城市軌道交通地下通道變形縫防滲漏水技術優化研究

徐世墻

（中鐵十八局集團天津國際工程分公司，天津 300222）

1 前言

城市軌道交通地下通道是城市地下通道“生命線”之一，變形縫是整個城市軌道交通地下通道比較薄弱的區域，也是容易出現滲漏情況的區域。變形縫施工質量是決定城市軌道交通地下通道質量的重要因素之一，而變形縫處止水帶的施工質量又是決定變形縫防滲漏水效果的重要環節[1]。本文以沙特某城市軌道交通地下通道工程為例，詳細分析傳統背貼式橡膠止水帶、鋼邊止水帶、橡膠止水帶冷接法存在的問題，通過相關優化技術，有效做好防水工序，妥善解決地下通道基坑回填后及地下通道運營期內出現的滲漏水問題。

2 工程概述

2.1 工程概況

沙特某城市軌道交通地下通道長度約4 km。由于工程所在地的地質情況不佳，沙土層分布廣，透水性較強，而且地下水位較高，對城市軌道交通地下通道結構整體防水性提出了較高的要求。地下通道結構寬度為600 cm，結構高度為450 cm。地下通道頂部覆土的厚度為12 m，基坑最深的深度為20 m。

2.2 防水重難點

該地下通道項目的設計防水等級是二級，地下通道主體結構的施工縫和變形縫是結構防水中的重中之重。為確保防水效果，需優化地下通道混凝土配合比，增強結構自身防水[2]，另外采取有效防水舉措。地下通道主體結構防水技術措施詳見表1。

表1 地下通道主體結構防水技術措施

3 背貼式橡膠止水帶優化

3.1 傳統施工方法弊端

背貼式橡膠止水帶在地下通道側墻和頂板處不容易固定，理由如下。

（1）由于背貼式橡膠止水帶齒口面朝里，光面與外模板緊貼，在澆筑混凝土之前，沒有穩定的固定面或固定點。

（2）由于橡膠止水帶防水性的特殊要求，每一環的變形縫務必保持完整，不能夠進行分割和分段，不能實現打孔固定或分段固定。

（3）由于背貼式橡膠止水帶通常安裝在模板的內側，所以傳統夾具對于背貼式橡膠止水帶沒有“用武之地”[3-4]。

基于以上原因，在工程實踐中，背貼式橡膠止水帶在側墻和頂板端位置的安裝不能達到理想效果。在側墻安裝的背貼式橡膠止水帶缺乏橫向的固定和縱向的壓實措施，相當于被簡單放置在模板中，導致止水帶與混凝土之間貼合不緊密、橫向存在偏角、容易被埋進混凝土中。安裝在頂板的背貼式橡膠止水帶，由于主體結構工期較長，穿越一年四季，季節的不同導致混凝土凝結時間不同，背貼式橡膠止水帶壓實時易存在空洞，齒口和混凝土之間也可能存在縫隙。這些弊端都會影響地下通道主體結構的防水質量，特別是橡膠止水帶齒面和混凝土之間存在縫隙時易引起蓄水，降低止水效果。

3.2 技術改進措施

經過反復試驗，設計出一種容易操作且有效的背貼式橡膠止水帶固定工藝。通過借鑒類似鋼筋加工時建筑結構矩形箍筋的結構形式，將鋼筋拼接加工成一個可以嵌入橡膠止水帶中的矩形內撐環結構。矩形箍筋的主要功能是達到斜截面抗剪強度，以及對主鋼筋位置進行固定。同時，還可使設計的矩形環對背貼式橡膠止水帶形成支撐，將橡膠止水帶與模板進行有效固定[5]。

由于增設的矩形內撐環需要固定點，而背貼式橡膠止水帶安裝在變形縫處，本項目主體結構以變形縫為界，進行分段施工。在前段施工時，止水帶的一半外露在結構外，另一半埋在模板結構里。因此，按照實際工況，對于位置相同的施工縫采取在兩環分開進行固定的方式，一環在結構外側進行設置，借助背貼式橡膠止水帶、模板以及矩形內撐環進行連接；另一環通過搭接點與結構鋼筋連接，以提供支撐力，如圖1所示。在后段施工時，把夾具去掉，選取前段結構內相同的固定方式，在地下通道內主體結構鋼筋上進行連接，如圖2所示。

