武漢地鐵車站結構防水總結及展望

李 坤

(中鐵第四勘察設計院集團有限公司，湖北 武漢 430063)

1 概述

截至目前，武漢市已開通運營1號線、2號線、3號線、4號線、6號線一期、8號線一期、21號線等線路，運營里程237 km，在建2號線南延線、5號線、7號線一期、8號線二、三期、11號線一期、二期、紙坊線、蔡甸線，第四輪建設規劃已上報國家發改委待批復。武漢軌道交通除1號線為全高架線路外，其余線路均為地下線路或以地下線路為主。作為地下工程，結構防水是工程設計和施工的重點和難點。防水問題直接影響到軌道交通結構及運營安全性、結構耐久性、維護經濟性、服務舒適度等，處理不好極易造成不良的社會影響。武漢軌道交通從建設之初至今，一直強調結構防水的設計與施工，在結構防水問題上積累了一定的經驗，當然也存在一些值得反思和改進的問題。

2 武漢地鐵車站結構防水設計與施工總結

2.1 地下車站結構防水設計原則

同許多其他城市一樣，武漢地鐵車站結構防水設計遵循：“以防為主、防排結合、剛柔相濟、多道防線、因地制宜、綜合治理”的原則，強調以混凝土結構自防水為根本，采取材料、構造、施工等綜合措施控制結構混凝土在施工及使用過程中的干縮、徐變及裂縫的開展，提高混凝土的抗滲性能和耐久性能；以施工縫、變形縫、后澆帶、穿墻管、樁頭等細部構造的防水為重點；同時在結構迎水面設置柔性全包防水層。地下車站、行人通道和機電設備集中區段的防水等級應為一級，不允許滲水，結構表面無濕漬；明挖區間及連接通道等附屬結構防水等級應為二級。

2.2 地下車站結構防水設計具體細節

2.2.1關于混凝土結構自防水

地下工程混凝土開裂滲漏的因素十分復雜，包括混凝土原材料、配合比、環境條件、結構尺寸、施工方式等諸多因素，而上述因素又涉及到設計、材料、施工、檢測等多個環節。因此，明確各環節控制指標，進一步拉通各個環節形成閉環控制是實現地下工程混凝土裂縫控制及剛性自防水的關鍵。

1)嚴格控制原材料：明確水泥種類、強度等級、比表面積、總堿含量、游離氧化鈣含量、氯離子含量等控制指標，對混凝土粗細骨料、摻合料、添加劑、拌合水質量均作明確的質量要求。

2)嚴格控制配合比設計：根據結構所處的環境類別和作用等級及設計強度等級，對水泥、膠凝材料、摻合料、拌合水、外加劑用量做相應要求，并根據骨料級配情況及試驗結果進行合理調整。

3)加強結構構造措施：通過合理的結構構造措施，減少混凝土收縮、溫度變化及結構變形產生的應力，通常采用以下手段：合理設置施工縫、后澆帶或膨脹加強帶，并采用跳倉施工，適當增加分布筋配筋率及優化鋼筋布置方式。

4)嚴格控制施工質量：施工前必須根據設計對防水混凝土的質量要求進行配合比設計與試配，同時完成混凝土坍落度機器損失、含氣量、泌水和凝結時間試驗，直至滿足要求為止；混凝土澆筑施工時，要求模板安裝牢固規范，螺栓防水處理到位，嚴格控制入模溫度，機械振搗均勻適度；混凝土養護時，要求養護方式得當，養護時間充分。

2.2.2關于細部節點防水

地鐵多為超長結構，大體積混凝土澆筑易產生溫度應力，所以在施工過程中多通過變形縫、誘導縫、施工縫、后澆帶等措施防止混凝土開裂，此外為了滿足承載或抗拔的要求，底板下常見樁基，又或者是各種引入引出地鐵的管道，這些部位往往是防水薄弱環節，需要重點設防。

1)施工縫：結構中部預先設置鋼邊橡膠止水帶，新老混凝土界面鑿毛并清理干凈，涂刷一道水泥滲透結晶型涂料，迎水面增設外貼式止水帶，防水層增設加強層。對于無法預先設置中置式止水帶部位的施工縫，中置式止水帶以全斷面注漿管+兩側各一道遇水膨脹止水膠代替。

2)變形縫：變形縫一般設于附屬結構與車站主體結構連接處，車站縱向范圍內不設變形縫。變形縫處結構中部預先設置鋼邊橡膠止水帶，中置式止水帶外迎水側設置全斷面注漿管，底板與側墻結構迎水面設置外貼式止水帶，頂板結構迎水面處設置泡沫棒嵌縫并用密封膠密封，防水層均設置加強層，頂板及側墻內側設置不銹鋼接水盒。

3)離壁溝擋水坎：與結構中板一次澆筑完成，并且連續封閉，將附屬變形縫位置可能滲漏的水引入離壁溝引排，離壁溝內側涂刷10 mm厚聚合物水泥砂漿，溝底用聚合物水泥砂漿找出排水坡度，坡向橫截溝或地漏。中板孔洞周邊亦設置擋水坎，防止滲漏水在裝修層中流竄至孔洞周邊向站臺層滴漏。

