合料為Ⅰ級粉煤灰，膨脹劑采用EAACⅡ型膨脹劑，引起減水劑采用NOF-AS型聚羧酸系高性能混凝土減水劑與引氣劑的復合外加劑，控制塌落度為210±20mm。配合比為水泥∶砂∶碎石∶水∶粉煤灰∶膨脹劑∶引起減水劑=1∶2.88∶3.82∶0.54∶0.23∶0.0027。

（5）由于微膨脹復合摻加料的細度較細，為了使混凝土攪拌得更加均勻，需要增加混凝土的攪拌時間；同時應嚴格控制混凝土單方用水量，以降低混凝土的泌水，使混凝土的質量得以保證。

（6）由于微膨脹復合摻加料的細度較細、較輕，過振容易造成其顆粒上浮形成泌漿，因此在施工振搗過程中應嚴防過振。另外，摻加微膨脹復合摻加料的混凝土對養護條件頗為苛刻，要發揮混凝土的膨脹效應，必須有膨脹結晶鈣礬石的生成，而其生成離不開水，補償收縮混凝土澆筑后1～7天濕養護，才能發揮混凝土的膨脹效應。

（7）由于應用該技術生產的混凝土，摻合料的替代率較大，混凝土后期強度增長空間較大，為節約水泥，降低混凝土的水化熱，減少混凝土溫差裂縫，以混凝土60天或90天強度為驗收標準。

4 接縫防水處理

本隧道的結構接縫主要為隧道橫向的變形縫、施工縫以及隧道縱向的水平施工縫3種。

4.1 接縫的設置

本工程主體結構坐落在巖石或砂基上，為減少基礎不均勻沉降對主體結構的影響，在隧道變形縫部位加設剪力桿，阻止隧道沉降變形，變形縫主要是起適應橫向伸縮的作用，屬于伸縮縫。變形縫一直是防水的薄弱環節，通常希望變形縫的數量越少越好，但如果變形縫的間距過大，會造成無法適應溫度變化、混凝土收縮等因素引起的變形而導致隧道開裂，因此，變形縫的間距必須綜合考慮各種因素后確定。本隧道確定每60m設一道變形縫，在每兩道變形縫之間設3條橫向施工縫，即橫向施工縫的間距為15m；同時還在側墻上設置水平施工縫。變形縫的間距超過規范一般規定的長度，因此在60m的區段內又設了3條施工縫，在工序施工上，實行跳倉澆筑混凝土，根據水化熱檢測結果，確定相鄰倉混凝土澆筑時間，一般間隔4～5天，給混凝土留出充足的凝固時間，釋放水泥水化熱，確保混凝土凝固過程中不出現溫度裂縫。

4.2 變形縫的防水措施

隧道的橫向變形縫：在隧道主體混凝土結構中，沿結構的底板、側墻和頂板，預埋一道封閉成環的鋼邊橡膠止水帶，在結構底板、側墻的外側設置外貼式的橡膠止水帶，與在頂板迎水面的嵌縫SPU聚氨酯防水體搭接封閉成環；上述兩道防水措施組成了變形縫的基本防水防線。同時考慮到變形縫會在隧道長期運營期間出現滲漏，在不影響隧道內部裝飾、設備安裝的前提下，在隧道結構背水面的頂板、側墻設置了嵌入式的接水盒。底板處采用了嵌入式排水盲管，通過排水盲管將滲漏水排往排水泵站，大大降低了變形縫滲漏對隧道瀝青路面的破壞。

4.3 施工縫防水措施

橫向施工縫采用中埋式鋼邊橡膠止水帶兜繞成環，并在接縫面涂撒水泥基滲透結晶。

水平施工縫中設計采用20cm寬的鍍鋅鋼板止水帶，接縫面涂撒水泥基滲透結晶，外防水層刷SPU聚氨酯。由于變形縫的滲漏概率大于施工縫，若鋼板止水帶設置在變形縫的中埋式止水帶外側，當變形縫發生滲漏時，直接沿水平施工縫滲出，使鋼板止水帶失去作用，故鋼板止水帶應設在變形縫中埋式止水帶的內側。

另外，鋼板止水帶的連接采用滿焊焊接方式，安裝位置、方向必須符合設計要求，在澆筑混凝土之前把接縫面清理干凈，以保證防水效果。施工中嚴格禁止二次施工中（立模）對拉螺桿位置過低時，施工人員直接切割損壞鍍鋅鋼板止水帶。涂刷水泥基滲透結晶防水涂料前，要對作業面清掃干凈，干燥后進行水泥基滲透結晶涂撒施工。

