下穿隧道U型槽結構防水設計與施工技術

馬玉輝

（中鐵二十四局集團 安徽工程有限公司，安徽 合肥230000）

為了緩解交通壓力，近年來城市道路改造工程中常把道路平面交叉口改為立體交叉口，其中下沉式隧道具有占用空間小、不影響城市美觀等特點而得到廣泛采用[1－3]。但在地下水位較高的區域，下穿隧道的地下水滲漏成為亟待解決的技術問題。地下水滲漏問題涉及施工過程中的基坑支護降水、排水與防水措施，也包括后期運營過程中的隧道滲漏處治問題。如果對隧道防水的影響因素認識不充分、施工技術應用不當，可能對下穿隧道的施工與運營帶來安全隱患[4－6]。

以合肥某下穿隧道為例，探討下穿隧道U型槽結構防水設計與施工技術，為解決類似地下水滲漏問題提供參考。

1 工程概況

合肥某下穿隧道工程包含3段U型槽和2段隧道，全長1680.0 m，其中U型槽段總長750.0 m，隧道段總長930.0 m。基坑開挖深度為6.5～12.5 m。行車道U型槽部分凈寬約36.50 m，底板兩端厚度1.70 m、中間厚度1.30 m，U型槽側墻高度5.50～8.20 m。U型槽底部設置直徑1000 mm的鉆孔灌注樁，作為抗拔樁使用。

工程所在區域地形起伏較大，地面高程在6.00～14.30 m之間。其中K1+140～K2+000段為人工湖。人工湖蓄水深0.5～4.0 m，水位受季節影響較大。工程沿線無活動斷裂穿過，也無影響區域穩定的地質構造存在。下穿隧道剖面設計如圖1所示。

圖1 下穿隧道剖面設計（局部）

施工區域地表有人工湖、水塘及河流。地下水埋深0.00～7.60 m，水位標高等于湖水水面標高。地下水類型主要為上層滯水，分布范圍有限，以湖水補給和大氣降水補給為主。上層滯水受季節影響較大，通過蒸發排泄，在干旱季節消失。項目所在地的河流與人工湖（池塘）常年有水，其水位隨季節發生變化，如圖2所示。

圖2 工程周邊的水體

因此，下穿隧道施工與運營過程中，需考慮地下水影響問題。在設計與施工階段，需嚴格按照相關規程對地下水進行處理，確保工程質量達到相關要求。

2 防水設計方案

下穿隧道設計階段的防排水措施至關重要，若設計不當，會對后續隧道滲漏水治理埋下隱患，造成難以彌補的損失[7-8]。

2.1 防水基本要求

U型槽采用C35防水混凝土，防水等級二級，抗滲等級大于P10。結構迎水面裂縫不得大于0.15 mm，背水面裂縫不得大于0.30 mm，且不得有貫穿裂縫。

U型槽底板不宜設置縱向施工縫，橫向施工縫設置間距不大于12.0 m。墻體有預留孔洞時，施工縫距孔洞邊緣應大于300.0 mm。沿隧道、U型槽縱向每隔50.0～70.0 m設1道變形縫，變形縫寬度為30.0 mm。

混凝土摻入適量的優質粉煤灰，應采用減水率高、坍落度損失小、能明顯改善混凝土工作性能、提高混凝土自防水性能、降低混凝土體積收縮及提高混凝土耐久性，且經過權威機構評審、檢測合格的聚羧酸系高性能減水劑；不得采用膨脹劑。

U型槽底板外防水采用4 mm厚APF優質自粘防水卷材，50 mm厚細石混凝土作保護層，設計構造如圖3所示。

圖3 下穿隧道U型槽防水設計構造

2.2 施工縫處理措施

由于下穿隧道是分段、分節澆筑，不同時間澆筑的混凝土之間的整體性較差，故需要設置施工縫。施工縫的存在導致其成為滲水病害源頭之一。

在施工縫中設置2道聚氨酯止水帶，其遇水膨脹，以便對施工縫達到壓密處理，其擠出斷面寬為20.0 mm、高為10.0 mm，并在施工縫左右85.0 mm寬度范圍增設1道防水卷材加強帶，相關設計如圖4、圖5所示。

圖4 縱向施工縫防水處理措施

圖5 環向施工縫防水處理措施

2.3 變形縫處理措施

對于較長的道路隧道，為了降低不均勻沉降對結構的不良影響，需要在一定間隔處設置變形縫，以便降低混凝土結構內的附加應力。統計表明，隧道變形縫滲漏占總滲漏點數量的80%左右，顯然變形縫是隧道防水的重點。