圖1 澆筑入混凝土內的矩形內撐環固定形式

圖2 未澆筑入混凝土內的矩形內撐環固定形式

實踐證明，這種優化工藝極大提升背貼式橡膠止水帶安裝質量，特別是可以規避存在縱向偏角的弊端，提高施工縫防滲水功能。另外，該工藝成本投入不大，操作性強。

3.3 進一步優化建議

前面闡述的優化舉措是在不改變背貼式橡膠止水帶材料自身結構的前提下進行。變形縫橡膠止水帶轉角施工比較繁瑣，經過優化，變形縫橡膠止水帶專門配置直角配件，如圖3所示。

圖3 橡膠止水帶直角配件

另外，主體結構每單環通常只使用1 根橡膠止水帶即可。因此，專門定制的四直角無開口橡膠止水帶值得推廣，如圖4所示。

圖4 帶四角固定點的定制直接橡膠止水帶

按照施工的實際情況，為便于將止水帶在模板外面進行固定，同時便于其安裝和貼合，將止水環帶四角部分橡膠朝反方向進行延伸，待完成結構的澆筑和硬化后再將延伸部分割除掉。該新型止水帶具有下列優點。

（1）由于專門定制的閉環止水帶沒有開口，止水防水效果增強。

（2）通過增設直角外固定端，便于將側墻及頂板的止水帶固定在模板上，方便施工，節約施工時間。

（3）采用直角止水帶有效規避橡膠帶在矩形結構外側安裝時防水效果不佳的弊端，確保防滲功能。該優化工藝經實踐，防水效果良好，值得推廣。

4 鋼邊止水帶安裝問題及解決策略

4.1 傳統鋼邊止水帶現狀

鋼邊止水帶是變形縫鋼邊止水帶比較重要的防水材料之一，然而在工程實踐中，一些設計和安裝因素會降低鋼邊止水帶的止水功能：一是由于鍍鋅鋼邊表面比較光滑，容易從混凝土分離出來；二是傳統的鋼邊止水帶寬度通常只有35 cm 左右，尺寸比較小，導致鋼邊止水帶兩邊與混凝土的接觸面積不大，防水通道不夠寬敞，如圖5所示；三是存在安裝不規范的通病，施工標準化程度不高；四是鋼邊止水帶橡膠部分為生膠，韌性不強，很容易出現撕裂現象。

4.2 新型防移位鋼邊止水帶

為實現更好的防水效果，通過反復實踐和優化，定制出新型鋼邊止水帶，新舊鋼邊止水帶如圖5、圖6所示。具體優化設計內容[6]如下。

圖5 舊式止水帶中間內圓外圓設計

（1）新型鋼邊止水帶寬度從常規的35 cm 擴大為40 cm，從而擴大鋼邊止水帶和混凝土之間的結合面積，不僅有效防止變形，而且有效降低被撕裂的風險。將中間部內圓外圓的形式改為內圓外方的形式，利于進行安裝和定位。

（2）將3 道約3 mm×3 mm 的凸條設置在新型鋼邊止水帶橡膠部分兩邊，如圖6所示。通過設置凸條，提高橡膠與混凝土之間結合強度。

圖6 新型止水帶中間內圓外方設計

（3）新型鋼邊止水帶鋼邊開孔，孔徑約1.5～2 cm（Φ15～20 mm），雙排孔錯開布置，如圖7白色方框所示。所開圓孔用于安裝時與地下通道結構鋼筋緊密相連，另外還能兼做止水帶下部混凝土振搗情況的觀察孔，混凝土硬化達到一定強度后，能發揮其鉚固作用，有效避免鋼邊止水帶被輕易抽出，也防止其位移。

