明挖現澆隧道防水體系實施簡析

宋子鵬

（中交三航局第二工程有限公司，上海 200122）

引言

隧道工程防水質量問題會導致隧道滲水、漏水，影響工程外觀質量，嚴重時甚至影響使用功能和耐久性，對工程使用和后期維護產生諸多不利影響。近年來在我國城市化建設和交通建設過程中，興建了大量的地下工程，如城市地鐵、下穿河底隧道、海底隧道等。在許多工程案例中，如地鐵或隧道的滲水、漏水，大都因為防水體系失效或部分失效導致。因此，地下工程的防水問題已經成為工程技術人員需要重點關注的問題。

南嶺路隧道為下穿明挖隧道，總體防水等級為二級。本文通過對南嶺路下穿隧道防水體系的研究，闡明了明挖隧道防水的設計和施工要點，并對施工效果進行了總結，供類似工程參考。

1 工程概述

南嶺路下穿主河涌設置南嶺路隧道全長660 m。下穿隧道布置采用擋土墻段、U 型槽敞口段、箱型框架暗埋段的型式（圖1）。其中起點擋土墻長20 m，起點側U 槽敞口段長150 m，中間暗埋段長345 m，終點U 槽敞口段長125 m，終點側擋土墻長20 m。隧道寬27.8～29.8 m，隧道主體結構采用現澆法施工。

圖1 南嶺路隧道結構示意圖

南嶺路隧道防水設計采用了多道防線共同作用的綜合防水體系，由內至外采用混凝土結構自防水、伸縮縫（施工縫）防水、外包防水卷材和噴涂聚脲防水涂料，形成完整的防水體系，確保了隧道的防水效果。

圖2 南嶺路隧道防水體系圖

2 結構自防水

2.1 防水施工

隧道主體結構混凝土采用海工高性能混凝土，強度等級為C45，混凝土抗滲等級P8。依靠結構混凝土自身的抗滲性和密實性進行防水是隧道防水的根本，對防水起著至關重要的作用。因此，應從結構混凝土的配合比和現場的施工工藝進行嚴格控制，確保混凝土的施工質量。

根據隧道自防水的設計要求，進行混凝土配合比設計，要求混凝土滿足強度、抗滲性能，且最大限度減少混凝土裂縫的產生，確保防水性能。

隧道主體結構用C45 混凝土配合比[1]見表1。其中，膠凝材料用量470 kg/m3，水膠比0.33，表觀密度2 386 kg/m3，砂率40 %；減水劑采用高性能減水劑，其摻量為1.2 %。為減少混凝土裂縫的產生，混凝土摻入抗裂劑，經試驗驗證后摻量為28 kg/m3。

表1 混凝土配合比

采用上述配合比混凝土性能試驗結果如下，從下表可以看出，混凝土各項性能滿足要求。

表2 混凝土性能測試結果

現場試配時，利用攪拌站2 m3的攪拌機進行試拌，試拌方量為1 m3。拌好的混凝土保水性好、粘聚性以及流動性良好，坍落度和擴展度滿足設計以及現場施工要求。

2.2 混凝土施工質量保證

1）加強混凝土振搗

混凝土下料后及時振搗，振搗時應快插慢拔。快插，迅速地將振搗器垂直沒入混凝土中，短時間內達到最深點，防止頂部混凝土先被振搗密實，導致上下部分混凝土分層離析；慢拔：以一定速率慢慢垂直提拔，以便在振搗器后方不產生殘留孔穴；頂板底板澆筑時采用梅花形振搗，振搗棒靠近底膜，使底部氣泡排除，在預埋件、模板陰陽角處加強振搗。

2）澆筑墻體，頂板等部位時，對于混凝土下落高度超過2 m 的部位應設置溜槽或串筒，防止混凝土下落過程中離析。

3）防止冷縫的產生

混凝土澆筑時進行分層分段澆筑，分層厚度不大于300 mm，分段長度根據澆筑能力一般為10 m 左右，避免間隔時間過久形成冷縫，降低混凝土的抗滲性。

4）做好混凝土養護[2]

