轨道交通工程防水技术综述

1、轨道交通工程防水技术综述 摘   要：对在建和已建城市轨道交通采用明挖结构和矿山法结构施工的地下工程所选用的柔性防水材料及细部构造防水技术进行了综合论述。关键词：城市轨道交通；防水工程；明挖法；矿山法；柔性防水材料；细部构造       轨道交通地下工程土建工法较多，施工工艺比较复杂。在制定防水方案时，根据土建工法确定防水材料的种类和细部构造防水措施，选择更易于施工、安全环保、适合本地气候条件及地下水文地质的柔性防水层材料，是防水设计的重要内容。1、轨道交通地下防水工程的基本特点 &#

2、160;    城市轨道交通地下防水工程不同于其他地下工程，主要有以下几个基本特点：      1）防水材料应具有优异的耐久性      轨道交通工程主要受力构件的使用年限应达到100年以上，因此选用的柔性防水材料应具有与结构使用年限相匹配的耐久性。      2）防水设防等级较高      轨道交通地下工程属人员密集场所，机电设备较多。对车站、人行通道和机电设备集中

3、区段，要求达到一级防水标准，其他区间隧道等附属结构要求达到二级防水标准。      3）柔性防水层工作环境复杂      轨道交通地下工程长期受列车振动荷载的作用，同时，地下水的水位、酸碱度、微生物以及冻融环境等均对防水层的质量和耐久性带来不利影响。      4）地下工程土建工法复杂      城市轨道交通地下工程的土建工法包括了明挖顺筑、盖挖顺筑、盖挖逆筑、矿山法（包括暗挖逆筑、暗挖顺筑）、盾

4、构法、顶管法等多种工法，有时一个地下车站采用了3种以上的土建工法，这就决定了地下工程防水的复杂性。      5）柔性防水层施工要求高      城市轨道交通工程施工场地有限，基坑多采用围护桩或地下连续墙支护，决定了侧墙柔性防水层大多采用“外防内贴”法施工，成品保护困难，对防水层的完整性和不窜水性要求较高。      6）施工周期长      城市轨道交通地下防水工程一般最少需要1年的时间，因此要

5、求选用的防水材料应同时具有较好的高、低温施工性能，防水层耐雨水、耐冻融、耐粉尘等性能要好。2、明挖法结构柔性外包防水2.1柔性防水方案      城市轨道交通地下工程明挖结构土建工法包括明挖顺筑、盖挖顺筑、盖挖逆筑等。在进行防水方案讨论时，结构顶板必须设置柔性防水层已经得到了广泛的认可，但对于底板和侧墙是否需要设置柔性防水层，每条新建轨道交通的防水方案在确定前都要进行一番争论，争论的焦点是选用柔性半包防水方案还是选用全包防水方案。这两种方案的对比见表1。      半包防水方案和全包防

6、水方案到底哪个更好，渗漏量和堵漏维修费用每年投入多少，目前尚无具体量化指标比较。国内目前在建和已建地铁工程大多采用柔性全包防水方案，仅个别城市以及个别地下车站由于结构型式等原因采用了半包防水方案，见表2。2.2柔性防水材料选择      选用柔性防水材料时，一般遵循“材料品种不宜过多，应具备环保、经济、施工简便及与土建工法匹配的特性，适应当地的天气、环境条件，具有成品保护简单等优势，优先选用不易窜水的防水材料或防水系统”的原则。      由于轨道交通地下工程大多采用围护桩或地下连续墙支护的结构

7、型式，其铺设防水层时，结构底板均采用“外防内贴”法，顶板均采用“外防外贴”法，侧墙大多采用“外防内贴”法，仅局部采用放坡施工的侧墙采用“外防外贴”法。因此在选用防水材料时，一般根据防水层设置部位的不同选用不同种类的防水材料。      国内目前在建和已建地铁工程中，明挖结构采用的防水层材料种类见表3。根据表3的汇总结果，目前国内新建地铁工程中，结构顶板多采用涂料类防水材料，其防水质量经过实践检验是能够满足设计要求的。而侧墙和底板柔性防水材料中，由于预铺防水卷材和膨润土防水材料具有不易窜水和施工简便的特点，在地铁工程中也得到了越来越广泛的应用。2

