城市地鐵暗挖隧道防水施工技術研究

隋 宇

（中鐵建大橋工程局集團第二工程有限公司，廣東 深圳 518116）

地鐵具有運量大、準點、節能、環保、不會占用地面空間等優點，可以有效緩解城市地面交通擁堵現象，提高地面交通運行效率，因此各大城市紛紛開始建設城市地鐵工程。目前我國已有30 多個城市已建或者在建地鐵工程。由于地鐵工程大多修建在城市人口密集區域，對周圍地面交通、管道等影響比較大，暗挖法在不挖開地面的情況下施工，對地面交通、地下管道的干擾比較小，因此在地鐵隧道施工中廣泛應用。地鐵隧道施工過程中，可能出現突水或者地下水滲透等，導致地面沉降等問題，影響到地下隧道施工的安全性和可靠性。因此，采用暗挖隧道法過程中，需要做好防水措施，確保隧道施工安全性。

1 暗挖法原理和特點

暗挖法是隧道或者地下構筑物施工過程中，先開挖出相應的空間，然后在空間內部修筑襯砌，具體施工方式需要根據地下隧道的地質地貌、地形、水文條件以及建筑物埋置深度。埋置比較淺的構筑物需要從地面挖出基坑或者塹壕，修筑襯砌以后再進行回填，這種就是明挖法。當基坑或者塹壕挖到一定深度，則需要采用暗挖法。暗挖法是根據圍巖承載能力，采用爆破技術進行開挖，并形成復合式內外兩層襯砌修建隧道的洞身，以錨桿、鋼筋網、混凝土噴柱以及鋼支撐結構作為外層支護結構，也稱為初次柔性支護，可以最大限度利用圍巖自身的承載力作為支撐，避免隧道開挖過程中出現圍巖變形或者崩塌現象。因此，暗挖法適合隧道土層松散或者含水層地層，適合埋藏深的構筑物。暗挖法施工過程中，必須堅持“管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、快封閉、勤測量”等原則，采用30 ～50cm 的鋼管作為超前棚頂導管，在導管內部注入泥漿或者化學漿，形成結石體，提高圍巖自身穩定力。每一次開挖0.75m 左右，采用環狀開挖方式，預留換狀內的核心土，在核心土噴5 ～8cm的混凝土，形成拱架和鋼筋網，然后噴25 ～30cm 的混凝土形成初級支護結構。暗挖法受到工程地質和水文條件的影響比較大，施工條件非常差，工作面狹小，對地面影響比較小，如果埋置構筑物比較淺，則可能導致地面沉陷，在施工過程中，產生大力的廢土和碎石必須及時處理，以免影響到開挖進度。

2 項目概況

深圳市城市軌道交通10 號線工程甘坑站至涼帽山站區間位于深圳市龍崗區甘坑村，起點位于秀峰路東南側的白砂嶺坡腳處，終點位于甘李二路南側的涼帽山上。區間原始地貌為丘陵，地形起伏較大，總體地勢西高東低，現狀地表經人工改造后，部分地段溝谷已被填平，地面高程一般為85.74 ～174.96m。隧道左右線間距21.3 ～120.3m，埋深53.3 ～73.9m，主要穿越微風化花崗巖和強風化角巖。本區間全長1080.767m，其中明挖段63.138m，其余均采用礦山法施工，左右線為單洞單線隧道，標準斷面寬度5.2m，隧道埋深13 ～105m。

3 項目地質條件及水文地質情況

場地揭露到的地層主要有第四系全新統人工填土層（Q4ml）、第四系全新統沖洪積層（Q4al+pl）、第四系殘積層（Qel）、燕山期（γ53）花崗巖、侏羅系（J2）角巖。

（1）地表水。場內未見明顯地表水，但在右DK22 +565 ～右DK22+584 和 右DK22+617 ～右DK22+654段分辨各發育一條填土沖溝，溝深分別約為15m 和23m，寬約5m 和13m。兩條沖溝無常年性流水，僅雨季時匯集于此，在右DK22+793 段和右DK22+832 段附近有一小水溝，溝深約2m，水深約0.2m，雨季時稍高。

（2）地下水。場地地下水主要有兩種類型，一種是松散巖類孔隙水，另一類為基巖裂隙水，主要附于塊狀強風化、中等風化帶的裂隙中，略具承壓性。

4 隧道防水施工體系

根據勘查的實際情況，結合地鐵隧道施工技術標準和要求，制定了由隧道結構自防水+接縫防水+附加防水層三位一體的防水體系。隧道結構自防水主要通過提高混凝土抗滲透能力、控制混凝土裂縫以及提高腐蝕區域的防腐蝕性能等方式。隧道的初級支護結構采用注漿施工方式，并在初級支護結構設置止水帷幕，初級襯砌的防滲透能力必須達到S6，二級襯砌的埋深達到20 ～30m 時，其防水等級必須達到S10。混凝土結構硬化過程中，迎水面的裂縫控制在0.2mm，背水面的裂縫控制在0.3mm。腐蝕區域的混凝土結構抗腐蝕系數必修大于0.8；施工縫、變形縫、澆筑帶以及各類接頭接縫不能滲透、滲漏現象；附加防水層可以抵抗35m 的水壓，并分區進行防水設置。

