浅析地铁车站暗挖隧道防水设计及施工

2023-03-09马世洲

中国设备工程 2023年3期

马世洲

（济南轨道交通集团第一运营有限公司，山东济南 250000）

近年来，城市地面交通拥堵问题日益严峻，严重影响到城市居民的出行体验。通过建设地铁工程，可促使地面交通运行效率得到提高。因此，城市地铁工程数量显著增多。地铁工程一般在城市人口密集区域开展施工，会在很大程度上影响周边管道与地面交通。相较于明挖法，暗挖法的影响相对较小，目前已被广泛应用于地铁车站隧道施工中。为避免突水、地下水渗透等问题出现，需高度重视地铁车站暗挖隧道防水设计与施工，在提升防水设计水平的基础上，严格管控防水施工质量。

1 暗挖法概述

具体来讲，暗挖法指在地铁车站隧道施工过程中，先将相应的空间开挖出来，之后于空间中修筑衬砌。工作人员要综合考虑隧道所处区域的地质地形、环境条件、埋置深度等因素，科学选择施工方法。如果工程只有较浅的埋深，可采用明挖法。而埋深过大，则需将暗挖法运用过来。此外，部分隧道工程属于含水松散层地质，明挖法难以适用，也要采用暗挖施工技术。在具体实施中，先制作超前棚顶导管，再将水泥或化学浆注入进去，这样围岩自稳能力可以得到增强。在开挖过程中，要依据0.75m的标准控制进尺深度，将环状开挖方式运用过来，预喷混凝土厚度控制在5～8cm。对拱架、钢筋网进行架设后，再喷施混凝土，厚度保持在25～30cm，这样初期支护即可形成。

2 地铁车站暗挖隧道防水设计

为保证地铁车站暗挖隧道防水效果，在设计过程中需遵循有效预防、刚柔结合等原则，切实提升地铁车站暗挖隧道防水设计水平。以某地铁车站工程为例，主体结构深25m，地下采用钢筋混凝土框架结构，基层标准段宽度为22m。结合工程所处区域的地质地形及环境条件，决定在基坑开挖中采用暗挖法。结合工程实际情况，将1.5mm厚PVC防水板作为防水材料，主要放置于暗挖结构初支与二衬中间。为促使防水效果得到改善，还利用无纺布等材料将缓冲层设置于防水板的外侧。

3 地铁车站暗挖隧道防水施工技术要点

3.1 混凝土结构自防水

结构混凝土性能受混凝土配合比的影响较大，因此，要全面收集分析工程勘察资料，对施工区域内的地下水情况进行准确掌握。依据工程建设目标及要求，科学制定混凝土材料配合比。在具体实践中，需注意这些方面的内容：利用双掺技术将二级粉煤灰添加到混凝土中，依据20%的标准控制粉煤灰添加剂量。利用低水化热水泥制作防水混凝土，使用强度保持在32.5MPa以上，水胶比则要小于0.5。同时，选用的防水混凝土要具备40%以下的空隙率和较低的吸水率。严格控制掺入骨料的粒径与级配，含泥量与泥块含量分别控制在1%、0.5%以内，砂的含泥量保持在3%以内，这样混凝土的防水性能可以得到保证。依据120±20的标准控制防水混凝土的入泵坍落度，为降低收缩裂缝的出现几率，纵向构造配筋率要控制在0.2%以上，迎水面钢筋净保护厚度不能够小于50mm。在施工过程中，要依据相关标准控制模板尺寸，彻底清理模板表面的杂物，对脱模剂进行适量涂刷。规范拼接模板，避免有缝隙存在，否则，漏浆情况将容易出现。一般来讲，依据分层、水平、对称的原则实施混凝土浇筑，遵循自低至高的顺序，保证混凝土浇筑的连续性。如果需中断浇筑工序，要控制中断时间在45min以内，且前一层混凝土尚未凝结即要开展次层混凝土浇筑。

