深圳地鐵區間隧道防水施工技術摘要: 介紹了深圳地鐵一期工程防水設計概況, 對區間隧道的防水措施、施工縫和變形縫的防水處理以及隧道與車站接口處防水處理等作了介紹, 并提出了幾點施工體會。關鍵詞: 深圳地鐵; 區間隧道; 施工縫; 變形縫; 防水措施 深圳地鐵一期防水工程在初始階段就得到了上級領導的高度重視, 對設計和材料兩大源頭進行了嚴格控制, 并在防水施工過程中層層把關、精心管理, 保證了深圳地鐵防水工程質量始終處于受控狀態, 實現已交驗工程 100%的合格率。1 深圳地鐵一期工程防水設計概況 深圳地鐵工程地質情況主要是第四紀填土、粘土、砂層、變質砂層和變質花崗巖等, 地下水為第四系孔隙水, 水資源豐富。為避免將來給地鐵運營帶來隱患, 深圳地鐵防水設計確定以“高標準、多設防、求保險”為方針, 遵循“以防為主、剛柔結合、多道防線、因地制宜、綜合治理”的原則, 采取了全包防水、半包防水、復合防水和混凝土自防水等多種形式。其中, 區間隧道防水設防等級為二級, 遵循“以防為主, 剛柔相濟, 多道防線, 因地制宜, 綜合治理”的原則; 采用主體結構鋼筋混凝土自防水加支護結構外包柔性防水層的做法, 其核心是“以結構自防水為本, 附加防水層為標”。項目實施過程中, 除嚴格按照設計要求和正確的操作程序施工外, 還對防水工程的施工組織、技術保證等方面采取了有效措施, 以確保防水工程質量。2 區間隧道的防水措施 深圳地鐵一期工程設計了雙拱帶隔墻結構、單洞雙線結構等隧道斷面形式, 不同襯砌斷面的防水構造基本相同, 其底板防水構造層次見圖 1 所示, 拱圈和邊墻部位除未設保護層外與底板構造相同。在施工時工程采取了以下措施:
1) 在初期支護背后注漿。當初期支護無明顯滲漏現象后, 再進行防水層施工, 初支混凝土必須均勻密實。 2)初期支護與二次襯砌之間采用 PVC 復合防水板全封閉防水。安裝防水板之前抹一層 2 cm 厚找平砂漿, 以保證初期支護面平整; 在滲水嚴重處抹防水砂漿, 確保防水板施工時無水作業。 3)PVC 防水板鋪設時, 嚴格按照以下措施進行: a.固定塑料墊圈 測量標出縱向中線, 沿中線向兩邊用射釘槍打入鋼釘固定塑料墊圈。塑料墊圈固定點以梅花狀排列縱橫向間距在拱部為 50 cm、邊墻為 100 cm、底板為150 cm。 b.鋪設防水板 剪裁卷材時, 考慮預留搭接長度 50 cm, 鋪設時由中線向兩邊鋪設, 用壓焊器將防水板熱合在塑料墊圈上, 見圖 2 所示。整個防水板鋪好并檢查確認后, 再用塑料熱合機焊接搭接處; 防水板采用雙焊縫焊接, 搭接長度不小于 15 cm, 每條焊縫寬為 1 cm, 兩條縫間留 3cm 寬空腹, 作為檢查焊縫密封性用, 見圖 3 所示。 c.防水層質量檢查 外觀檢查: 鋪設平順無隆起、無折皺、無漏縫、無破損, 焊縫粘接牢固。焊縫質量檢查: 用 5 號注射針頭與壓力表相接, 用打氣筒進行充氣檢查, 將焊縫加壓至 0.15 MPa 時, 穩定 2 min,如果壓力保持不變, 說明合格。否則在未焊好之處重新補焊, 直到不漏氣為止。 4) 底板防水板鋪設好后, 在其上鋪一層 5 cm 厚的混凝土保護層; 保護層凝固后, 再進行其它作業。側墻和拱頂無保護層處, 焊接鋼筋時必須用隔板遮擋隔離, 以免濺出火花燒壞防水板; 二次襯砌澆筑混凝土時, 振搗棒不得接觸防水板, 以免其受損傷; 加強施工人員的教育管理, 避免人為損壞防水板, 若有損壞, 須及時修復。 