預(yù)制裝配式地鐵車站防水施工技術(shù)研究

李祥鈺 張 路 郭 靖 王亦嘉 孫小力

（中建八局軌道交通建設(shè)有限公司，江蘇 南京 210000）

近年來，城市基礎(chǔ)配套設(shè)施建設(shè)中地鐵隧道相關(guān)設(shè)施需求量迅速增大。為應(yīng)對環(huán)境污染、勞動力短缺等問題，大力推動建筑業(yè)裝配式建造技術(shù)的改革[1]，預(yù)制裝配式工程逐漸普及。地下工程施工的一大重難點就是工程整體結(jié)構(gòu)的防水問題，若地下工程出現(xiàn)滲水甚至涌水問題，將會嚴(yán)重威脅其內(nèi)部作業(yè)及使用人員的生命安全。預(yù)制裝配式工程與現(xiàn)澆施工的流程和方法不同，其防水工藝及施工技術(shù)也不同，因此需要對預(yù)制裝配式地鐵車站防水施工技術(shù)進(jìn)行研究，保障相關(guān)項目的施工安全及工程質(zhì)量。

1 預(yù)制裝配式地鐵車站概述

相比傳統(tǒng)的現(xiàn)澆地鐵車站，預(yù)制裝配式地鐵車站施工工序更簡單，施工效率更高，工程成本更低，施工質(zhì)量更好，現(xiàn)場作業(yè)更安全。預(yù)制裝配式地鐵車站以現(xiàn)有的技術(shù)手段為支撐，實現(xiàn)了施工裝配化、構(gòu)件生產(chǎn)工業(yè)化[2]。預(yù)制裝配式地鐵車站施工所用預(yù)制構(gòu)件，首先由生產(chǎn)廠家在工程中按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行生產(chǎn)，預(yù)制構(gòu)件完成后進(jìn)行檢查和測試，符合標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)制構(gòu)件會通過大型運輸車輛運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場進(jìn)行存放或拼裝。預(yù)制裝配式施工技術(shù)雖然需要一定的裝卸存放區(qū)域，但其施工過程減少了腳手架的使用，減少了現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)缺陷的改善步驟，使施工流程簡便化、流暢化，提高了施工現(xiàn)場布置的簡單性，提高了施工作業(yè)的效率和安全性。預(yù)制裝配式地鐵車站各環(huán)構(gòu)件的拼裝順序及拼裝方法相同，受天氣、溫度、潮濕程度等因素的影響較低，施工作業(yè)的變化性較少，因此施工活動及進(jìn)度可提前預(yù)測，有利于對施工工程整體的把控和管理。可對裝配式地鐵車站施工技術(shù)重難點等進(jìn)行提前預(yù)測和科學(xué)預(yù)案，有效減少施工突發(fā)情況，提高施工安全性，保障施工的質(zhì)量。

預(yù)制裝配式地鐵車站的構(gòu)件組成結(jié)構(gòu)主要為混凝土結(jié)構(gòu)和鋼筋結(jié)構(gòu)，雖然預(yù)制構(gòu)件施工工序簡便、工效較高，但防水結(jié)構(gòu)不夠完善，面臨滲水、漏水甚至涌水的風(fēng)險。如果防水問題無法很好地得到解決，將大幅度降低預(yù)制裝配式地鐵車站工程的施工及使用安全性，不利于施工作業(yè)的日常管理。基于對施工安全、工效、質(zhì)量等多方面的考慮，在預(yù)制裝配式地鐵車站施工作業(yè)過程中，管理人員及技術(shù)人員應(yīng)提高防水安全意識，深刻認(rèn)識防水工作的重要性和必要性，設(shè)計科學(xué)的施工技術(shù)方法，采取必要的防水措施，有序進(jìn)行預(yù)制裝配式地鐵車站防水施工作業(yè)，不斷提高工程整體及關(guān)鍵節(jié)點位置的防水性。

2 工程概況

項目為青島某裝配式地鐵車站工程，建設(shè)地鐵主要方法為明挖法。車站全長218 m，寬19 m，采用樁錨、樁撐支護(hù)形式，主體結(jié)構(gòu)采用閉腔薄壁構(gòu)件結(jié)構(gòu)，車站中部148 m采用裝配式結(jié)構(gòu)施工，共74環(huán)，裝配式結(jié)構(gòu)寬20.5 m，高18.5 m，環(huán)寬2 m。預(yù)制裝配式地鐵車站結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 預(yù)制裝配式地鐵車站結(jié)構(gòu)