混凝土二次收面完成后立即覆蓋塑料薄膜進行養護，常溫天氣塑料薄膜上覆蓋土工布，不間斷灑水養護。氣溫較高時，可覆水養護。養護時間不少于14 天。

3 隧道外防水

隧道底板底部及側墻迎水面采用外包防水卷材，防水卷材采用P 類防水卷材（即預鋪式高分子自粘膠膜防水卷材）。此類防水卷材能在混凝土固化過程中和結構混凝土粘結成一體，起到較好的防水效果。

3.1 施工流程

混凝土面清理→測量放線→防水卷材鋪設→驗收

3.2 防水施工

1）混凝土面清理

鋪設防水卷材前，對于隧道底部可澆筑一層C15 素混凝土墊層，對于側面可采用掛網噴砼等措施進行找平，確保基面平整無雜物，防止澆筑混凝土過程中防水卷材產生過大變形撕裂，影響防水效果。

2）測量放線

根據結構物的尺寸定出卷材鋪設的邊線，并做好標記，以便計算出卷材的預鋪尺寸，并保證卷材的搭接長度。

3）防水卷材鋪設[3]

圖3 防水卷材鋪設

防水卷材施工時，應確保卷材的搭接質量，卷材縱橫向分別采用自粘搭接和雙面膠帶搭接。自粘搭接時重疊長度不小于7.5 cm，雙面膠帶搭接長度不小于8 cm。搭接施工時，應注意搭接縫平整、密實、無氣泡。

圖4 防水卷材縱向搭接示意圖

4）驗收

防水卷材必須經驗收合格后方可進行下步工序。防水卷材鋪設應平整、搭接牢固、無破損，并應采取保護措施。

5）防水卷材的保護

防水卷材鋪設采用后退法施工，減少工人在已鋪好的卷材上進行操作。在防水卷材上進行鋼筋綁扎作業時，應采取措施防止破壞防水卷材，鋼筋放置在卷材上應下墊方木；進行鋼筋焊接作業時應用濕毛巾遮擋防水卷材，避免燒穿防水層。混凝土澆筑前應對防水層進行檢查，發現破損及時修補。

