濱河西路下穿隧道防水設(shè)計

楊磊YANG Lei；張明強(qiáng)ZHANG Ming-qiang

（鄭州市市政工程勘測設(shè)計研究院，鄭州 450052）

0 引言

隧道防水不僅關(guān)系到結(jié)構(gòu)安全和耐久性，且直接影響到隧道正常使用功能。結(jié)構(gòu)防水設(shè)計應(yīng)根據(jù)環(huán)境條件、結(jié)構(gòu)形式、使用功能、使用年限、施工方法等因素進(jìn)行，遵循“以結(jié)構(gòu)自防水為根本，以接縫防水為重點(diǎn)，多道防線，綜合治理”的原則，采取與其相適應(yīng)的防水措施，達(dá)到防水可靠、排水通暢、適用耐久，不留后患。

1 工程概況

濱河西路位于鄭州航空港經(jīng)濟(jì)綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)中部，南水北調(diào)總干渠西岸，呈南北走向，項目全長約26km，規(guī)劃為城市快速路。濱河西路沿線共設(shè)置11 處下穿隧道與相交道路立體交叉，隧道全長約14.6km，其中暗埋段長約8.4km，引坡段長約6.8km。隧道暗埋段采用雙孔矩形形式，單孔寬13.75m，布置為：13.75m（單孔寬）-0.25m（余寬）+0.75m（檢修通道，含0.25m 安全帶）+0.5m（路緣帶）+11.25m（3×3.75m 機(jī)動車道）+0.5m（路緣帶）+0.25m（安全帶）+0.25m（余寬）。

項目地處鄭州航空港經(jīng)濟(jì)綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)，為城市新區(qū)，用地條件限制少，施工場地開闊，隧道施工采用明挖順筑法施工，基坑分級放坡開挖，坡面網(wǎng)噴防護(hù)，施工工藝簡單、工期短、經(jīng)濟(jì)節(jié)約、安全可靠。

2 防水設(shè)計目標(biāo)

根據(jù)《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》（GB50108-2008）規(guī)定，城市隧道防水等級為二級，具體要求為：不允許漏水，結(jié)構(gòu)表面可有少量濕漬，總濕漬面積不應(yīng)大于總防水面積的2/1000，任意100m2防水面積上的濕漬不應(yīng)多于3 處，單個濕漬的最大面積不應(yīng)大于0.2m2；平均滲水量不大于0.05L/（m2·d），任意100m2防水面積上的滲漏量≤0.15L/（m2·d）。

3 防水體系

下穿隧道防水應(yīng)系統(tǒng)考慮地表雨水、地下水、毛細(xì)管水的作用，從結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工工藝、使用功能等角度精細(xì)化隧道防排水設(shè)計。隧道防水采用結(jié)構(gòu)自防水和外防水體系相結(jié)合。結(jié)構(gòu)自防水通過調(diào)整混凝土配合比，或摻加外加劑、摻合料等措施使得砼達(dá)到設(shè)計要求的的抗?jié)B等級。外防水體系以變形縫、施工縫等接縫防水為重點(diǎn)輔以柔性外包防水層加強(qiáng)防水。

4 防水設(shè)計

4.1 防水混凝土設(shè)計

防水混凝土主要通過提高混凝土的密實(shí)性，控制結(jié)構(gòu)裂縫，減少混凝土滲漏通道，使防水混凝土滿足抗?jié)B等級要求。本項目下穿隧道埋置深度多介于10m 和20m 之間，根據(jù)《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》（GB50108-2008）規(guī)定，防水混凝土抗?jié)B等級應(yīng)為P8；根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計規(guī)范》（GB/T 50476—2008）規(guī)定，下穿隧道屬于嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)、無鹽、混凝土高度飽水環(huán)境，防水混凝土強(qiáng)度等級采用C40，有條件可采用引氣混凝土，抗凍耐久性指數(shù)DF≥80%。

防水混凝土的施工配合比應(yīng)通過試驗(yàn)確定，試配混凝土的抗?jié)B等級應(yīng)比設(shè)計要求提高一級（0.2MPa）；混凝土材料及防裂抗水劑等外加劑必須摻量準(zhǔn)確，控制粗集料粒徑5-20mm，確保混凝土振搗密實(shí)；結(jié)構(gòu)設(shè)計控制混凝土結(jié)構(gòu)裂縫≤0.2mm，且不得貫通；混凝土結(jié)構(gòu)迎水面凈保護(hù)層≥5cm，保護(hù)層內(nèi)設(shè)置E8 定型焊接鋼筋網(wǎng)，提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性。通過以上措施確保防水混凝土滿足防水抗?jié)B要求及結(jié)構(gòu)耐久性要求。

4.2 非變形縫防水設(shè)計

目前市場常用防水材料主要有防水砂漿、防水涂料、防水卷材。下穿隧道長期受車輛荷載作用，主體結(jié)構(gòu)擾動大，不宜采用防水砂漿；防水涂料施工技術(shù)易掌握，不受復(fù)雜形狀基層限制均可做成連續(xù)整體的防水層，但防水涂料調(diào)配隨意性大，需多遍涂刷、養(yǎng)護(hù)，施工周期長，另外防水涂料層厚不易控制，對施工現(xiàn)場管理要求較高，施工質(zhì)量不易保證；防水卷材具有綠色環(huán)保、層厚易控制、粘鋪后不須養(yǎng)護(hù)、施工管理方便等突出優(yōu)點(diǎn)，但對于復(fù)雜形狀基層需多塊搭接，粘結(jié)難度較大，若防水卷材與基層粘結(jié)不牢靠易形成竄水層，后期找補(bǔ)困難（如表1）。