5) 二襯防水混凝土是整個結構自防水成敗的關鍵, 采取了如下措施: a.嚴格按照規范要求選用原材料, 通過多次實驗選定適當配合比和外加劑, 使混凝土具有密實度高、收縮率小、無裂縫、易澆筑和抗滲性能好等多種性能,盡量達到自防水效果。 b.防水混凝土在澆筑過程中, 模板要安裝牢固,尤其是擋頭板不能出現跑模現象; 要做到模縫嚴密,避免出現水泥漿泄漏現象。 c.防水混凝土從低處向高處分層連續澆筑, 每層30 cm; 采用插入式搗固器振搗, 振搗要密實, 尤其要保證施工縫和變形縫處的密實度。 d.防水混凝土終凝后, 立即進行養護, 并保持濕潤, 養護期不少于 14 d。 6) 在澆筑二次襯砌時, 預埋注漿管, 以便對襯砌背后填充注漿。3 施工縫和變形縫的防水處理3.1 施工縫 施工縫分縱向施工縫和環向施工縫, 如深圳地鐵1 號線 20 標段市民中心站—少年宮站區間、18 標段會展中心站—市民中心站區間及西北聯絡線等處, 均設置了 6 條縱向施工縫: 仰拱位置、仰拱與側墻相接處、側墻與拱圈相接處各設置了 2 條; 環向施工縫一般每 4～5 m 設 1 條。施工縫處采用緩凝型水膨脹橡膠止水條防水( 見圖 4 所示), 具有施工簡單、施工縫處混凝土質量易保證的特點, 且造價較低。但橡膠止水條也有遇水過早膨脹和預留槽口不平整而造成難以安裝的弊病, 因此預留槽口的平整度、選擇性能優的緩膨脹型橡膠止水條及合理安排止水條粘貼時機, 是保證施工縫防水質量的關鍵。為確保橡膠止水條的安裝質量和施工縫處混凝土質量, 采取了以下措施: 1)施工縫處擋頭板是保證該處混凝土施工質量的關鍵, 預留橡膠條槽口的擋頭板應牢固可靠并封堵嚴密、不漏漿; 擋頭板用短鋼筋焊接固定于結構縱向通長鋼筋上, 以保證擋頭板的平整和混凝土澆筑時不移位; 擋頭板與鋼筋及圍護結構之間的間隙, 用小木板填塞嚴密以保證擋頭板不漏漿; 板墻施工縫盡量保持在一個截面上, 其構造見圖 5 所示。 2) 擋頭板于混凝土澆筑 24 h 后拆除, 側墻施工縫應待相應結構達到 75%設計強度后方可拆除。人工將施工縫處混凝土鑿毛修整, 并鏟除鋼筋上混凝土殘渣, 但不得將橡膠條粘貼處的槽口鑿毛。 3) 選擇緩膨脹時間大于 24 h、縱向膨脹率較低的橡膠止水條, 橡膠條使用前先檢查核實保質期, 并在表面及切斷口處涂刷廠方提供的緩脹劑, 風干后待用。 4)安排好相應段的結構混凝土澆筑時間, 橡膠條安裝 8 h 前停止施工縫處混凝土養護, 并采取措施防止水進入粘貼橡膠止水條的槽口; 橡膠止水條安裝時, 先用高壓風吹干凈貼面, 用氯丁膠或濕固性環氧樹脂均勻地涂刷在槽口基面上; 風干后立即粘貼橡膠止水條, 并根據粘接情況用水泥鋼釘或膨脹螺栓輔助固定橡膠止水條。 5)施工縫處混凝土澆筑時, 要加強振搗施工縫處的混凝土, 但不得接觸橡膠止水條。 6)側墻縱向施工縫不易清理干凈, 極易導致橡膠止水條安裝質量不良, 也是產生滲漏水的薄弱處, 因此在澆注混凝土前, 先澆注摻入 10%～12%UEA 的同標號水泥砂漿(3 cm 厚)。3.2 變形縫 變形縫是由于結構剛度不同、不均勻受力以及考慮到混凝土結構收縮而設置的允許變形的結構縫隙。在深圳地鐵 1 號線 18 標段會展中心站—市民中心站區間與車站接頭處, 單洞斷面與雙拱帶隔墻斷面相接處設置了變形縫。 變形縫縫寬 10 mm, 采用橡膠止水帶防水。