起始段的2～5環(huán)為現(xiàn)澆段結(jié)構(gòu)施工，施作構(gòu)件鎖定裝置，逐步按順序吊裝底板預(yù)制構(gòu)件A塊、側(cè)墻預(yù)制構(gòu)件B塊、頂板預(yù)制構(gòu)件C/D塊并張拉鎖緊。以拼裝完成的前一環(huán)為基準(zhǔn)，按上述步驟，逐環(huán)向前拼裝，每拼裝5～10環(huán)底板構(gòu)件便進(jìn)行一次底板兩側(cè)肥槽回填，拼裝10環(huán)后進(jìn)行一次頂板涂膜防水層施工。預(yù)制構(gòu)件每拼裝完一環(huán)，同時進(jìn)行內(nèi)部結(jié)構(gòu)拼裝，預(yù)制裝配式地鐵車站預(yù)制環(huán)與內(nèi)部結(jié)構(gòu)可進(jìn)行同步施工。

3 預(yù)制裝配式地鐵車站防水體系分析

3.1 重難點分析

預(yù)制裝配式地鐵車站構(gòu)件與盾構(gòu)法隧道管片整體都采用拼裝方法施工，但由于拼裝方式及使用功能的差異，盾構(gòu)法隧道管片防水性能較易保障，預(yù)制裝配式地鐵車站接縫施工精度及防水功能保障更困難。

3.1.1 受力限制

盾構(gòu)法隧道掘進(jìn)頂推如圖2所示。

圖2 盾構(gòu)法隧道掘進(jìn)頂推

盾構(gòu)機上以環(huán)排布的千斤頂通過對最前端管片頂推完成盾構(gòu)機前進(jìn)掘進(jìn)作業(yè)，盾構(gòu)法隧道管片不僅起到支撐土體、密封內(nèi)部的作用，還會作為盾構(gòu)掘進(jìn)施工過程中前進(jìn)推動的支撐，導(dǎo)致管片通常要承載盾構(gòu)機約6 000 kN甚至更大的頂推力，頂推力的反向力對管片有較好的壓實作用，管片間密封墊所受的壓力約為350 kN/m，可使管片間接縫密實，因此盾構(gòu)法隧道管片防水性能較易保障。

預(yù)制裝配式地鐵車站張拉鎖緊如圖3所示。

圖3 預(yù)制裝配式地鐵車站張拉鎖緊

預(yù)制裝配式地鐵車站構(gòu)件僅依靠張拉鎖緊進(jìn)行緊固，沒有承載頂推力的支撐作用，張拉鎖緊拉力約為600 kN，構(gòu)件間密封墊所受拉力約為77 kN/m，遠(yuǎn)低于盾構(gòu)法隧道管片及密封墊所受拉力，有限的拉力限制了預(yù)制構(gòu)件間的密封效果，即使適當(dāng)提高張拉鎖緊拉力，拉力上限也遠(yuǎn)低于盾構(gòu)法隧道管片承載的頂推力，預(yù)制裝配式地鐵車站接縫施工精度及防水功能保障更困難，如何在較低的拉力下達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)甚至優(yōu)異的接縫密封性是該類工程施工技術(shù)重難點之一。

3.1.2 精度限制

由于預(yù)制裝配式地鐵車站拼裝預(yù)制構(gòu)件體積和質(zhì)量較大，且拼裝作業(yè)空間有限，工程拼裝施工往往采用施工人員目測糾偏的方式，即使某些工程項目采用拼裝設(shè)備進(jìn)行輔助拼裝，拼裝設(shè)備的智能化程度也不高，適用性不強，依然以施工人員目測為主體，導(dǎo)致預(yù)制構(gòu)件的安裝精度難以保證。盾構(gòu)法隧道管片拼裝接縫通常約為1 mm，管片間的密封墊受到擠壓后可較容易達(dá)到工程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。而預(yù)制裝配式地鐵車站施工過程中，因拼裝空間、測試精度以及施工誤差等因素的影響，其構(gòu)件接縫一般在3～8 mm，較難達(dá)到2 mm的工程標(biāo)準(zhǔn)。接縫過大會導(dǎo)致密封墊所受壓力不夠，直接影響接縫密封性，易出現(xiàn)安全風(fēng)險，導(dǎo)致滲水、漏水甚至涌水等施工安全事故，影響施工進(jìn)度及工程質(zhì)量[3]。

