關(guān)于富水地層地鐵車站防水堵漏施工技術(shù)的探討

王錄林

摘要：地鐵車站工程結(jié)構(gòu)防水防滲問(wèn)題，貫穿車站運(yùn)營(yíng)生命全周期。以一次蓋挖逆作施工工法在富水地層中修建地鐵車站，已是我國(guó)城市軌道交通施工中的常見(jiàn)工況，用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)氖┕すに嚭瓦^(guò)程管理做好結(jié)構(gòu)防水、防滲漏工程，是對(duì)地鐵交通運(yùn)營(yíng)最大的安全保障。

Abstract： The waterproof and anti-seepage problem of the subway station engineering structure runs through the whole life cycle of the station operation. Building a subway station in a water-rich stratum by once cover excavation and reverse construction method is a common working condition in the construction of urban rail transit in China. Using the rigorous construction process and process management to do structural waterproofing and leakage prevention works is the greatest safety guarantee for subway traffic operations.

關(guān)鍵詞：地鐵車站;富水地層;防水堵漏

Key words： subway station;water-rich stratum;waterproof plugging

中圖分類號(hào)：U231.3 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2019）14-0081-04

1 ?概述

1.1 背景

截至2018年底，我國(guó)已有36個(gè)城市開(kāi)通地鐵，地鐵交通已作為城市群間的紐帶，迅速向周邊經(jīng)濟(jì)體延伸。隨著大型經(jīng)濟(jì)體城市地鐵交通網(wǎng)絡(luò)的建立，地鐵樞紐車站交通疏解功能越來(lái)越完善，在滿足既有城市道路正常使用的前提下完成地鐵車站施工交通疏解，一次扣拱暗挖逆作施工工法作為成熟工藝廣泛推廣，結(jié)構(gòu)體位于富水層導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)滲漏問(wèn)題是車站施工中要面對(duì)的嚴(yán)峻問(wèn)題。

一次扣拱暗挖逆作施工工法的主要優(yōu)勢(shì)在于能夠有效解決多次扣拱施工及作業(yè)空間狹小的問(wèn)題，通過(guò)暗挖形成空間較大的多個(gè)導(dǎo)洞，在暗挖導(dǎo)洞內(nèi)首先形成由基礎(chǔ)底板、豎向構(gòu)件和頂拱組成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)受力體系，隨后開(kāi)始中導(dǎo)洞開(kāi)挖和二襯施工生成中跨支護(hù)，在拱部結(jié)構(gòu)強(qiáng)有力的支護(hù)下，創(chuàng)造出隧道內(nèi)土體大面積開(kāi)挖的條件，進(jìn)而展開(kāi)側(cè)墻、樓板及底板襯砌作業(yè)，完成車站主體結(jié)構(gòu)[1]。

主體工程結(jié)構(gòu)縫、施工縫等處，特別是底板與立墻連接處的滲漏水問(wèn)題，是逆作施工工法的共性問(wèn)題。一次扣拱暗挖逆作施工工法的逆向性決定其防水、防滲工作是整個(gè)工序的重點(diǎn)。車站結(jié)構(gòu)滲水除產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)損失外，還對(duì)車站主體安全造成威脅，因此在地鐵車站施工全過(guò)程均要做好防水工作。本文以長(zhǎng)春地鐵1號(hào)線一期工程人民廣場(chǎng)站為例，詳細(xì)介紹富水地層地鐵車站施工結(jié)構(gòu)防水和防滲堵漏工藝的系統(tǒng)成果。

1.2 工程概況

1.2.1 車站情況

長(zhǎng)春市1號(hào)線人民廣場(chǎng)站位于民安路與人民廣場(chǎng)環(huán)島之間，沿北人民大街偏路東布置，呈南北走向。車站位于人民大街地下，設(shè)計(jì)起終點(diǎn)里程為K18+93.20～K18+303.50。車站設(shè)計(jì)為島式站臺(tái)，標(biāo)準(zhǔn)雙層三跨拱頂直墻結(jié)構(gòu)，站臺(tái)寬13m，一般開(kāi)挖深度為22.88～24.90m，車站主體總長(zhǎng)度210.3m，標(biāo)準(zhǔn)段總寬度21.9m，車站南、北端均接盾構(gòu)區(qū)間。

