關于富水地層地鐵車站防水堵漏施工技術的探討

王錄林

摘要：地鐵車站工程結構防水防滲問題，貫穿車站運營生命全周期。以一次蓋挖逆作施工工法在富水地層中修建地鐵車站，已是我國城市軌道交通施工中的常見工況，用嚴謹的施工工藝和過程管理做好結構防水、防滲漏工程，是對地鐵交通運營最大的安全保障。

Abstract： The waterproof and anti-seepage problem of the subway station engineering structure runs through the whole life cycle of the station operation. Building a subway station in a water-rich stratum by once cover excavation and reverse construction method is a common working condition in the construction of urban rail transit in China. Using the rigorous construction process and process management to do structural waterproofing and leakage prevention works is the greatest safety guarantee for subway traffic operations.

關鍵詞：地鐵車站;富水地層;防水堵漏

Key words： subway station;water-rich stratum;waterproof plugging

中圖分類號：U231.3 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）14-0081-04

1 ?概述

1.1 背景

截至2018年底，我國已有36個城市開通地鐵，地鐵交通已作為城市群間的紐帶，迅速向周邊經濟體延伸。隨著大型經濟體城市地鐵交通網絡的建立，地鐵樞紐車站交通疏解功能越來越完善，在滿足既有城市道路正常使用的前提下完成地鐵車站施工交通疏解，一次扣拱暗挖逆作施工工法作為成熟工藝廣泛推廣，結構體位于富水層導致的結構滲漏問題是車站施工中要面對的嚴峻問題。

一次扣拱暗挖逆作施工工法的主要優(yōu)勢在于能夠有效解決多次扣拱施工及作業(yè)空間狹小的問題，通過暗挖形成空間較大的多個導洞，在暗挖導洞內首先形成由基礎底板、豎向構件和頂拱組成穩(wěn)定的結構受力體系，隨后開始中導洞開挖和二襯施工生成中跨支護，在拱部結構強有力的支護下，創(chuàng)造出隧道內土體大面積開挖的條件，進而展開側墻、樓板及底板襯砌作業(yè)，完成車站主體結構[1]。

主體工程結構縫、施工縫等處，特別是底板與立墻連接處的滲漏水問題，是逆作施工工法的共性問題。一次扣拱暗挖逆作施工工法的逆向性決定其防水、防滲工作是整個工序的重點。車站結構滲水除產生經濟損失外，還對車站主體安全造成威脅，因此在地鐵車站施工全過程均要做好防水工作。本文以長春地鐵1號線一期工程人民廣場站為例，詳細介紹富水地層地鐵車站施工結構防水和防滲堵漏工藝的系統成果。

1.2 工程概況

1.2.1 車站情況

長春市1號線人民廣場站位于民安路與人民廣場環(huán)島之間，沿北人民大街偏路東布置，呈南北走向。車站位于人民大街地下，設計起終點里程為K18+93.20～K18+303.50。車站設計為島式站臺，標準雙層三跨拱頂直墻結構，站臺寬13m，一般開挖深度為22.88～24.90m，車站主體總長度210.3m，標準段總寬度21.9m，車站南、北端均接盾構區(qū)間。

1.2.2 周邊建筑物

車站位于人民大街道路正下方，沿道路中心線偏東布置。車站自北向南依次近鄰金融大廈（近距離73m，樁基礎），長春工會大廈（近距25m，樁基礎），中國人民銀行長春中心支行（近距69.5m），長春工人文化宮（近距25m），由于距離相對較遠，車站主體導洞暗挖施工對周邊建筑物影響較小。

1.2.3 地面交通

人民大街路寬53m，雙向8車道，規(guī)劃路寬62m，設有景觀綠化帶;人民廣場為環(huán)島轉盤，轉盤規(guī)劃路寬40m，單向6車道。人民大街為長春市南北主干道，人民廣場為長春市連通幾大主干道的導流島，車流量大，交通繁忙。