4 變形縫、施工縫防水

4.1 止水結構

頂板、底版節段變形縫及側墻變形縫止水結構如圖5-圖8 所示。

圖6 底板變形縫防水示意圖

圖7 側墻變形縫防水示意圖

圖8 敞口段側墻頂部變形縫防水示意圖

4.2 變形縫、施工縫防水處理

變形縫中部設置寬度為300～350 mm 鋼邊橡膠止水帶防水，轉彎半徑≥200 mm，鋼邊橡膠止水帶兜繞成環，止水帶的鋼邊兩端應設置預埋注漿管；

橫向垂直施工縫中部采用鋼邊橡膠止水帶防水，靠結構內壁四分之一厚度處設置遇水膨脹止水膠，同時施工縫應鑿毛處理，并涂刷水泥基滲透結晶型防水涂料；

縱向水平施工縫中部采用自粘丁基橡膠鋼板止水帶防水，靠結構內壁四分之一厚度處設置遇水膨脹止水膠，同時施工縫應鑿毛處理，并涂刷水泥基滲透結晶型防水涂料；

外包防水卷材與背貼式橡膠止水帶應進行粘結，防水卷材、背貼式止水帶與基層的粘結必須采用以防水卷材及背貼式止水帶均相容的粘結劑；

轉角及特殊地方要增設1～2 道加強防水卷材；

變形縫位置應設置卷材、涂料加強層，卷材、涂料加強層均指與原防水層同材質、同厚度的防水材料，卷材加強層與原防水卷材之間增設一道丁基橡膠自粘膠帶；

施工縫位置按施工實際情況考慮，施工縫與墻體上預留的孔洞邊緣距離不宜小于300 mm；

鋪設止水膠時，應在止水膠表面完全硬化后，方可澆筑下一段混凝土。在澆筑下一次混凝土時，應采取弱振搗，避免振搗棒直接碰到止水膠；

隧道的底板和側墻在節段與節段之間的變形縫處迎水面采用外包式橡膠止水帶防水，頂板變形縫采用低模量聚氨酯密封膠嵌縫。

敞口段變形縫中設置的鋼邊止水帶在側墻頂部以下采用膩子型膨脹橡膠塊包裹其端頭。在澆筑混凝土前，以厚度為10 mm 的膩子型膨脹橡膠塊包裹止水帶端頭截面。

5 防水涂料

本隧道結構底面和側墻迎水面設置外貼式防水層。其中頂板及放坡開挖施工的側墻采用噴涂聚脲防水涂料，厚度為1.5 mm。

噴涂聚脲防水涂料施工主要有混凝土基面處理和聚脲防水層施工兩個步驟。

5.1 基層表面的處理

1）基層的打磨、除塵和修補。

防水涂料施工前因進行混凝土面的檢查，混凝土表面應光潔、平整，無污染，不符合要求時應進行打磨或修補。

2）基層的干燥。

混凝土面應盡量干燥，含水量越低越有利于涂料和混凝土的粘結。

3）基層的防污染。

在防水涂料施工前，應采取防護措施防止混凝土面遭受粉塵或油污的污染。

4）孔洞修補

噴涂防水涂料前混凝土表面的氣泡、孔洞必須進行修補，氣泡、孔洞的修補采用嵌縫材料。

5）涂覆底涂料

選用與噴涂聚脲防水涂料相容性好的底涂料，底涂料施工采用涂刷或滾刷等方式，底涂料厚度應均勻無漏刷，厚度不超過20 微米。底涂料干燥后，方可進行聚脲防水層噴涂。

5.2 聚脲防水層施工

聚脲防水層在基層處理劑涂刷完成且表面干燥后實施。防水層施工時不得在強風下進行，風速過大難以進行噴涂作業，造成少噴或漏噴。

圖9 防水層噴涂施工作業流程圖[4]

聚脲防水涂層的施工要點如下：

1）防水涂料噴涂前應預熱管道，達到規定的溫度后，方可進行噴涂作業。

2）在噴涂施工前應檢查甲組分和乙組分物料是否正常，乙組分(B 料桶)中一般均含有顏填料，故其為密度較大的組分，長期靜置容易出現分層，因此在噴涂作業前應用專用的攪拌器充分攪拌20 min 以上。

3）考慮到噴涂聚脲作業受現場條件和操作人員等諸多因素的影響很大，為確保工程質量，在每日大規模施工前應進行試噴，由技術人員對試噴效果進行檢查，確定各項工藝參數后，方可進行大規模施工。

4）噴涂施工時，噴嘴應垂直于混凝土面，噴涂移動速度要緩慢均勻。

5）噴涂施工應先細部后整體、先下后上、先邊角后中間，噴涂應連續施工，一次多遍，縱橫交叉，直至達到設計要求的厚度。兩次噴涂作業面之間的搭接寬度不應小于15 cm。

6）應按設計要求先做好工程細部構造處理后，方可進行大面積的噴涂，如對于邊角等細部部位則應預先噴涂增強層，其涂層厚度約0.5 mm,寬度約30 cm,然后進行大面積噴涂。

7）噴涂厚度應均勻，噴涂下一涂層要覆蓋上一道涂層的50 %，噴涂多遍時，兩遍之間要交叉噴涂，確保厚度均勻，同時在施工過程中，應隨時檢測涂層的厚度。

8）兩次噴涂時間的間隔不得超出廠家規定的復涂時間，否則應在前一次涂層的表面涂刷一層層間處理劑。

6 結語

南嶺路隧道通過抗滲混凝土、伸縮縫防水、外包防水層形成一套完整的防水體系。目前隧道已基本完工，經效果檢查，隧道防水效果良好，滿足設計二級防水要求。本文所述防水體系可供類似工程參考。