3.2 初期支护

地铁车站暗挖隧道具有较多的施工环节，初期支护直接影响结构防水效果。在具体施工中，要充分考虑隧道围岩状况，以试验方式对材料配比进行确定，实施混凝土拌制工序，于围岩裂隙处填充混凝土，这样即可有注浆加固圈形成。符合相关标准后，实施混凝土喷射作业，达到标准强度后，初支背后注浆作业即可开展。在这一过程中，要注意这些方面的内容：第一，严格控制围岩注浆圈质量，将围岩裂隙、缝隙等作为处理重点，利用注浆技术对围岩结构进行有效密封。第二，提前准备喷射混凝土，规范处理松散岩石及渗水问题。第三，全面控制喷射混凝土质量，依据隧道工程实际情况对混凝土配比科学设计，避免因材料问题影响到防水效果。第四，科学制定注浆作业方案，规范开展注浆作业，促使初支背后空洞问题得到解决，显著提升初支结构的抗渗性能。

3.3 接缝防水施工

（1）施工缝处理。结合施工缝与变形缝，禁止接触到存在地下水或裂隙水的区域，否则，后续防水施工将会受到不利影响。通常情况下，在边墙与仰拱相交的墙体处预留水平施工缝，依据300mm标准控制其高度，禁止在剪力与弯矩最大处、板与边墙交接区域设置施工缝，按照300mm以上的标准控制施工缝和前提预留孔洞之间的距离。施工人员利用钢丝刷等材料对施工缝凝结后产生的浮浆、杂物等进行清理，顺利铺设净浆后，实施水平施工缝浇捣工序。水泥砂浆的铺设比例控制为1:1，厚度保持在30～50mm。对混凝土界面处理剂进行涂刷后，再对垂直或环向的施工缝进行浇捣，之后规范开展混凝土浇筑工序。在施工缝中部与环向施工缝分别设置镀锌钢板与不锈钢接水槽，二者的厚度分别保持在3mm与1.2mm左右。将可重复注浆管预埋于二衬及防水重点部位施工缝内缘，依据5m以上标准控制必须连接点的纵向间距，且规范焊接处理施工缝中部钢板止水带与结构主体主筋。

（2）变形缝处理。部分部位的结构型式、地质条件等发生较大变化，需将20mm的变形缝进行设置，促使地铁车站防水施工效果得到保证。结合此工程的实际情况，于车站和通道的1:3处设置变形缝。将辅助外防水层设置于变形缝处，这样将会有封闭的防水线形成于变形缝中。同时，要对带注浆管的止水带进行设置，将外贴式止水带设置于环向变形缝外侧，且利用密封胶对变形缝隧道内侧进行填塞。工程暗挖隧道的拱顶与边墙采用相同的变形缝防水施工技术，将带气孔型的止水带设置于中部，将1.2cm厚度的不锈钢接水槽设置于内侧，且利用膨胀螺栓对水槽进行加固处理。施工人员在嵌填密封胶之前，要对接水槽部位进行仔细检查，清理各类杂物，保证其足够干净与平整后方可以在缝的内侧嵌填密封胶。此外，要认真保护预埋可重复注浆管的口部，将其结构稳定性保持下去。一旦有渗漏情况出现，需借助注浆嘴进行止水处理。要及时封闭中埋式止水带，依据平直、居中、牢固的原则控制变形缝中的埋式止水带与中心气孔，按照100mm以上的标准控制止水带粘结搭接长度。

3.4 附加外防水层施工

（1）基层处理。如果基面平整度不符合要求，将难以保证附加外防水层施工质量。因此，施工人员在对防水板进行铺设之前，要认真平整处理基面的凹凸、粗糙、外露等部位，避免有凹凸起伏等问题存在。在具体实施中，如果基面平整度不足，需依据相关规范要求对基面进行平整，一般利用1:2.5的水泥防水砂浆实施平整工序。如果有金属构件存在于基层上面，需先将钢筋头、锚杆头等构件切除掉，再利用砂浆实施抹平处理。为促使防水分区要求得到满足，需对背贴式止水带进行安装，利用1:2.5水泥砂浆找平处理安装背贴式止水带的部位，基面作业范围一般保持在两侧50cm左右。在铺设水板前，施工人员要对初支结构的渗漏水情况进行仔细检查，沿着衬砌作业方向实施注浆止水处理。