1.2.2 周邊建筑物

車站位于人民大街道路正下方，沿道路中心線偏東布置。車站自北向南依次近鄰金融大廈（近距離73m，樁基礎(chǔ)），長(zhǎng)春工會(huì)大廈（近距25m，樁基礎(chǔ)），中國(guó)人民銀行長(zhǎng)春中心支行（近距69.5m），長(zhǎng)春工人文化宮（近距25m），由于距離相對(duì)較遠(yuǎn)，車站主體導(dǎo)洞暗挖施工對(duì)周邊建筑物影響較小。

1.2.3 地面交通

人民大街路寬53m，雙向8車道，規(guī)劃路寬62m，設(shè)有景觀綠化帶;人民廣場(chǎng)為環(huán)島轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)盤規(guī)劃路寬40m，單向6車道。人民大街為長(zhǎng)春市南北主干道，人民廣場(chǎng)為長(zhǎng)春市連通幾大主干道的導(dǎo)流島，車流量大，交通繁忙。

1.2.4 工程地質(zhì)情況

長(zhǎng)春市1號(hào)線人民廣場(chǎng)站地層由白堊紀(jì)泥巖，第四系中更新統(tǒng)沖洪積粘性土和砂土、全新統(tǒng)人工填土層組成。

1.2.5 水文地質(zhì)情況

車站主體結(jié)構(gòu)大部位于富水地層：表層孔隙潛水、淺層承壓水、巖石裂縫水，分述如下：

①表層孔隙潛水：水位較淺，約1.00～3.20m，主要賦存于第四系粘土地層中，含水層水平、垂直向滲透性差異較小。②淺層承壓水：隔水頂板為5層粘土，底板為 1層全風(fēng)化泥巖。含水層主要為粗砂，承壓水頭為2.40～4.20m，車站主體負(fù)一層底板上下2m位于承壓水層。③孔隙裂隙水：含水層巖性為泥質(zhì)砂巖，水位不穩(wěn)定，頂部為砂層。車站主體負(fù)二層底板局部位于孔隙裂隙水含水層。

2 ?防水施工方案

防水工程是地鐵車站工程質(zhì)量控制的核心，作為重要質(zhì)量控制點(diǎn)全過(guò)程管控。車站防水工程始終堅(jiān)持以防為主的指導(dǎo)原則，充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)自防水作用，結(jié)合柔性防水層的輔助，對(duì)變形縫、施工縫等特殊部位進(jìn)行多道防水處理。結(jié)構(gòu)外防水是地鐵車站整體防水工程的第一步，也是最關(guān)鍵的一步。首先，要充分利用初期支護(hù)的自防水功能，將大量地下水擋在初期支護(hù)外側(cè);其次，嚴(yán)格按工藝要求做好防水卷材鋪設(shè)工作，以達(dá)到結(jié)構(gòu)外防水的作用。

長(zhǎng)春市1號(hào)線人民廣場(chǎng)站車站主體采用一次扣拱暗挖逆作工法施工。車站結(jié)構(gòu)防水等級(jí)為一級(jí)，暗挖導(dǎo)洞初期支護(hù)采用C20噴射砼，挖孔樁、臨時(shí)條基采用C30混凝土。柔性外包防水層采用1.5mm厚EVA防水板進(jìn)行全包防水。防水板與基層間設(shè)置400g/m2的無(wú)紡布緩沖層，底板平面部位的防水層上表面應(yīng)設(shè)置無(wú)紡布保護(hù)層并澆筑7cm厚的C20細(xì)石混凝土保護(hù)層。變形縫采用大于300mm寬外貼式止水帶+350mm寬中埋式鋼邊橡膠止水帶+背水面嵌縫進(jìn)行防水處理。施工縫采用鍍鋅鋼板止水帶。

2.1 初期支護(hù)堵漏

長(zhǎng)春市1號(hào)線人民廣場(chǎng)站車站主體工程基本位于富水層，在降水井有效作用下，地下水位保持在底板以下，有效保障了地下工程的正常開(kāi)挖施工。初期支護(hù)的柔性受力結(jié)構(gòu)決定其混凝土內(nèi)部存在較多裂隙，尤其在底板與側(cè)墻等結(jié)構(gòu)銜接部位，多為地下水滲漏集中點(diǎn)。

