預制裝配式地鐵車站防水施工技術研究

李祥鈺 張 路 郭 靖 王亦嘉 孫小力

（中建八局軌道交通建設有限公司，江蘇 南京 210000）

近年來，城市基礎配套設施建設中地鐵隧道相關設施需求量迅速增大。為應對環境污染、勞動力短缺等問題，大力推動建筑業裝配式建造技術的改革[1]，預制裝配式工程逐漸普及。地下工程施工的一大重難點就是工程整體結構的防水問題，若地下工程出現滲水甚至涌水問題，將會嚴重威脅其內部作業及使用人員的生命安全。預制裝配式工程與現澆施工的流程和方法不同，其防水工藝及施工技術也不同，因此需要對預制裝配式地鐵車站防水施工技術進行研究，保障相關項目的施工安全及工程質量。

1 預制裝配式地鐵車站概述

相比傳統的現澆地鐵車站，預制裝配式地鐵車站施工工序更簡單，施工效率更高，工程成本更低，施工質量更好，現場作業更安全。預制裝配式地鐵車站以現有的技術手段為支撐，實現了施工裝配化、構件生產工業化[2]。預制裝配式地鐵車站施工所用預制構件，首先由生產廠家在工程中按照標準進行生產，預制構件完成后進行檢查和測試，符合標準的預制構件會通過大型運輸車輛運輸到施工現場進行存放或拼裝。預制裝配式施工技術雖然需要一定的裝卸存放區域，但其施工過程減少了腳手架的使用，減少了現澆結構缺陷的改善步驟，使施工流程簡便化、流暢化，提高了施工現場布置的簡單性，提高了施工作業的效率和安全性。預制裝配式地鐵車站各環構件的拼裝順序及拼裝方法相同，受天氣、溫度、潮濕程度等因素的影響較低，施工作業的變化性較少，因此施工活動及進度可提前預測，有利于對施工工程整體的把控和管理。可對裝配式地鐵車站施工技術重難點等進行提前預測和科學預案，有效減少施工突發情況，提高施工安全性，保障施工的質量。

預制裝配式地鐵車站的構件組成結構主要為混凝土結構和鋼筋結構，雖然預制構件施工工序簡便、工效較高，但防水結構不夠完善，面臨滲水、漏水甚至涌水的風險。如果防水問題無法很好地得到解決，將大幅度降低預制裝配式地鐵車站工程的施工及使用安全性，不利于施工作業的日常管理。基于對施工安全、工效、質量等多方面的考慮，在預制裝配式地鐵車站施工作業過程中，管理人員及技術人員應提高防水安全意識，深刻認識防水工作的重要性和必要性，設計科學的施工技術方法，采取必要的防水措施，有序進行預制裝配式地鐵車站防水施工作業，不斷提高工程整體及關鍵節點位置的防水性。

2 工程概況

項目為青島某裝配式地鐵車站工程，建設地鐵主要方法為明挖法。車站全長218 m，寬19 m，采用樁錨、樁撐支護形式，主體結構采用閉腔薄壁構件結構，車站中部148 m采用裝配式結構施工，共74環，裝配式結構寬20.5 m，高18.5 m，環寬2 m。預制裝配式地鐵車站結構如圖1所示。

圖1 預制裝配式地鐵車站結構

起始段的2～5環為現澆段結構施工，施作構件鎖定裝置，逐步按順序吊裝底板預制構件A塊、側墻預制構件B塊、頂板預制構件C/D塊并張拉鎖緊。以拼裝完成的前一環為基準，按上述步驟，逐環向前拼裝，每拼裝5～10環底板構件便進行一次底板兩側肥槽回填，拼裝10環后進行一次頂板涂膜防水層施工。預制構件每拼裝完一環，同時進行內部結構拼裝，預制裝配式地鐵車站預制環與內部結構可進行同步施工。

3 預制裝配式地鐵車站防水體系分析

3.1 重難點分析

預制裝配式地鐵車站構件與盾構法隧道管片整體都采用拼裝方法施工，但由于拼裝方式及使用功能的差異，盾構法隧道管片防水性能較易保障，預制裝配式地鐵車站接縫施工精度及防水功能保障更困難。

3.1.1 受力限制

盾構法隧道掘進頂推如圖2所示。

圖2 盾構法隧道掘進頂推

盾構機上以環排布的千斤頂通過對最前端管片頂推完成盾構機前進掘進作業，盾構法隧道管片不僅起到支撐土體、密封內部的作用，還會作為盾構掘進施工過程中前進推動的支撐，導致管片通常要承載盾構機約6 000 kN甚至更大的頂推力，頂推力的反向力對管片有較好的壓實作用，管片間密封墊所受的壓力約為350 kN/m，可使管片間接縫密實，因此盾構法隧道管片防水性能較易保障。