變形縫處混凝土的質量和橡膠止水帶安裝質量是變形縫防水的關鍵, 因此必須確保變形縫處混凝土澆注時不漏漿, 止水帶安裝位置居中且施工過程中不發生移位, 其具體操作方法如下: 1)變形縫結構施工前, 先排干積水并截斷外部流入施工面的地表水。 2) 在變形縫內側主筋上焊接 Φ10 的方框鋼筋,并用鐵絲拉緊以固定止水帶, 剪力桿一端用Φ8 鋼筋固定在鋼筋上。 3) 變形縫擋頭模板及止水帶固定采用圖 6 所示的安裝方式, 即用擋頭板方木夾住止水帶, 在相應結構的鋼筋上焊接臨時鋼筋固定擋頭板, 并用斜撐等加固擋頭板, 再用成型木條固定在模板上以預留變形縫接水槽口。 4)變形縫處澆注混凝土時, 先澆注止水帶處的混凝土, 并用搗固器人工加強振搗; 變形縫一側混凝土養護至規定強度后, 只拆除擋頭板的支架方木和鋼筋, 采用相同的方法固定另一側的止水帶, 混凝土澆筑時也先澆筑該部位的混凝土, 并加強振搗。 5)結構變形縫處的柔性防水層搭接接頭處理時,需在變形縫兩側 1 m 范圍內加一層聚氨酯防水層。4 區間隧道與車站接口處防水措施 區間暗挖隧道與車站之間相接時, 受隧道防水層收口困難和施工條件較差的影響, 極易在接口處產生滲水, 深圳地鐵一期工程部分暗挖隧道與車站主體結構端墻防水采用了圖 7 所示的構造。 1)通過在初期支護背后及地層注漿等技術, 提高初期支護與車站接口處的防水能力, 并防止地下水滲入。 2) 靠車站一側預留出暗挖隧道, 在暗挖隧道初支、變形縫至區間隧道一側的二襯混凝土完成后, 澆筑車站端墻與變形縫之間的二襯混凝土并一次成型。 3) 車站端墻與隧道接口處的施工措施按上述施工縫處理方法進行, 注意檢查橡膠止水帶安裝質量,并加強施工縫處的鑿毛和清洗。 4)變形縫處施工按上述變形縫處理方法進行, 注意橡膠止水帶的安裝質量和變形縫處混凝土的密實度; 由于斷面變化, 需特別注意防水板的搭接(寬度不小于 15 cm)以及焊接質量, 確保全封閉。5 幾點體會 1)由于隧道施工環境惡劣, 防水板的整體封閉質量很難保證, 容易導致防水系統“一點破損、全面失效”現象的出現, 且無法找準滲水點進行堵漏處理, 因此建議地下工程防水系統中宜增加分段封閉的措施。 2)關于地下工程防排水施工的指導原則, 一直在工程界存在較大爭議, 我們認為在以后相當長的時間內, 還是應以“防排結合、多層設防、以防為主、適量排放”為原則來指導地下工程防排水的施工。 3) 深圳地鐵地層構造復雜、地下水源豐富, 而且地面環境也較為復雜。通過對施工前的系統分析, 采取了一系列的防水措施, 施工期間沒有影響正常的生產和生活, 擴寬了城市淺埋暗挖隧道施工技術的應用范圍, 可為類似城市地下工程的施工提供借鑒經驗。
1) 在初期支護背后注漿。當初期支護無明顯滲漏現象后, 再進行防水層施工, 初支混凝土必須均勻密實。 2)初期支護與二次襯砌之間采用 PVC 復合防水板全封閉防水。安裝防水板之前抹一層 2 cm 厚找平砂漿, 以保證初期支護面平整; 在滲水嚴重處抹防水砂漿, 確保防水板施工時無水作業。 3)PVC 防水板鋪設時, 嚴格按照以下措施進行: a.固定塑料墊圈 測量標出縱向中線, 沿中線向兩邊用射釘槍打入鋼釘固定塑料墊圈。塑料墊圈固定點以梅花狀排列縱橫向間距在拱部為 50 cm、邊墻為 100 cm、底板為150 cm。 b.鋪設防水板 剪裁卷材時, 考慮預留搭接長度 50 cm, 鋪設時由中線向兩邊鋪設, 用壓焊器將防水板熱合在塑料墊圈上, 見圖 2 所示。