表1 防水材料比選表

下穿城市隧道防水屬于大面積防水，且地基變形較大，結(jié)構(gòu)帶裂縫營運(yùn)，結(jié)構(gòu)外防水采用外貼防水卷材全包防水，即防水卷材從結(jié)構(gòu)底板墊層鋪設(shè)至頂板基面兜繞成圈，在外圍形成全封閉的防水層。結(jié)構(gòu)外貼防水卷材采用2mm 厚高分子自粘防水卷材，防水卷材是由高分子片材、膠粘料、隔離膜組成，施工時可用冷粘法施工，不需粘結(jié)劑即可牢固地粘結(jié)在基層上，中間無竄水隱患，防水效果可靠。非變形縫防水做法詳見圖1 非變形縫防水構(gòu)造圖。

圖1 非變形縫防水構(gòu)造圖

4.3 變形縫防水設(shè)計

下穿隧道間隔約30m 設(shè)置沉降縫以消除地基不均勻沉降產(chǎn)生的附加內(nèi)力，釋放結(jié)構(gòu)變形。沉降縫作為下穿隧道防水薄弱環(huán)節(jié)，防水設(shè)計應(yīng)重點(diǎn)考慮精細(xì)化設(shè)計。變形縫處外防水除采用在砼表面外貼防水卷材外增設(shè)外貼式橡膠止水帶和中埋式鋼邊止水帶，沿著頂板、側(cè)墻和底板兜繞成圈止水，縫間用填縫材料嵌縫。變形縫防水做法詳見圖2 變形縫防水構(gòu)造圖。

圖2 變形縫防水構(gòu)造圖

4.4 施工縫防水

結(jié)構(gòu)縱向水平施工縫應(yīng)留在高出底板頂面不小于500mm 的墻體上，墻體有預(yù)留孔洞時，施工縫距孔洞邊緣不應(yīng)小于300mm。結(jié)構(gòu)施工縫處采用中埋式鋼板橡膠止水帶防水，施工縫澆灌混凝土前應(yīng)將其表面浮漿和雜物清除，并在施工縫界面涂刷水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料（用量≥1.5kg/m2，厚度≥1mm）。

4.5 穿墻管防水設(shè)計

下穿隧道防水混凝土結(jié)構(gòu)穿墻管道是滲漏水薄弱環(huán)節(jié)。根據(jù)管線工藝要求，穿墻管可分為固定式穿墻管、套管式穿墻管、穿墻群管，應(yīng)在澆筑混凝土前預(yù)埋。針對穿墻管形式，采取差異化防水構(gòu)造設(shè)計。穿墻管防水做法詳見圖3 穿墻管防水構(gòu)造圖。

圖3 穿墻管防水構(gòu)造圖

4.6 附屬工程防排水設(shè)計

在下穿隧道結(jié)構(gòu)變形縫處隧道頂板、側(cè)墻和中隔墻內(nèi)壁安裝不銹鋼接水盒，防止?jié)B漏水外溢，有組織排水。接水盒采用304 不銹鋼，結(jié)構(gòu)預(yù)留3cm 接水盒凹槽，用膨脹栓固定凹槽墻面上，周邊聚硫密封膠密封。同時在隧道防撞側(cè)石設(shè)置凹槽，接收接水盒滲漏水，通過縱坡排入隧道橫截溝。附屬工程防排水做法詳見圖4 附屬工程防排水構(gòu)造圖。

圖4 附屬工程防排水構(gòu)造圖

5 結(jié)構(gòu)優(yōu)化措施

5.1 頂板背包設(shè)計

頂板混凝土澆筑后人員及機(jī)械較多，極易對頂板頂外貼止水帶進(jìn)行擾動或破壞。頂板外貼止水帶處設(shè)置后澆帶，對外貼止水帶進(jìn)行保護(hù)，同時減少滲漏水風(fēng)險。頂板背包設(shè)計做法詳見圖2 變形縫防水構(gòu)造圖。

5.2 尺寸過渡構(gòu)造

根據(jù)下穿隧道荷載作用情況，相鄰節(jié)段結(jié)構(gòu)截面尺寸設(shè)計不同，安裝外貼防水卷材、止水帶不易固定。為便于外貼止水帶安裝，相鄰節(jié)段尺寸變化時設(shè)置尺寸過渡構(gòu)造措施。結(jié)構(gòu)尺寸過渡構(gòu)造做法詳見圖5 尺寸過渡構(gòu)造圖。

圖5 尺寸過渡構(gòu)造圖

5.3 剪力鍵設(shè)計

為有效減少相鄰節(jié)段不均勻沉降對防水卷材、止水帶構(gòu)造的破壞，相鄰節(jié)段變形縫處在結(jié)構(gòu)底板及側(cè)墻設(shè)置，40 鋼筋剪力鍵，減少不均勻沉降，使相鄰階段協(xié)同沉降。剪力鍵做法詳見圖2 變形縫防水構(gòu)造圖。

6 結(jié)語

通過對現(xiàn)行防水規(guī)范、規(guī)程、圖集的對比分析，從結(jié)構(gòu)自防水設(shè)計、外貼防水材料選用、細(xì)部節(jié)點(diǎn)防水處理、施工工藝等方面入手，提出詳實(shí)的下穿隧道防水設(shè)計方案，細(xì)化防水薄弱節(jié)點(diǎn)防水做法，提高地下結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。目前11 處下穿隧道主體結(jié)構(gòu)已建成完工2 年有余，取得較好的防水效果。