3.1.3 施工影響

盾構(gòu)法隧道管片拼裝施工技術(shù)較為成熟，在常規(guī)施工條件下就能滿足接縫密封要求，無須特殊處理。預(yù)制裝配式地鐵車站構(gòu)件通常無法一次性精準(zhǔn)定位拼裝，構(gòu)件拼裝后會出現(xiàn)水平度、垂直度及縱向的偏移，需要進(jìn)一步測試、定位以及糾偏。密封墊在構(gòu)件拼裝時會被擠壓密封，糾偏作業(yè)過程中，構(gòu)件位置的錯動易帶動受擠壓的密封墊同時被動錯動，此時受擠壓的密封墊又承受了很大的摩擦力，平面方向上的摩擦力很容易導(dǎo)致密封墊粘貼受損或拉開，從而影響和破壞密封性。

3.1.4 設(shè)備限制

盾構(gòu)法隧道管片拼裝施工研究較早，各類地質(zhì)、環(huán)境等條件下的工程項目量均較大，施工作業(yè)經(jīng)驗積累豐富，各種施工設(shè)備較齊全，工藝方法、體系研究較全面。預(yù)制裝配式工程應(yīng)用較晚，已建的預(yù)制裝配式地鐵車站工程項目量較少，其相關(guān)施工工藝、體系研究相對較少，拼裝設(shè)備、輔助設(shè)備及系統(tǒng)很少，雖然已有的相關(guān)設(shè)備可以提高裝配式車站施工的工效、精度和安全，但設(shè)計科學(xué)性、作業(yè)智能化、數(shù)據(jù)可視化以及拼裝糾偏精度等方面仍有較大提升空間，現(xiàn)有的設(shè)備仍然無法滿足該類工程對拼裝作業(yè)精度和施工工程防水性能的需求，預(yù)制構(gòu)件接縫施工精度及防水功能保障困難，限制了預(yù)制裝配式地鐵車站工程的推廣和發(fā)展速度[4]。

隨著預(yù)制裝配式工程的應(yīng)用及推廣，該類工程項目量越來越大，施工技術(shù)和工程指標(biāo)的要求也越來越高，解決上述問題是保證預(yù)制裝配式地鐵車站工程高防水性施工的關(guān)鍵。

3.2 防水施工要點

預(yù)制裝配式地鐵車站防水施工技術(shù)研究主要綜合考慮預(yù)制構(gòu)件混凝土預(yù)制構(gòu)件自防水、構(gòu)件間接縫防水、現(xiàn)澆段與預(yù)制構(gòu)件接口防水、頂拱防水以及滲漏水治理等方面，保障工程防水等級達(dá)到一級標(biāo)準(zhǔn)[5]。預(yù)制裝配式地鐵車站防水體系如表1所示。

表1 預(yù)制裝配式地鐵車站防水體系

標(biāo)準(zhǔn)橫剖面防水如圖4所示。

圖4 標(biāo)準(zhǔn)橫剖面防水

3.3 施工結(jié)果

根據(jù)青島黃海學(xué)院站預(yù)制裝配式地鐵車站的實際施工情況，針對不同節(jié)點和施工部位，選擇適合的施工方式、科學(xué)的施工流程、規(guī)范化的施工作業(yè)、先進(jìn)的防水施工方法，有效提高了預(yù)制裝配式地鐵車站的防水性，保證了施工作業(yè)及管理運營的安全性，保障了施工進(jìn)度及工程質(zhì)量。

4 結(jié)語

為了保證預(yù)制裝配式地鐵車站施工的安全性及施工質(zhì)量，應(yīng)在施工前做好工程防水方法設(shè)計及防水施工規(guī)范，培養(yǎng)作業(yè)人員防水安全意識，合理應(yīng)用防水施工技術(shù)工藝，充分發(fā)揮預(yù)制構(gòu)件主體防水、材料防水等防水手段，塑造安全、通暢的施工條件及運營環(huán)境。在預(yù)制裝配式地鐵車站施工過程中，工作人員應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場施工狀況及施工條件，對防水施工工藝進(jìn)行不斷優(yōu)化和改進(jìn)，根據(jù)工程流程設(shè)計及施工規(guī)范落實各項具體工作，構(gòu)建科學(xué)和完善的防水體系，保障地下預(yù)制裝配式工程的安全和質(zhì)量。