地鐵地下車站結構防水與圍護結構設計

王 劍

北京城建設計發展集團股份有限公司上海分公司，上海 200233

1 地鐵地下車站結構防水

1.1 結構自防水

砼結構自防水為地下車站實現防水處理的關鍵點，而實行接縫施工是達到防水目的的重點。

（1）砼材料的外加劑和各類原料使用管控。為了提高車站結構的防水效果，可選擇適當添加膨脹防水劑，在實際應用中，需先細致檢查該試劑的質量以及和其他原料的融合性。通過實踐嘗試，若要砼結構達到最佳的抗滲透能力，應添加補償收縮率在（1.5～3.0）×10-4的膨脹防水劑。在制作防水砼材料期間，可添加適當顆粒較小的礦渣粉以及粉煤灰，其中后者品質級別至少達到二級，實際添加量需控制在20%～30%，而前者需安排S95級，若在實際加工期間，只使用后者，對應的水泥凝膠量應處于30%～40%。以項目實踐探究，砼材料內添入的外加劑必須通過試驗配備，確保砼的實際性能滿足地下車站的防水需要。

（2）自防水的處理建造過程。為了提高此材料澆筑環節的實施質量，應當全面避免作業面出現明水，需在施工前實行全方位檢查處理。在模板處理工序期間，施工方需注重對各條接縫的處理效果，及時使用保護舉措，消除引發漏漿的各類因素；還需注重模板表層的平整度及材料本身的剛性、強度，運用螺栓將各模板連接起來，并配備止水防護，如止水環等。在地鐵交通的地下車站結構中，攪拌砼材料期間，應保證拌和均勻，把材料的坍落度把控在（14±2）cm以下。此外，要強化對材料運輸期間的管控，保證材料入場后具備使用價值，并且材料進場后的坍落幅度需小于3cm。澆筑環節中，采取分層施工的模式，每層澆筑高度需控制在30cm以下。完成澆筑處理后，應立即運用專業機械開展振搗施工，將內部空氣全部排出，確保結構的密實性。在實踐工程中，為了避免出現初期裂縫和溫差引起的縫隙等不良現象，適當控制水泥的添加量，確保水膠比例不超過0.5；嚴禁在材料運輸期間任意加水，導致砼材料應用性能下降。此外，需注意精細把控材料在入模時的溫度。若室外氣溫偏高，可選擇在溫度較低的夜間進行，保證澆筑后的砼結構內外溫差不超過25℃。在完成上述作業環節后，應開啟養護模式，保水養護周期在10d左右，砼結構總體的處理時長至少需達到2周。結構的自防水施工結束后，需采取有效的防水措施，避免施工縫區域超過設定標準[1]。

1.2 結構外防水

假設在地下車站的頂板設置2.5mm厚的防水層，其為單組分的聚氨酯涂膜，為了增強實際的防水效果，還應采取以下處理舉措。

（1）基層施工。在頂板部分澆筑完成后，施工人員可應用木抹子開展收水壓實施工，若應用鋼抹子，會造成基層的光滑度過大，影響涂膜和基面的黏結效果。對于基面的平整效果處理，需應用長度在2m的尺子完成整體檢查，關鍵直尺和表層的空隙不可大于5mm。此外，要確保表面不能出現積水及雜物等，如果發現不平整的問題，應先治理表面問題，而后運用高壓水槍實施整體沖洗。通過觀察檢測，保障內部干燥效果滿足技術標準后，使用封膠實行填充及壓實作業。在基層區域若出現裂縫，并達到0.3mm，應在其兩側增添聚氨酯涂層，作業范圍為騎縫外的10cm，涂層的厚度設定為1mm，繼而提高砼結構實際強度。之后，在此之上布置加強層防水結構層。另外，在整體框架中的所有陰角區域均需采用1∶25水泥砂漿，制成鈍角或圓角，前者的規格是5cm×5cm，后者的半徑至少達到5cm。

（2）防水層的處理。在確定基層施工品質達到設定要求后，應在表層涂刷聚氨酯，待完全干透凝固后，需針對陰陽角以施工縫等區域涂上加強層，厚度設定為1mm。完成此上述步驟后，應在結構整體的表面上涂刷黏結層，至此所有的防水涂刷工序均已完成。在變形縫的處理上，應基于設計圖參數貼上防水卷材，而后涂刷施工縫區域。在大范圍的涂刷作業環節，應采取多種涂刷處理手段，但要確保上下兩條施工方向處于垂直狀態，所有涂層必須在干燥后組織涂膜操作。防水層作業完工后，需通過質量檢驗，并及時開展保護層的建設。在該環節中，應先鋪設細石砼材料，厚度保持在7cm，并在鋪設澆筑前，先在基層上設置隔離層，確保下一步施工的質量，達到防水的目的。