整個防水板鋪好并檢查確認后, 再用塑料熱合機焊接搭接處; 防水板采用雙焊縫焊接, 搭接長度不小于 15 cm, 每條焊縫寬為 1 cm, 兩條縫間留 3cm 寬空腹, 作為檢查焊縫密封性用, 見圖 3 所示。 c.防水層質量檢查 外觀檢查: 鋪設平順無隆起、無折皺、無漏縫、無破損, 焊縫粘接牢固。焊縫質量檢查: 用 5 號注射針頭與壓力表相接, 用打氣筒進行充氣檢查, 將焊縫加壓至 0.15 MPa 時, 穩定 2 min,如果壓力保持不變, 說明合格。否則在未焊好之處重新補焊, 直到不漏氣為止。 4) 底板防水板鋪設好后, 在其上鋪一層 5 cm 厚的混凝土保護層; 保護層凝固后, 再進行其它作業。側墻和拱頂無保護層處, 焊接鋼筋時必須用隔板遮擋隔離, 以免濺出火花燒壞防水板; 二次襯砌澆筑混凝土時, 振搗棒不得接觸防水板, 以免其受損傷; 加強施工人員的教育管理, 避免人為損壞防水板, 若有損壞, 須及時修復。 5) 二襯防水混凝土是整個結構自防水成敗的關鍵, 采取了如下措施: a.嚴格按照規范要求選用原材料, 通過多次實驗選定適當配合比和外加劑, 使混凝土具有密實度高、收縮率小、無裂縫、易澆筑和抗滲性能好等多種性能,盡量達到自防水效果。 b.防水混凝土在澆筑過程中, 模板要安裝牢固,尤其是擋頭板不能出現跑模現象; 要做到模縫嚴密,避免出現水泥漿泄漏現象。 c.防水混凝土從低處向高處分層連續澆筑, 每層30 cm; 采用插入式搗固器振搗, 振搗要密實, 尤其要保證施工縫和變形縫處的密實度。 d.防水混凝土終凝后, 立即進行養護, 并保持濕潤, 養護期不少于 14 d。 6) 在澆筑二次襯砌時, 預埋注漿管, 以便對襯砌背后填充注漿。3 施工縫和變形縫的防水處理3.1 施工縫 施工縫分縱向施工縫和環向施工縫, 如深圳地鐵1 號線 20 標段市民中心站—少年宮站區間、18 標段會展中心站—市民中心站區間及西北聯絡線等處, 均設置了 6 條縱向施工縫: 仰拱位置、仰拱與側墻相接處、側墻與拱圈相接處各設置了 2 條; 環向施工縫一般每 4～5 m 設 1 條。施工縫處采用緩凝型水膨脹橡膠止水條防水( 見圖 4 所示), 具有施工簡單、施工縫處混凝土質量易保證的特點, 且造價較低。但橡膠止水條也有遇水過早膨脹和預留槽口不平整而造成難以安裝的弊病, 因此預留槽口的平整度、選擇性能優的緩膨脹型橡膠止水條及合理安排止水條粘貼時機, 是保證施工縫防水質量的關鍵。為確保橡膠止水條的安裝質量和施工縫處混凝土質量, 采取了以下措施: 1)施工縫處擋頭板是保證該處混凝土施工質量的關鍵, 預留橡膠條槽口的擋頭板應牢固可靠并封堵嚴密、不漏漿; 擋頭板用短鋼筋焊接固定于結構縱向通長鋼筋上, 以保證擋頭板的平整和混凝土澆筑時不移位; 擋頭板與鋼筋及圍護結構之間的間隙, 用小木板填塞嚴密以保證擋頭板不漏漿; 板墻施工縫盡量保持在一個截面上, 其構造見圖 5 所示。 2) 擋頭板于混凝土澆筑 24 h 后拆除, 側墻施工縫應待相應結構達到 75%設計強度后方可拆除。人工將施工縫處混凝土鑿毛修整, 并鏟除鋼筋上混凝土殘渣, 但不得將橡膠條粘貼處的槽口鑿毛。 3) 選擇緩膨脹時間大于 24 h、縱向膨脹率較低的橡膠止水條, 橡膠條使用前先檢查核實保質期, 并在表面及切斷口處涂刷廠方提供的緩脹劑, 風干后待用。 4)安排好相應段的結構混凝土澆筑時間, 橡膠條安裝 8 h 前停止施工縫處混凝土養護, 并采取措施防止水進入粘貼橡膠止水條的槽口; 橡膠止水條安裝時, 先用高壓風吹干凈貼面, 用氯丁膠或濕固性環氧樹脂均勻地涂刷在槽口基面上; 風干后立即粘貼橡膠止水條, 并根據粘接情況用水泥鋼釘或膨脹螺栓輔助固定橡膠止水條。 