2.1.1 漏水觀察

人民廣場(chǎng)站車站初期支護(hù)側(cè)墻與底板接觸線位置混凝土表面漏水現(xiàn)象較嚴(yán)重，漏水點(diǎn)集中且呈面狀分布，具有以下特點(diǎn)：

一是漏水點(diǎn)集中，多在側(cè)墻與底板接觸線位置，水壓較大，介于0.15-0.2MPa，且出現(xiàn)涌沙現(xiàn)象。堵漏難度較大，需采用抗水流沖擊能力和自堆積能力均較強(qiáng)的新型材料，才能取得較好的防漏效果。

二是漏水點(diǎn)呈面狀分布，縫隙滲水較多，多出現(xiàn)在側(cè)墻和部分底板位置。需采用普通水泥灌漿材料便可達(dá)到預(yù)期效果。

三是局部輕微滲水，漏水縫隙表面寬度小于3mm。可不做處理，或局部處理。

2.1.2 漿液選擇

根據(jù)現(xiàn)人民廣場(chǎng)車站滲水現(xiàn)場(chǎng)情況，注漿選用了新型可控性水泥膏漿，其通過(guò)調(diào)節(jié)水泥漿液中外加劑的用量，便可控制注漿液體的凝膠時(shí)間、流動(dòng)度、粘度、剪切強(qiáng)度等性能，使膏狀漿液抗剪屈服強(qiáng)度大于20Pa，能迅速達(dá)到堵漏止水的效果[2]。

2.1.3 堵漏措施

①灌漿鉆孔：以側(cè)墻與底板的接觸線基線堵水施工，選擇漏水量較大的點(diǎn)位鉆深孔（孔深>2m）;若兩深孔間距>1.5m，則增設(shè)1個(gè)淺孔，若間距>2.5m，則增設(shè)2個(gè)淺孔（孔深1.2-1.5m）。

②灌漿準(zhǔn)備：用棉絲封堵灌漿孔輻射范圍內(nèi)縫隙，以減少漿液浪費(fèi)，達(dá)到較好的注漿效果。

③灌漿次序：首先，灌注淺孔，封堵小裂隙，清理面狀滲水;其次，由一端向另一端逐個(gè)對(duì)深孔灌漿，控制水流向一端集中。

④灌漿壓力：深孔和淺孔灌漿壓力根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況調(diào)節(jié)，深孔偏大，總體控制在0.15-0.2MPa之間。

⑤結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：滲水點(diǎn)流出賓漢流體漿液，吸漿率達(dá)到1L/min以下時(shí)，10分鐘后結(jié)束灌漿作業(yè)。

2.2 柔性防水層施工

在完成初期支護(hù)基面檢查，表面滲漏水、外露突出物及凹凸不平處處理后，便可施做防水卷材柔性防水層。卷材鋪貼遵循“先節(jié)點(diǎn)，后大面;先低處，后高處;先遠(yuǎn)處，后近處[3]”的操作原則。

①鋪設(shè)緩沖層。無(wú)紡布緩沖層鋪設(shè)要根據(jù)基面凹凸情況留足富余量，先從拱部開(kāi)始向兩側(cè)邊墻展開(kāi)，射釘加熱塑性墊圈固定，間距拱部0.5-0.8m、邊墻0.8-1.0m，底部1.0-1.5m，熱塑性墊圈呈梅花型排列，基面凹凸較大處要增加固定點(diǎn)，使其與基面密貼。土工布緩沖層兩幅接縫搭接寬度不應(yīng)小于15cm，避免出現(xiàn)縱向搭接縫，如需要搭接下部無(wú)紡布應(yīng)壓住上部無(wú)紡布。底板平面部位的防水層上表面設(shè)置無(wú)紡布保護(hù)層并澆筑5cm厚的C20細(xì)石混凝土保護(hù)層。