變形縫處設置輔助外防水層和加強層，并在中部設置帶注漿管的中心帶氣孔型橡膠止水帶。側墻及底板外側加設1道背貼式橡膠止水帶，側墻和底板內側設1道聚硫密封膠，側墻（邊墻）內側設置不銹鋼接水槽，接水槽在邊墻底腳處要與邊溝連通。相關處理措施如圖6～圖8所示。

圖6 側墻變形縫防水設計

圖7 底板變形縫防水處理措施

圖8 防水卷材收口

3 防水施工技術措施

3.1 防水混凝土施工措施

混凝土結構是隧道防水體系的最后一道防線，抗滲等級較高的混凝土結構對施工工藝要求較高。

為減少混凝土的收縮開裂，混凝土澆灌應采用跳槽法施工；由于對拉螺桿造成防水困難，側墻應少用或不用對拉螺桿；木模的準確性相對較差，故防水混凝土應盡可能采用鋼模；為了避免造成鋪漿及振搗困難，混凝土一次澆注高度宜小于2 m；防水混凝土在完成養護并達到設計強度后，應及時施作防水層，不宜在大氣環境中長期暴露。

圖9為隧道底板抗拔樁竣工照片，后續再在該基礎上施工底板與側墻，如圖10所示。

圖9 隧道底部抗拔樁竣工照片

圖10 隧道U型槽鋼筋綁扎

3.2 止水帶施工工藝及注意事項

安設止水膠前應保證施工縫處無明水。止水帶的安裝位置必須準確，止水帶必須搭接100.0 mm。在施工止水帶前，應先將混凝土表面的浮渣清理干凈，要求基面不得有浮漿、油污、空洞、碎石團和凸起等，并清除界面積水，在施工下一段混凝土前須再涂刷混凝土界面處理劑。澆注混凝土時，施工縫處不得使用強振，且振搗棒不得觸碰止水帶，否則將破壞止水帶的密封性。圖11為側墻止水帶的設置。

圖11 側墻止水帶的設置

3.3 變形縫施工工藝與措施

止水帶中心氣孔必須放置在變形縫中間，止水帶必須準確安放在既定位置處，防止錯位與跑動。變形縫止水帶接縫采用小型硫化機現場硫化，最終必須密封成環。邊墻內側需留30.0 mm×80.0 mm的凹槽，為后續安裝不銹鋼接水槽預留空間。在澆筑混凝土之前，應檢查止水帶有無破損，如破損應進行修補或更換，確保隱蔽工程施工前符合要求。變形縫左右800 mm寬度范圍增設1道加強帶，加強帶同頂板防水層。為了便于振搗混凝土時產生的氣體順利排除，底板止水帶采用盆式安裝方法，振搗時嚴禁振搗棒接觸止水帶。

3.4 外包防水處理措施

外包防水設計為雙組份聚氨酯防水涂料，厚度2.5 mm。防水層的基層要求表面平整，不起砂，含水率低于9%，陰陽角應抹成圓弧或鈍角。

聚氨酯防水涂料甲、乙組份按1∶2質量比配合，用電動攪拌器強制攪拌3～5 min，至充分拌合均勻即可使用，配好的混合料應2 h內用完，不可時間過長[9-10]。聚氨酯細部做法如圖12所示。

圖12 聚氨酯外包防水細部做法

本項目嚴格按照相關規程進行防水設計與施工，目前工程已通車使用多年（見圖13），路況良好。經歷多個水文年尚未發現U型槽側墻與路面存在滲水、濕跡現象，下穿道路各項指標滿足相關標準要求。說明上述所提防水設計與施工技術是科學合理的，可為類似水體周邊下穿道路U型槽道路工程的施工提供參考。

圖13 下穿道路U型槽竣工實景

4 結語

合肥某下穿隧道U型槽結構防水工程包含總長750.0 m，其周邊地表存在人工湖、水塘及河流，防水要求較高。如果對隧道防水的影響因素認識不充分、施工技術應用不當，可能對下穿隧道的施工與運營帶來安全隱患。為此，項目從防水設計及施工措施方面入手，開展了施工縫處理方法、變形縫處理方法、止水膠施工工藝、變形縫施工工藝與外包防水處理措施等研究，嚴格按照相關規程進行防水設計與施工。項目已竣工多年，尚未發現U型槽側墻與路面存在滲水、濕跡現象，下穿道路各項指標滿足相關標準要求，說明所提防水設計與施工技術是科學合理的，可為類似水體周邊下穿道路U型槽道路工程的施工提供參考。