1.2.4 工程地質情況

長春市1號線人民廣場站地層由白堊紀泥巖，第四系中更新統沖洪積粘性土和砂土、全新統人工填土層組成。

1.2.5 水文地質情況

車站主體結構大部位于富水地層：表層孔隙潛水、淺層承壓水、巖石裂縫水，分述如下：

①表層孔隙潛水：水位較淺，約1.00～3.20m，主要賦存于第四系粘土地層中，含水層水平、垂直向滲透性差異較小。②淺層承壓水：隔水頂板為5層粘土，底板為 1層全風化泥巖。含水層主要為粗砂，承壓水頭為2.40～4.20m，車站主體負一層底板上下2m位于承壓水層。③孔隙裂隙水：含水層巖性為泥質砂巖，水位不穩(wěn)定，頂部為砂層。車站主體負二層底板局部位于孔隙裂隙水含水層。

2 ?防水施工方案

防水工程是地鐵車站工程質量控制的核心，作為重要質量控制點全過程管控。車站防水工程始終堅持以防為主的指導原則，充分發(fā)揮結構自防水作用，結合柔性防水層的輔助，對變形縫、施工縫等特殊部位進行多道防水處理。結構外防水是地鐵車站整體防水工程的第一步，也是最關鍵的一步。首先，要充分利用初期支護的自防水功能，將大量地下水擋在初期支護外側;其次，嚴格按工藝要求做好防水卷材鋪設工作，以達到結構外防水的作用。

長春市1號線人民廣場站車站主體采用一次扣拱暗挖逆作工法施工。車站結構防水等級為一級，暗挖導洞初期支護采用C20噴射砼，挖孔樁、臨時條基采用C30混凝土。柔性外包防水層采用1.5mm厚EVA防水板進行全包防水。防水板與基層間設置400g/m2的無紡布緩沖層，底板平面部位的防水層上表面應設置無紡布保護層并澆筑7cm厚的C20細石混凝土保護層。變形縫采用大于300mm寬外貼式止水帶+350mm寬中埋式鋼邊橡膠止水帶+背水面嵌縫進行防水處理。施工縫采用鍍鋅鋼板止水帶。

2.1 初期支護堵漏

長春市1號線人民廣場站車站主體工程基本位于富水層，在降水井有效作用下，地下水位保持在底板以下，有效保障了地下工程的正常開挖施工。初期支護的柔性受力結構決定其混凝土內部存在較多裂隙，尤其在底板與側墻等結構銜接部位，多為地下水滲漏集中點。

2.1.1 漏水觀察

人民廣場站車站初期支護側墻與底板接觸線位置混凝土表面漏水現象較嚴重，漏水點集中且呈面狀分布，具有以下特點：

一是漏水點集中，多在側墻與底板接觸線位置，水壓較大，介于0.15-0.2MPa，且出現涌沙現象。堵漏難度較大，需采用抗水流沖擊能力和自堆積能力均較強的新型材料，才能取得較好的防漏效果。

二是漏水點呈面狀分布，縫隙滲水較多，多出現在側墻和部分底板位置。需采用普通水泥灌漿材料便可達到預期效果。

三是局部輕微滲水，漏水縫隙表面寬度小于3mm。可不做處理，或局部處理。

2.1.2 漿液選擇

根據現人民廣場車站滲水現場情況，注漿選用了新型可控性水泥膏漿，其通過調節(jié)水泥漿液中外加劑的用量，便可控制注漿液體的凝膠時間、流動度、粘度、剪切強度等性能，使膏狀漿液抗剪屈服強度大于20Pa，能迅速達到堵漏止水的效果[2]。

2.1.3 堵漏措施

①灌漿鉆孔：以側墻與底板的接觸線基線堵水施工，選擇漏水量較大的點位鉆深孔（孔深>2m）;若兩深孔間距>1.5m，則增設1個淺孔，若間距>2.5m，則增設2個淺孔（孔深1.2-1.5m）。

②灌漿準備：用棉絲封堵灌漿孔輻射范圍內縫隙，以減少漿液浪費，達到較好的注漿效果。

③灌漿次序：首先，灌注淺孔，封堵小裂隙，清理面狀滲水;其次，由一端向另一端逐個對深孔灌漿，控制水流向一端集中。

④灌漿壓力：深孔和淺孔灌漿壓力根據現場情況調節(jié)，深孔偏大，總體控制在0.15-0.2MPa之間。

⑤結束標準：滲水點流出賓漢流體漿液，吸漿率達到1L/min以下時，10分鐘后結束灌漿作業(yè)。

2.2 柔性防水層施工

在完成初期支護基面檢查，表面滲漏水、外露突出物及凹凸不平處處理后，便可施做防水卷材柔性防水層。卷材鋪貼遵循“先節(jié)點，后大面;先低處，后高處;先遠處，后近處[3]”的操作原則。