圖7 新型鋼邊開孔鋼邊橡膠止水帶

（4）橡膠部分采用熟膠作為原材料，彈性變形比較大，抗撕裂性更強。

4.3 止水帶安裝質量控制

在正式安裝新型防移位鋼邊止水帶前，務必做好止水帶的驗收和日常管理。首先，在施工現場安裝前務必確保止水帶通過試驗檢驗合格。其次，為確保防水效果，止水帶切勿在陽光下暴曬，且不能有磨損。另外，禁止安裝已出現嚴重變形的鋼邊橡膠止水帶。

為增強地下通道變形縫處的防滲水功能，新型鋼邊止水帶采取以下科學的安裝方式。

（1）將鋼筋彎鉤與新型鋼邊止水帶鋼邊開孔有效連接，并與結構鋼筋進行焊接，確保新型鋼邊止水帶和鋼筋網形成一個有效整體，焊接間距大約為50 cm。

（2）安裝好新型鋼邊止水帶以后，需要認真檢查，確保其連接牢固，滿足要求。

（3）完成新型鋼邊止水帶安裝以后，必須做好成品保護，不能出現彎折以及浸泡情況。

4.4 優化效果

鋼邊止水帶安裝完成3 個月后，地下通道試驗段完成主體施工而且進行基坑回填，在經歷多次雨水沖刷后，變形縫安裝新型鋼邊止水帶后的防水效果優于傳統鋼邊止水帶。

5 橡膠止水帶熱接法施工工藝優化

5.1 優化方式

傳統熱接法操作工藝繁瑣，施工存在一定難度，不利于現場施工。為確保焊接接頭保持平順而且牢固，提高防水性，通過反復現場試驗，對熱接法設備和施工工藝展開升級優化，研究出新型操作方便、工序簡單的止水帶熱熔連接裝置，該裝置重量十分輕巧，容易安裝[7-8]，如圖8所示。

圖8 熱熔連接施工簡圖

現場使用止水帶生產廠家提供的設備，借助千斤頂對止水帶進行緊固。起初，控制箱和焊接設備連為一體，由于場地狹隘，不便于施工。通過對設備進行優化，將相對固定的控制箱和經常移動的焊接設備分開，讓設備具有更靈活的操作性。用除塵鼓風機將接口范圍內10 cm 區域內的膠料清除干凈。將頂層硫化機夾板蓋上以后，借助千斤頂進行緊壓處理。通過對設備及施工技術的優化，不僅使施工更加便捷，而且確保接頭強度，提高施工效率，詳細施工流程詳見圖9。

圖9 熱熔連接施工簡圖

5.2 質量控制要點

（1）鋼邊搭接長度保持在5 cm 左右。

（2）必須確保完成凝固以后，才能開始硫化施工。

（3）對所有施工人員務必開展崗前培訓，培訓合格以后才能上崗施工。

（4）必須對熱接器加熱時間和加熱溫度進行有效控制，通常以現場實驗測定的加熱時間和溫度作為參照。

（5）熱硫化操作時，通過千斤頂小心施壓。

5.3 應用效果

采用傳統冷接法技術，每個搭接的接頭長度至少為3 cm，通過優化的熱接法，只需將切口接頭進行對接，每個接頭通常節省25 mm 長的止水帶，按照材料單價65 元/m（不含運費）計算，如果每20 m 距離需要一個變形縫，1 000 m 可以節省橡膠止水帶材料費用約812.5 元，另外還可降低后期維修補漏的成本。

6 結語

為增強沙特某城市軌道交通地下通道變形縫防滲能力，通過采用雙矩形內撐環極大方便背貼式橡膠止水帶的固定，規避傳統背貼式橡膠止水帶不容易固定、在矩形結構外側安裝防水效果不佳等缺陷；通過安裝新型鋼邊止水帶，采用加寬寬度、增設凸條、在鋼邊開孔等措施，提高橡膠與混凝土之間結合強度，防止鋼邊止水帶側移，提高防水效果；通過優化熱接法設備及熱接技術，不僅簡化操作，有效加快工作效率，確保防滲功效，極大降低城市軌道交通地下通道的維護成本以及運營成本，提高工程質量，為類似地下通道項目提供切實可靠的經驗借鑒。