2 地鐵地下車站圍護結構設計

某地鐵的地下車站項目主體結構的外包長度達到了125.2m，底板區域的埋設深度最大值是16m，擬使用明挖法建設，地基條件為軟土，防震等級設置在6度。該車站為鋼筋砼單柱雙跨結構，維護部分設置成連續墻。在標準段的挖掘深度是16.6m，工程端頭區域的挖掘深度是18.6m。該車站位于平原地區，且水系發達，地表形態起伏不大，潛水含水層以填土層為主，且通過勘察可知基本實現均勻分布。根據歷年的統計數據顯示，潛水位的浮動范圍在0.21～2.63m，車站防水位設在地表下0.5m的位置[2]。

2.1 結構設計標準

主體結構的設計應用壽命是100年，在正常運營過程中，各框結構件均不用實行大規模的加固修繕處理，并能保證安全的使用性能；對于非關鍵構件，可通過日常維護維持基本功能。其中，關鍵構件有頂底板及樓板等，應用年限與設計主體結構相同；非關鍵構件是指自成體系的站臺板與樓梯等，應用周期是50年。工程整體環境類別根據普通條件考量即可，若地下水無侵蝕問題，則在地下結構內，砼材料構件需對應I-C類別，而設置環控系統的空間結構中，此類構件需對應I-B類別。除臨時構件外，鋼筋砼構件的縫隙管控級別通常是三級，換言之是可以出現輕微裂縫，實際允許范圍在0.3mm寬及其以下。如果存在干濕交替及鋼筋材料會受到腐蝕的情況下，裂縫可允許的寬度不能超過0.2mm。若結構的保護層厚度大于30mm，在確定裂縫寬度時，最大取值是30mm。對于結構的抗浮方面的設計，忽略側壁摩擦阻力的情況下，抗浮系數至少達到1.05，如果在計算時加入阻力問題，該指標也需達到1.15。

2.2 圍護結構選型

如今，在地下車站項目中有多重圍護結構形式，在選型期間，需確保圍護結構可以承受開挖施工中形成的各類壓力，并能發揮出支撐作用。常見的圍護類型有以下三大類。

（1）板樁結構，其可分進一步細分成兩種形式。①鋼板樁。該結構下，使用的樁體均是批量加工成品，在強度及質量等方面都有保障。此外，耐久能力較好，能進行回撥修正，可和鋼支撐搭配應用，大多用在軟土環境的深基坑處理中，操作難度低，建設周期短。若應用此種圍護結構，需強調對街頭位置的處理，避免形成縫隙導致水土流失，繼而出現塌陷等現象。同時，鋼板樁的剛度不能超過排樁及連續墻，以規避變形問題。在現場建設期間，會產生較大的振動噪聲，導致相鄰土體被影響出現松動，降低地基的穩定性。②預制砼。該結構建設便利，成本投入少，建設周期短，能和車站主體結構有效結合，但鋼板樁有同樣的問題，施工時會產生極大的振動，容易對附近原有情況造成干擾，不能應用在地表建筑較多的項目中。此外，接頭處的防水效果不好，無法在硬土項目中展現出較好的建設效果。

（2）柱列結構，主要是鉆孔灌注樁。該結構的噪聲及振動程度降低，且剛度指標較高，能實現就地制作建設，不會對周邊環境造成較大的干擾，適用于軟弱土層環境，但接頭處防水效果不好，需結合工程的地質情況采取適當的防水舉措，如注漿及旋噴樁等。如果地層內存有沙礫層及卵石，應當謹慎選擇。若結構總體剛度存在偏差，則不能用在主體結構中。另外，樁體質量受建設工藝水平的影響，且在建設期間要落實排污措施[3]。

（3）排樁及地下連續墻，具體包括兩種形式。①地下連續墻。該結構的噪聲及振動均較小，可實現就地澆制，接頭處的止水能力較強，總體剛度偏高，不會因建設行為給周邊環境造成明顯干擾，在軟弱土層條件及地表建筑密集的項目中能有較好的發揮。接頭處有兩類形式可供選擇，即柔性與剛性，高品質剛性接頭能建成永久性結構。建設活動占地少，且可以用作主體結構。在泥漿使用及水下鋼筋砼的制作技術較為復雜，成本投入較多。②灌注樁搭配攪拌樁。前者是受力部分，后者主要負責止水，比較適合在軟土條件下且基坑深度在12m及其以下的項目中；如果深度大于12m，并且土層容易出現流砂，需謹慎考慮。建設噪聲小，作業振動幅度小，施工難度低，總體經濟效果較好，有一定的止水能力。

綜合考量下，如果支護結構被損壞、土層失穩等，會引起基坑附近環境和地下作業的不良反應，加之基坑挖掘深度在16.6～18.6m，最終確定采用地下連續墻的建設結構。

3 結束語

在地鐵建設項目中，結構滲透預防是極為關鍵的步驟，容易給地鐵運營埋下不安全隱患，對此，可通過加固結構自身并搭配外部防護，提高結構的防水效果。對于圍護結構的設計，則需注意基坑深度及土體條件，并考量建造行為對周邊環境的干擾程度等，繼而選擇最適宜的圍護結構。