5 防水施工方式

暗挖隧道采用1.5mm 厚的PVC 防水板全包柔性防水方式，暗挖結構初級襯砌和二級襯砌采用全斷面施工方式，防水板外側設置無紡布作為緩沖層。附加防水層采用1.5mm 厚的PVC 防水板全包柔性防水方式，采用環向和縱向防水分區和注漿防水方式，環向注漿和縱向注漿的施工縫采用背貼式止水帶進行分區，背貼式止水帶在相交的地方必須采用十字型接頭，并在每一個區域設置可以重復注漿的注漿盤管，在施工過程中，對針對局部可能出現滲漏的地方進行二次襯砌和附加防水層進行注漿防水。

5.1 混凝土結構自防水施工技術

混凝土硬化過程中，水泥產生水熱化現象，導致混凝土結構內外溫差應力，引起混凝土裂縫，從而造成滲漏現象。因此，想要提高混凝土結構自身的防滲漏性能，必須提高混凝土的性能，降低混凝土裂縫的發生。地鐵工程暗挖隧道的時候，采用高性能混凝土。將粉煤灰、礦渣同時摻入到混凝土材料中，可以充分利用粉煤灰和礦渣之間的耦合性，也就是充分發揮細粉煤灰的玻璃球狀效應和礦渣之間的吸附性作用，從而配置出高性能的混凝土材料。水泥使用C30 的普通硅酸鹽水泥，水泥的總量占整個混凝土材料質量的10%～15%，細度膜數為7.8%，初凝時間為320min。粉煤灰選擇火電廠的二級粉煤灰，礦渣使用前需要將其磨成細粉末。水為干凈的自來水。砂石骨料選擇干凈的鵝卵石和花崗巖，鵝卵石的比重為2.62%，花崗石的比重為2.67%。砂石骨料分為細骨料和粗骨料，粗骨料的級配為10 ～25mm，細骨料的級配為5 ～10mm。防水混凝土的骨料顆粒和級配比較好，吸水率低，孔隙率低于40%，含泥量小于1%。混凝土入泵塌落度控制在140±20。迎水面的鋼筋凈保護厚度大于50mm，縱向配筋率大于0.2%。混凝土澆筑的時候，采用分層對稱澆筑，混凝土從低處向高處分層連續澆筑，中間不能停止，如果有必要停止澆筑，則需要縮短停止時間，如果停止時間超過45min，則必須按照施工縫進行處理。

5.2 施工縫防水施工技術

由于地鐵工程隧道使用的混凝土結構面積比較廣，混凝土澆筑過程中，可能產生施工縫、連續縫、變形縫，從而導致混凝土結構出現滲漏現象。因此，必須做好施工縫、變形縫的處理，以免造成滲漏。在施工過程中，施工縫盡量避開地下水和縫隙水比較多的區域，并與變形縫結合起來。水平施工縫盡量避開剪力和彎矩最大處，而是應該預留在高處邊墻和仰拱相交300mm 的墻體位置，施工過程中，必須在墻體預留一定的孔洞。施工縫澆筑處理以后，需要用鋼絲刷將其表面的浮漿和雜物等清除干凈，水平施工縫澆筑前，需要先鋪設干凈的漿液，然后鋪設30 ～50mm 厚度的水泥砂漿。施工縫中間安裝3mm 厚度的鍍鋅鋼板，鍍鋅鋼板必須采用焊接方式。在地鐵隧道二襯和防水重點區域，必須在施工縫隙內預埋可以重復澆筑的注漿管，并在環向施工縫設置1.2mm不銹鋼接水槽。隧道地質條件變化比較大、結構不穩定區域的混凝土結構容易產生變形，因此還需要對變形縫進行處理。變形縫設置三道各自成環的止水帶，在變形縫中部設置帶注漿管的止水帶，可以形成一道封閉的防水線，變形縫內側采用密封膠填筑，可以起到防水作用。

5.3 附加防水層施工技術

防水層施工前，必須清除表面的污漬、碎石以及建筑垃圾，以免影響到防水層整體防水效果。同時將基層凹凸不平處進行平整處理。穿出基層的金屬構件必須用切割機切除并用砂漿磨平，無法切除的金屬構件，采用混凝土或者砂漿進行覆蓋。鋪設防水板時，必須檢查初級支護結構的滲漏情況，并沿著襯砌方向作業，超前支護結構做好注漿止水工作。防水卷材選擇高性能的防滲透材料，比如高聚物改性瀝青防水卷材、合成高分子防水卷材等新材料。地下防水工程施工采用熱粘法、混凝土添加防水劑、熱熔法等，提高防水工程的質量，防止地下工程滲透。

6 結束語

地鐵暗挖隧道的防水施工是一項綜合性、系統性的工作，需要綜合各方面的條件，選擇合適的防水施工技術，提高地鐵隧道施工防水水平。暗挖隧道防水施工過程中，必須嚴格按照地鐵隧道防水施工標準和要求進行施工，確保隧道施工質量和施工安全。