①鋪設緩沖層。無紡布緩沖層鋪設要根據基面凹凸情況留足富余量，先從拱部開始向兩側邊墻展開，射釘加熱塑性墊圈固定，間距拱部0.5-0.8m、邊墻0.8-1.0m，底部1.0-1.5m，熱塑性墊圈呈梅花型排列，基面凹凸較大處要增加固定點，使其與基面密貼。土工布緩沖層兩幅接縫搭接寬度不應小于15cm，避免出現縱向搭接縫，如需要搭接下部無紡布應壓住上部無紡布。底板平面部位的防水層上表面設置無紡布保護層并澆筑5cm厚的C20細石混凝土保護層。

②鋪設防水板。防水板鋪設同緩沖層，從拱部開始向兩側延伸，防水板的長度與隧道的周邊弧長比例為10：8，避免出現縱向搭接縫，如需要搭接下部防水板壓住上部防水板，搭接位置的焊縫必須錯開，不得有三層以上焊縫重疊，鋪設松緊適度并留有余量，保證防水板全部面積均能抵到基面。采用電熱壓焊器熱熔焊接防水板與熱塑性墊圈，使之融化粘結為一體，見圖2。兩幅防水板的搭接使用雙焊縫爬行熱合機焊接，搭接寬度不小于15cm。防水板破損要及時進行補焊，補丁應剪成圓角，補丁邊緣距破損邊緣的距離不得小于7cm，補丁應與防水板滿焊。鋪設防水板搭接縫與二襯環(huán)向施工縫至少錯開1m。

2.3 結構自防水施工

長春市1號線人民廣場站車站結構為C40 P10模筑砼，頂板厚800mm，樓板厚600mm，側墻厚800mm，底板厚1200mm。二襯砼采用商品砼，砼輸送泵送入模，插入式搗固棒振搗密實，滿足結構自防水要求。在施工過程中，嚴格執(zhí)行混凝土質量控制管理辦法，減少混凝土收縮，增強其抗裂性能，來保證混凝土質量減少孔隙，達到混凝土自防水的作用。

2.4 特殊部位防水施工

長春市1號線人民廣場站車站變形縫采用大于300mm寬外貼式止水帶+350mm寬中埋式鋼邊橡膠止水帶+背水面嵌縫進行防水處理，施工縫采用鍍鋅鋼板止水帶。止水帶在施工過程中，經常因固定不牢靠、振搗破壞、混凝土側壓等原因偏離，達不到止水應有的效果，從而產生后續(xù)滲水質量問題。

2.4.1 鍍鋅鋼板止水帶施工

人民廣場站采用鍍鋅鋼板止水帶作為施工縫防水材料，為產生接觸性更好的粗糙毛面，模板采用快易收口網，配合界面劑效果更佳。在混凝土澆筑前，將施工縫表面鑿毛，鍍鋅鋼板止水帶貼合面四邊采用滿焊相連。鍍鋅鋼板止水帶安裝時燕尾朝向必須正確，否則不能起到應有的防水作用。結構頂、底板燕尾朝上，側墻結構水平施工縫時燕尾朝背水側，豎向施工縫時燕尾朝迎水側。

2.4.2 中埋式鋼邊橡膠止水帶施工

鋼邊橡膠止水帶要嚴格檢測其物理性能，必須符合設計及規(guī)范要求，且無裂紋和鼓泡，無裂口和脫膠現象。模板采用快易收口網施工，可產生更好的接觸效果。中埋式止水帶安裝定位容易受周邊作業(yè)環(huán)境干擾無法做到準確牢固，鐵絲焊接比綁扎效果更佳，后續(xù)混凝土澆筑過程中要注重保護，不能發(fā)生移位。