（2）土工布施工。喷射混凝土基面符合相关标准后，对水泥钉和塑料圆垫片进行固定，依据50mm的标准控制相邻两幅缓冲层之间的搭接宽度，在依据500mm的标准控制分段铺设缓冲层连接部位的搭接余量。通常情况下，依据梅花的形状布置水泥钉与塑料圆垫片，保证二者间距与设计要求所符合。在施工作业中，需将隧道处支喷射混凝土拱顶的纵向中心线精确标注出来，依据设计图纸内容自拱部开始对土工布保护层的横向中心线进行铺设。一般来讲，要沿着隧道方向环向铺设土工布保护层，避免防水卷材的铺设效果受到不利影响。

（3）防水卷材施工。将隧道拱顶部的土工布缓冲层中心线准确标注出来，保证重合于PVC防水板的横向中心线。依据土工布保护层的铺设方法铺设防水卷材，一般从拱顶开始铺设，利用热熔方式对拱顶部、塑料圆垫圈、铺边、圆垫片等进行焊接处理，接缝则利用热焊机进行焊接。为保证防水板的铺设质量，需将隧道断面情况纳入考虑范围，科学制定防水板的铺设方案及流程。对于仰拱防水板，一般利用空铺法进行铺设。顺利验收过基层后，对土工布缓冲层进行铺设，再利用热风焊枪对搭接部分进行点焊连接，依据50mm的标准控制其宽度。之后，将平整顺直的PVC防水板铺设于无纺布上，禁止有扭曲情况存在。一般来讲，依据100mm标准控制防水板的搭接宽度，对仰拱两侧防水板的边缘进行固定与保护，将土工布保护层铺设于防水板上。完成保护层铺设工序后，需依据50mm的标准对砂浆保护层进行即刻铺设。待砂浆保护层凝固且强度符合相关标准后，下一道工序作业方可以实施。在连接边墙及拱顶防水板时，一般将PVC垫片固定法运用过来。施工人员先环向铺设土工布，依据50mm标准控制搭接宽度，借助手动焊枪对土工布进行电焊连接。再利用射钉枪于基层上固定土工布与PVC垫片。需注意的是，在铺设防水板前，要对PVC防水板的松弛度进行确定。

3.5 二次衬砌

二次衬砌是地铁车站暗挖隧道施工的重要工序，其具有较大的作业难度。如果不能够有效控制二次衬砌作业质量，渗漏水情况将容易出现，进而严重影响隧道整体稳定性。因此，在地铁车站暗挖隧道防水施工作业中，要深入分析二次衬砌结构的漏水原因，科学控制二次衬砌施工质量。施工人员要依据工程实际需求对混凝土质量进行控制，为提升混凝土硬度，需规范开展二次振捣作业，避免有漏振等问题出现。做好混凝土配合比的改良工作，在保证材料品质的基础上，对胶凝材料用量进行适当减少，这样混凝土水化热可得到良好的控制，避免混凝土裂缝的出现。完成混凝土浇筑等作业后，需及时开展养护工作，符合相关标准后，拆模工序方可以实施。

4 地铁车站暗挖隧道防水施工质量控制措施

4.1 加强环境调查，科学设计施工方案

地铁车站暗挖隧道防水施工主要依据施工方案来实施，如果施工方案的科学性不足，将难以保证防水施工质量。因此，相关人员要对工程所在区域的环境条件进行深入调查，全面了解地质地形、水文气候、基础设施等情况，依据调查结果科学制定施工方案，为后续的施工提供依据。在编制施工方案时，要提前预测防水施工中可能遇到的问题，制定完善的应对策略。