②鋪設(shè)防水板。防水板鋪設(shè)同緩沖層，從拱部開(kāi)始向兩側(cè)延伸，防水板的長(zhǎng)度與隧道的周邊弧長(zhǎng)比例為10：8，避免出現(xiàn)縱向搭接縫，如需要搭接下部防水板壓住上部防水板，搭接位置的焊縫必須錯(cuò)開(kāi)，不得有三層以上焊縫重疊，鋪設(shè)松緊適度并留有余量，保證防水板全部面積均能抵到基面。采用電熱壓焊器熱熔焊接防水板與熱塑性墊圈，使之融化粘結(jié)為一體，見(jiàn)圖2。兩幅防水板的搭接使用雙焊縫爬行熱合機(jī)焊接，搭接寬度不小于15cm。防水板破損要及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)焊，補(bǔ)丁應(yīng)剪成圓角，補(bǔ)丁邊緣距破損邊緣的距離不得小于7cm，補(bǔ)丁應(yīng)與防水板滿焊。鋪設(shè)防水板搭接縫與二襯環(huán)向施工縫至少錯(cuò)開(kāi)1m。

2.3 結(jié)構(gòu)自防水施工

長(zhǎng)春市1號(hào)線人民廣場(chǎng)站車站結(jié)構(gòu)為C40 P10模筑砼，頂板厚800mm，樓板厚600mm，側(cè)墻厚800mm，底板厚1200mm。二襯砼采用商品砼，砼輸送泵送入模，插入式搗固棒振搗密實(shí)，滿足結(jié)構(gòu)自防水要求。在施工過(guò)程中，嚴(yán)格執(zhí)行混凝土質(zhì)量控制管理辦法，減少混凝土收縮，增強(qiáng)其抗裂性能，來(lái)保證混凝土質(zhì)量減少孔隙，達(dá)到混凝土自防水的作用。

2.4 特殊部位防水施工

長(zhǎng)春市1號(hào)線人民廣場(chǎng)站車站變形縫采用大于300mm寬外貼式止水帶+350mm寬中埋式鋼邊橡膠止水帶+背水面嵌縫進(jìn)行防水處理，施工縫采用鍍鋅鋼板止水帶。止水帶在施工過(guò)程中，經(jīng)常因固定不牢靠、振搗破壞、混凝土側(cè)壓等原因偏離，達(dá)不到止水應(yīng)有的效果，從而產(chǎn)生后續(xù)滲水質(zhì)量問(wèn)題。

2.4.1 鍍鋅鋼板止水帶施工

人民廣場(chǎng)站采用鍍鋅鋼板止水帶作為施工縫防水材料，為產(chǎn)生接觸性更好的粗糙毛面，模板采用快易收口網(wǎng)，配合界面劑效果更佳。在混凝土澆筑前，將施工縫表面鑿毛，鍍鋅鋼板止水帶貼合面四邊采用滿焊相連。鍍鋅鋼板止水帶安裝時(shí)燕尾朝向必須正確，否則不能起到應(yīng)有的防水作用。結(jié)構(gòu)頂、底板燕尾朝上，側(cè)墻結(jié)構(gòu)水平施工縫時(shí)燕尾朝背水側(cè)，豎向施工縫時(shí)燕尾朝迎水側(cè)。

2.4.2 中埋式鋼邊橡膠止水帶施工

鋼邊橡膠止水帶要嚴(yán)格檢測(cè)其物理性能，必須符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，且無(wú)裂紋和鼓泡，無(wú)裂口和脫膠現(xiàn)象。模板采用快易收口網(wǎng)施工，可產(chǎn)生更好的接觸效果。中埋式止水帶安裝定位容易受周邊作業(yè)環(huán)境干擾無(wú)法做到準(zhǔn)確牢固，鐵絲焊接比綁扎效果更佳，后續(xù)混凝土澆筑過(guò)程中要注重保護(hù)，不能發(fā)生移位。

施工縫處砼振搗：豎直向止水帶混凝土澆筑時(shí)，止水帶兩側(cè)保持對(duì)稱振搗，既保證縫邊混凝土自身密實(shí)，又能保持止水帶不產(chǎn)生位移。水平向止水帶混凝土澆筑時(shí)，首先充分振搗下部混凝土并找平，再放置平止水帶壓平壓緊，擠出少量混凝土漿，最后澆筑止水帶上部混凝土，作業(yè)時(shí)注意止水帶變形。