5 隧道結構外包自粘聚合物改性瀝青防水卷材防水

按照GB50108-2008《地下工程防水技術規范》的有關規定，一般城市道路隧道的防水等級均按Ⅱ級標準設計，隧道外側均應設置外包防水層。設置外包附加防水層，既起到防水作用，又對混凝土起保護作用，增強其抵抗外部砂殼環境的不利因素，彌補了混凝土結構的局部缺陷，進一步加強防水效果，并與混凝土主體構成剛柔并濟、多道設防，減少滲漏隱患。

主要施工工藝：

基層清理：用鐵鏟、掃帚等工具清除基層面上的施工垃圾，若有明水，則需清除。

底板鋪設：采用兩層1.5mm厚的MAC高分子自粘防水卷材，先在墊層上彈線，以確定卷材基準位置，按基準線空鋪底層防水卷材，非粘貼面向下，搭接寬度80～100mm，不去除卷材面的隔離膜，鋪設卷材時，卷材不得用力拉伸，應隨時注意與基準線對齊，以免出現偏差難以糾正，第一層卷材驗收合格，錯開鋪設第二層防水卷材，錯開寬度50cm，邊鋪設邊去除上下層接觸部位的隔離膜，同時壓實兩層防水卷材，驗收合格后，澆筑5cm厚細石混凝土保護層。

側墻、頂板鋪設：底層采用3mm厚的BAC復合雙面自粘防水卷材，面層采用1.5mm厚的高分子自粘防水卷材。在澆筑的混凝土結構表面彈線，按基準線實鋪第一層防水卷材，搭接寬度80～100mm，定好卷材位置，去掉卷材與結構接觸面的保護膜，壓實，使卷材牢固粘貼在混凝土結構上，驗收合格后，再錯開鋪設第二層防水卷材，錯開寬度50cm，去除兩層防水卷材接觸面的保護膜，壓實。

變形縫防水加強處理：先將變形縫迎水面鑿出深3cm、寬2cm的槽，槽內灌入SPU超強彈性防水涂料（SPU涂料優異的延伸性能，能夠很好地適應沉降縫的變形），待其凝固并與側墻的外貼式橡膠止水帶搭接后，縫兩側各刷50cmSPU超強彈性防水涂料，在其表面鋪貼4mm厚BAC自粘防水卷材加強處理，使變形縫兩側的結構獨立成為一個15m的防水單元。

施工縫防水加強處理：將施工縫迎水面周圍整理干凈、平整后刷上50cmSPU超強彈性防水涂料，在其表面鋪貼4mm厚BAC自粘防水卷材加強處理，使施工縫兩側的結構獨立成為一個15m的防水單元。

底板與側墻交接處防水處理：此處為應力較集中的部位，需要進行重點處理。交接處的卷材搭接完畢后，先采用熱熔密封膏密封處理，再鋪貼200mm寬、2mm厚BAC自粘卷材，最后涂刷JS防水涂料乳液。此做法打破了傳統搭接的施工工藝，相對于傳統的做法來說，增加了設防的層數，以密封膏密封與卷材加強相結合，更加保證了防水

效果。

卷材搭接處理：卷材連接采用熱熔連接的方式，搭接完畢后，再用200mm寬的PET自粘防水卷材加強鋪貼在搭接縫上，PET防水卷材具有優異的密封、延伸性能，既密封了搭接邊，又有效地抵抗了水壓的作用。

6 結語

目前臨沂市三河口隧道工程已經建成正式通車，極大緩解了中心城區交通擁堵問題。經過運行后實際測算，總面積約S總=17萬m2，實際濕漬面積S實際總濕漬=20m2≤

S規范總濕漬2/1000×170000=340m2；實際總濕漬點91個（后期經化學灌漿簡單處理，無明顯濕漬點）。可以說臨沂市三河口隧道防水體系形成源于《地下工程防水技術規范》而高于它，形成了體、外、內三維一體的隧道綜合治理防水系統。該系統經過驗證在砂殼外包的大體積內河隧道的防水施工應用中切實可行，能在短期內迅速形成行之有效的防水系統，使隧道建成后能夠安全運行。

參考文獻

[1] 混凝土結構施工規范（GB50010-2002）[S].

[2] 地下工程防水技術規范（GB50108-2008）[S].

作者簡介：劉景濤（1979—），男，山東臨沂人，山東臨沂水利工程總公司助理工程師，研究方向：水工建筑物的防水；趙廣章（1978—），男，山東臨沂人，山東臨沂水利工程總公司工程師，研究方向：水工建筑物的防水。