施工縫處砼振搗：豎直向止水帶混凝土澆筑時，止水帶兩側保持對稱振搗，既保證縫邊混凝土自身密實，又能保持止水帶不產生位移。水平向止水帶混凝土澆筑時，首先充分振搗下部混凝土并找平，再放置平止水帶壓平壓緊，擠出少量混凝土漿，最后澆筑止水帶上部混凝土，作業(yè)時注意止水帶變形。

2.4.3 背貼式止水帶施工

背貼式止水帶固定在施工縫處的防水板上，采用不透水粘貼，在實際操作中，施工縫處可設預留槽，可使止水帶平整、密貼地粘貼在防水板上，又能保證止水帶位于施工縫的中間位置。（圖4）

2.5 結構堵漏施工

2.5.1 變形縫堵漏施工

變形縫漏水為車站后期防水常見問題，堵漏措施技術成熟可控。施工方法主要為：清理縫內原有嵌料，平整基面;制作半圓鐵皮通道;連接注漿管與半圓鐵皮;埋設半圓鐵皮，配制水泥速凝砂漿，變形縫門字形部分埋設固定鐵皮;壓注堵漏寶;設排水及注漿管;做柔性防水處理;清理界面;安裝堵漏密封膠帶;刷涂防水涂膜;施做剛性抹面保護層，防水砂漿封平變形縫角鋼空腔，詳見圖5所示。

2.5.2 施工縫、混凝土裂縫滲漏水防水堵漏施工

施工縫、混凝土裂縫堵漏措施參照變形縫，僅為材料不同。施工縫、混凝土裂縫堵漏采用聚乙烯高泡條或用埋管抽管代替半圓鐵皮，待形成圓空腔后，方便注漿止水。待止水完成后施作密封和防水涂膜，最外側用水泥沙漿形成保護層。（圖6）

3 ?質量控制

地鐵車站施工過程中，各工種、工序交叉繁雜，存在著分層作業(yè)的情況。防水工程完成后，特別是防水板柔性防水層，極易遭到人為破壞或鋼筋焊接、混凝土筑澆等工序的損壞，始防水措施形同虛設。因此，人民廣場車站在施工過程中，制定了嚴格的防水成品保護措施，并安排專人現場監(jiān)督，嚴肅“自檢、專檢、交接檢”制度，從質量管理層面杜絕防水層施工把關不嚴格現象。

①在工序轉換時，鋼筋加工、焊接不得破壞防水層，作業(yè)周圍可用防火板做遮擋隔離，以免對防水層表面造成損害。受破壞部位要即時修補，不得帶病澆筑混凝土。

②止水帶必須固定牢固，模板加工、鋼筋安裝焊接時，不得破壞止水帶及固定位置。混凝土澆筑，設專人檢查，對破壞止水帶修復或更換。

③嚴肅執(zhí)行“自檢、專檢、交接檢”質量控制三檢制度，防水層、止水帶安裝完成后，鋼筋模板安裝完成后均要對防水措施執(zhí)行三檢制度，保證在混凝土澆筑前防水措施完好無損。檢查過程均形成完整記錄，檢查人對防水工程質量負檢查責任。

④設專人監(jiān)督、指導混凝土施工，特別是振搗環(huán)節(jié)，嚴格按照作業(yè)指導書操作，嚴格振搗棒頭部與防水層接觸，避免造成不可挽回的損失。

4 ?結束語

隨著我國城市軌道交通的發(fā)展，地鐵車站工程地下空間開發(fā)利用率將不斷提升，地下結構防水堵漏工藝也將不斷創(chuàng)新和完善。通過長春市地鐵1號線人民廣場站車站結構防水工程的案例，我們得出：富水地層地下工程結構防水在先進的工藝，創(chuàng)新的材料基礎上，必須配合嚴謹的工程管理和質量控制措施，才能取得較好的防水、防漏效果。

參考文獻：

[1]李永明.一次扣拱暗挖逆作法施工地鐵車站關鍵技術[J].工程技術，2016，5（42）：24-26，42.

[2]趙衛(wèi)全，符平，張金接，等.新型水泥膏漿研究及應用[J].中國水利水電科學研究院學報，2008，6（1）：19-22.

[3]劉輝.談防水板施工工藝及過程控制[J].山西建筑，2012，9（27）：122-124.