2.4.3 背貼式止水帶施工

背貼式止水帶固定在施工縫處的防水板上，采用不透水粘貼，在實(shí)際操作中，施工縫處可設(shè)預(yù)留槽，可使止水帶平整、密貼地粘貼在防水板上，又能保證止水帶位于施工縫的中間位置。（圖4）

2.5 結(jié)構(gòu)堵漏施工

2.5.1 變形縫堵漏施工

變形縫漏水為車站后期防水常見(jiàn)問(wèn)題，堵漏措施技術(shù)成熟可控。施工方法主要為：清理縫內(nèi)原有嵌料，平整基面;制作半圓鐵皮通道;連接注漿管與半圓鐵皮;埋設(shè)半圓鐵皮，配制水泥速凝砂漿，變形縫門字形部分埋設(shè)固定鐵皮;壓注堵漏寶;設(shè)排水及注漿管;做柔性防水處理;清理界面;安裝堵漏密封膠帶;刷涂防水涂膜;施做剛性抹面保護(hù)層，防水砂漿封平變形縫角鋼空腔，詳見(jiàn)圖5所示。

2.5.2 施工縫、混凝土裂縫滲漏水防水堵漏施工

施工縫、混凝土裂縫堵漏措施參照變形縫，僅為材料不同。施工縫、混凝土裂縫堵漏采用聚乙烯高泡條或用埋管抽管代替半圓鐵皮，待形成圓空腔后，方便注漿止水。待止水完成后施作密封和防水涂膜，最外側(cè)用水泥沙漿形成保護(hù)層。（圖6）

3 ?質(zhì)量控制

地鐵車站施工過(guò)程中，各工種、工序交叉繁雜，存在著分層作業(yè)的情況。防水工程完成后，特別是防水板柔性防水層，極易遭到人為破壞或鋼筋焊接、混凝土筑澆等工序的損壞，始防水措施形同虛設(shè)。因此，人民廣場(chǎng)車站在施工過(guò)程中，制定了嚴(yán)格的防水成品保護(hù)措施，并安排專人現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督，嚴(yán)肅“自檢、專檢、交接檢”制度，從質(zhì)量管理層面杜絕防水層施工把關(guān)不嚴(yán)格現(xiàn)象。

①在工序轉(zhuǎn)換時(shí)，鋼筋加工、焊接不得破壞防水層，作業(yè)周圍可用防火板做遮擋隔離，以免對(duì)防水層表面造成損害。受破壞部位要即時(shí)修補(bǔ)，不得帶病澆筑混凝土。

②止水帶必須固定牢固，模板加工、鋼筋安裝焊接時(shí)，不得破壞止水帶及固定位置。混凝土澆筑，設(shè)專人檢查，對(duì)破壞止水帶修復(fù)或更換。

③嚴(yán)肅執(zhí)行“自檢、專檢、交接檢”質(zhì)量控制三檢制度，防水層、止水帶安裝完成后，鋼筋模板安裝完成后均要對(duì)防水措施執(zhí)行三檢制度，保證在混凝土澆筑前防水措施完好無(wú)損。檢查過(guò)程均形成完整記錄，檢查人對(duì)防水工程質(zhì)量負(fù)檢查責(zé)任。

④設(shè)專人監(jiān)督、指導(dǎo)混凝土施工，特別是振搗環(huán)節(jié)，嚴(yán)格按照作業(yè)指導(dǎo)書(shū)操作，嚴(yán)格振搗棒頭部與防水層接觸，避免造成不可挽回的損失。

4 ?結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)城市軌道交通的發(fā)展，地鐵車站工程地下空間開(kāi)發(fā)利用率將不斷提升，地下結(jié)構(gòu)防水堵漏工藝也將不斷創(chuàng)新和完善。通過(guò)長(zhǎng)春市地鐵1號(hào)線人民廣場(chǎng)站車站結(jié)構(gòu)防水工程的案例，我們得出：富水地層地下工程結(jié)構(gòu)防水在先進(jìn)的工藝，創(chuàng)新的材料基礎(chǔ)上，必須配合嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓こ坦芾砗唾|(zhì)量控制措施，才能取得較好的防水、防漏效果。

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