預制裝配式地鐵車站張拉鎖緊如圖3所示。

圖3 預制裝配式地鐵車站張拉鎖緊

預制裝配式地鐵車站構件僅依靠張拉鎖緊進行緊固，沒有承載頂推力的支撐作用，張拉鎖緊拉力約為600 kN，構件間密封墊所受拉力約為77 kN/m，遠低于盾構法隧道管片及密封墊所受拉力，有限的拉力限制了預制構件間的密封效果，即使適當提高張拉鎖緊拉力，拉力上限也遠低于盾構法隧道管片承載的頂推力，預制裝配式地鐵車站接縫施工精度及防水功能保障更困難，如何在較低的拉力下達到標準甚至優異的接縫密封性是該類工程施工技術重難點之一。

3.1.2 精度限制

由于預制裝配式地鐵車站拼裝預制構件體積和質量較大，且拼裝作業空間有限，工程拼裝施工往往采用施工人員目測糾偏的方式，即使某些工程項目采用拼裝設備進行輔助拼裝，拼裝設備的智能化程度也不高，適用性不強，依然以施工人員目測為主體，導致預制構件的安裝精度難以保證。盾構法隧道管片拼裝接縫通常約為1 mm，管片間的密封墊受到擠壓后可較容易達到工程設計標準。而預制裝配式地鐵車站施工過程中，因拼裝空間、測試精度以及施工誤差等因素的影響，其構件接縫一般在3～8 mm，較難達到2 mm的工程標準。接縫過大會導致密封墊所受壓力不夠，直接影響接縫密封性，易出現安全風險，導致滲水、漏水甚至涌水等施工安全事故，影響施工進度及工程質量[3]。

3.1.3 施工影響

盾構法隧道管片拼裝施工技術較為成熟，在常規施工條件下就能滿足接縫密封要求，無須特殊處理。預制裝配式地鐵車站構件通常無法一次性精準定位拼裝，構件拼裝后會出現水平度、垂直度及縱向的偏移，需要進一步測試、定位以及糾偏。密封墊在構件拼裝時會被擠壓密封，糾偏作業過程中，構件位置的錯動易帶動受擠壓的密封墊同時被動錯動，此時受擠壓的密封墊又承受了很大的摩擦力，平面方向上的摩擦力很容易導致密封墊粘貼受損或拉開，從而影響和破壞密封性。

3.1.4 設備限制

盾構法隧道管片拼裝施工研究較早，各類地質、環境等條件下的工程項目量均較大，施工作業經驗積累豐富，各種施工設備較齊全，工藝方法、體系研究較全面。預制裝配式工程應用較晚，已建的預制裝配式地鐵車站工程項目量較少，其相關施工工藝、體系研究相對較少，拼裝設備、輔助設備及系統很少，雖然已有的相關設備可以提高裝配式車站施工的工效、精度和安全，但設計科學性、作業智能化、數據可視化以及拼裝糾偏精度等方面仍有較大提升空間，現有的設備仍然無法滿足該類工程對拼裝作業精度和施工工程防水性能的需求，預制構件接縫施工精度及防水功能保障困難，限制了預制裝配式地鐵車站工程的推廣和發展速度[4]。

隨著預制裝配式工程的應用及推廣，該類工程項目量越來越大，施工技術和工程指標的要求也越來越高，解決上述問題是保證預制裝配式地鐵車站工程高防水性施工的關鍵。

3.2 防水施工要點

預制裝配式地鐵車站防水施工技術研究主要綜合考慮預制構件混凝土預制構件自防水、構件間接縫防水、現澆段與預制構件接口防水、頂拱防水以及滲漏水治理等方面，保障工程防水等級達到一級標準[5]。預制裝配式地鐵車站防水體系如表1所示。

表1 預制裝配式地鐵車站防水體系

標準橫剖面防水如圖4所示。

圖4 標準橫剖面防水

3.3 施工結果

根據青島黃海學院站預制裝配式地鐵車站的實際施工情況，針對不同節點和施工部位，選擇適合的施工方式、科學的施工流程、規范化的施工作業、先進的防水施工方法，有效提高了預制裝配式地鐵車站的防水性，保證了施工作業及管理運營的安全性，保障了施工進度及工程質量。

4 結語

為了保證預制裝配式地鐵車站施工的安全性及施工質量，應在施工前做好工程防水方法設計及防水施工規范，培養作業人員防水安全意識，合理應用防水施工技術工藝，充分發揮預制構件主體防水、材料防水等防水手段，塑造安全、通暢的施工條件及運營環境。在預制裝配式地鐵車站施工過程中，工作人員應根據現場施工狀況及施工條件，對防水施工工藝進行不斷優化和改進，根據工程流程設計及施工規范落實各項具體工作，構建科學和完善的防水體系，保障地下預制裝配式工程的安全和質量。