5)施工縫處混凝土澆筑時, 要加強振搗施工縫處的混凝土, 但不得接觸橡膠止水條。 6)側墻縱向施工縫不易清理干凈, 極易導致橡膠止水條安裝質量不良, 也是產生滲漏水的薄弱處, 因此在澆注混凝土前, 先澆注摻入 10%～12%UEA 的同標號水泥砂漿(3 cm 厚)。3.2 變形縫 變形縫是由于結構剛度不同、不均勻受力以及考慮到混凝土結構收縮而設置的允許變形的結構縫隙。在深圳地鐵 1 號線 18 標段會展中心站—市民中心站區間與車站接頭處, 單洞斷面與雙拱帶隔墻斷面相接處設置了變形縫。 變形縫縫寬 10 mm, 采用橡膠止水帶防水。變形縫處混凝土的質量和橡膠止水帶安裝質量是變形縫防水的關鍵, 因此必須確保變形縫處混凝土澆注時不漏漿, 止水帶安裝位置居中且施工過程中不發生移位, 其具體操作方法如下: 1)變形縫結構施工前, 先排干積水并截斷外部流入施工面的地表水。 2) 在變形縫內側主筋上焊接 Φ10 的方框鋼筋,并用鐵絲拉緊以固定止水帶, 剪力桿一端用Φ8 鋼筋固定在鋼筋上。 3) 變形縫擋頭模板及止水帶固定采用圖 6 所示的安裝方式, 即用擋頭板方木夾住止水帶, 在相應結構的鋼筋上焊接臨時鋼筋固定擋頭板, 并用斜撐等加固擋頭板, 再用成型木條固定在模板上以預留變形縫接水槽口。 4)變形縫處澆注混凝土時, 先澆注止水帶處的混凝土, 并用搗固器人工加強振搗; 變形縫一側混凝土養護至規定強度后, 只拆除擋頭板的支架方木和鋼筋, 采用相同的方法固定另一側的止水帶, 混凝土澆筑時也先澆筑該部位的混凝土, 并加強振搗。 5)結構變形縫處的柔性防水層搭接接頭處理時,需在變形縫兩側 1 m 范圍內加一層聚氨酯防水層。4 區間隧道與車站接口處防水措施 區間暗挖隧道與車站之間相接時, 受隧道防水層收口困難和施工條件較差的影響, 極易在接口處產生滲水, 深圳地鐵一期工程部分暗挖隧道與車站主體結構端墻防水采用了圖 7 所示的構造。 1)通過在初期支護背后及地層注漿等技術, 提高初期支護與車站接口處的防水能力, 并防止地下水滲入。 2) 靠車站一側預留出暗挖隧道, 在暗挖隧道初支、變形縫至區間隧道一側的二襯混凝土完成后, 澆筑車站端墻與變形縫之間的二襯混凝土并一次成型。 3) 車站端墻與隧道接口處的施工措施按上述施工縫處理方法進行, 注意檢查橡膠止水帶安裝質量,并加強施工縫處的鑿毛和清洗。 4)變形縫處施工按上述變形縫處理方法進行, 注意橡膠止水帶的安裝質量和變形縫處混凝土的密實度; 由于斷面變化, 需特別注意防水板的搭接(寬度不小于 15 cm)以及焊接質量, 確保全封閉。5 幾點體會 1)由于隧道施工環境惡劣, 防水板的整體封閉質量很難保證, 容易導致防水系統“一點破損、全面失效”現象的出現, 且無法找準滲水點進行堵漏處理, 因此建議地下工程防水系統中宜增加分段封閉的措施。 2)關于地下工程防排水施工的指導原則, 一直在工程界存在較大爭議, 我們認為在以后相當長的時間內, 還是應以“防排結合、多層設防、以防為主、適量排放”為原則來指導地下工程防排水的施工。 3) 深圳地鐵地層構造復雜、地下水源豐富, 而且地面環境也較為復雜。通過對施工前的系統分析, 采取了一系列的防水措施, 施工期間沒有影響正常的生產和生活, 擴寬了城市淺埋暗挖隧道施工技術的應用范圍, 可為類似城市地下工程的施工提供借鑒經驗。