4)其余細部構造防水均設置多道防線，重點加強設防，具體做法與其他城市大致相同。

2.2.3關于附加防水層

隨著地鐵結構防水設計與施工實踐經驗的不斷積累，材料科學的不斷進步，現在的地鐵結構的附加防水層不再片面追求自身的高性能，而越來越重視與其相互依存的材料的相容性，附加防水層的選擇應著重于其與主體結構混凝土的有效融合，以發揮工程結構的整體防水能力。

武漢地鐵車站結構附加防水層的選擇上，著重考慮以下幾點：

1)施工方便、成品保護簡單、對土建工法的適應性較好；2)適應本地的天氣、環境條件；3)優先選用不易竄水的防水材料，減少竄水對后期堵漏維修工作的影響。

按以上原則，武漢軌道交通地下車站附加防水層主要有以下幾種：

1)2.5 mm厚單組分聚氨酯涂膜；2)4 mm厚自粘聚合物改性瀝青(PY類)防水卷材；3)1.5 mm厚高分子自粘膠膜防水卷材(P類)；4)膨潤土防水毯；5)4 mm厚彈性體(SBS)改性瀝青防水卷材；6)水泥基滲透結晶型涂料(1.5 kg/m2)。其中最常用的為1)，2)兩種，單組分聚氨酯涂膜用于結構頂板及具備外防外貼條件的側墻結構防水；自粘聚合物改性瀝青(PY類)防水卷材用于車站底板、側墻的外包防水；在少量車站進行了嘗試，尚未大規模推廣；膨潤土防水毯自重較大，用于側墻防水時安裝定位困難，對基面、天氣要求嚴，雨天施工或基面潮濕時容易提前膨脹或顆粒流失，達不到預期的防水效果，基于以上原因，武漢地鐵結構防水已基本不考慮采用；彈性體(SBS)改性瀝青防水卷材在個別線路使用過，該材料的力學性能以及高、低溫性能較高分子防水卷材弱，施工工藝主要采用熱熔施工。彈性體改性瀝青防水卷材對基面含水率、施工條件都有較高的要求，同時在地下密閉空間采用熱熔法火烤施工會有嚴重的安全隱患，產品在生產及施工過程中會產生大量有毒害的煙氣，污染環境，武漢地鐵防水已不再使用；水泥基滲透結晶型涂料(1.5 kg/m2)主要用于個別疊合墻車站側墻防水。武漢地鐵車站典型結構防水剖面詳如圖1所示。

3 武漢地鐵車站結構防水展望

3.1 加強貫徹混凝土結構自防水的根本地位

首先從設計入手，雖然武漢地鐵結構防水設計一貫注重結構自防水作用，并進行混凝土結構抗滲性、耐久性的設計，但相關設計參數尚未具體量化。應加大結構混凝土自防水、耐久性的試驗研究，設立專項科研課題，引入多因素，制定具體的混凝土配合目標，通過試驗，結合對以往施工前試配的相關數據研究，得到適合武漢地區地鐵結構常用設計強度和抗滲等級混凝土的配合方案，通過試點應用后進行推廣。通過科研課題得到的配合方案，可大大避免試驗的離散性帶來的不利影響，施工前只需進行試配驗證即可。如此可大大節省配合試驗的周期，減少離散性帶來的不利影響，便于防水混凝土的質量控制，方便工程檢測和檢驗。在施工方面，大力加強防水混凝土施工質量的控制。嚴格按照設計的強度等級和抗滲等級進行混凝土配置，嚴格執行設計及相關規范對施工的要求。

3.2 加強新型防水材料的調研和應用推廣

當下，科技發展日新月異，防水材料和施工工藝也在不斷更新。武漢地鐵車站防水常用的自粘聚合物改性瀝青(PY類)防水卷材較之前常用的防水板材料有一定進步，可一定程度上解決竄水問題，但由于其粘性一般，與主體混凝土結構間屬于弱粘結，尤其底板施工時，現場為方便施工，常在防水層上設置細石混凝土保護層，無法達到“皮膚式防水”的效果。而高分子自粘膠膜卷材、三元乙丙丁基橡膠卷材等材料，既可以方便的預鋪施工，又可以與后澆混凝土發生一系列物理或化學反應，在外防內貼的底板及側墻部位實現防水層與結構混凝土的滿粘，形成完美的“皮膚式防水”，建議適度進行推廣應用。另外，個別線路車站試點的頂板防水層采用非固化橡膠瀝青防水涂料+聚乙烯丙綸復合防水卷材的組合形式，也取得了不錯的效果，可以在適當改進的基礎上加以推廣應用。

3.3 加強防水施工質量的控制

地下車站結構工程防水施工是一項要求較高的專業技術，施工專業化是保證防水工程質量的關鍵，由于各種原因，在以往防水工程施工過程中，不按要求配制、澆筑和養護自防水混凝土、過早拆模或違規摻加早強劑、不按設計要求處理防水層基面、卷材搭接質量不過關、涂膜涂刷工藝不合要求等現象均有發生，直接影響了結構防水效果，給工程驗收和后期運營均帶來麻煩。為此，應全過程加強防水施工質量的控制，提供分包單位防水施工資質要求，加強各道施工工序的檢測與驗收，建立嚴格的管理機制，確保設計意圖得以實現。

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