8、.3常用柔性防水材料的施工性能比较      每种防水材料都有其特定的施工工艺，如基层处理、安装铺设方法、成品保护要求等，其施工难度不同，影响防水质量的因素也不同，如施工人员的熟练程度、铺设质量、各种环境条件对铺设质量的影响、成品保护和浇捣混凝土等。      防水材料的选用应重点考虑以下3个方面的因素：一是选用的防水材料的性价比；二是所选用防水材料的施工工艺不能过于复杂，应尽量符合目前国内现场施工人员的素质；三是应符合当地的气候条件和水文地质条件及土建施工工法。  

9、0;   国内地铁工程中常用的柔性防水材料施工性能见表4。2.4柔性防水层施工工艺概述      1）当防水层采用“外防内贴”法铺设时，防水卷材应采用空铺、点粘、条粘或机械固定法铺设，避免内部结构与围护结构之间出现差异沉降时对防水层造成破坏。当防水层采用“外防外贴”法铺设时，防水层与结构表面应满粘，不得出现空鼓部位。明挖车站的基本构造设计见图1。      2）侧墙防水层之间的过渡构造，包括直接过渡和间接过渡两种做法，见图2    &#

10、160; 3）防水加强层做法根据细部构造部位及防水材料的材质有所不同，具体做法如下：      阴阳角加强层一般先于防水层铺设，但当采用“外防内贴”法铺设自粘防水卷材时，宜先铺防水层，再铺防水加强层。      施工缝防水加强层应位于结构迎水面和防水层之间，见图3。      变形缝防水加强层材料应具有不小于300的延伸率，并且防水加强层应采用可与现浇混凝土结构粘贴的防水材料。“外防内贴”法铺设防水层时，多采用合成高分子预铺防水卷材“；外防外贴”

11、法铺设防水层时，多采用丁基橡胶防水密封胶粘带。防水加强层在变形缝两侧一定范围内应空铺，以适应变形要求，见图4。3、矿山法结构柔性外包防水3.1柔性防水方案      矿山法结构包括采用矿山法施工车站以及区间隧道、人行通道、区间联络通道等，国内目前多采用全包防水方案，仅个别城市矿山法隧道采用防排结合的防水做法，如南京地铁1号线的山岭隧道采用全包排水方案，重庆地铁1号线围岩条件较好、埋深较大的矿山法隧道采用半包排水方案，中梁山隧道采用全包排水方案等。      国内目前矿山法施工结构多采用EVA、P

12、VC、ECB塑料防水板等作为复合式衬砌夹层防水层，如北京、南京、杭州、宁波、深圳、广州、沈阳等地铁。也有采用其他防水材料，如重庆地铁浅埋矿山法隧道采用合成高分子预铺防水卷材，西安地铁矿山法隧道采用沥青基聚酯胎预铺防水卷材，北京地铁5号线天坛东门站磁器口站左线区间隧道以及9号线六里桥站六里桥西站左线隧道采用膨润土防水毯。从目前已经投入运营的北京地铁5号线的防水效果来看，膨润土防水毯与塑料防水板的防水效果基本相同，但都需要进行后期注浆处理才能满足二级设防要求。3.2柔性防水层施工工艺      矿山法结构采用塑料防水板做复合式衬砌夹层防水层时，均采

13、用无钉孔铺设双焊缝施工工艺。少数城市地铁如西安地铁采用的沥青基聚酯胎预铺防水卷材，采用水泥钉直接固定在喷射混凝土表面，然后在钉孔部位再粘贴自粘层进行修补。重庆地铁矿山法隧道采用合成高分子预铺防水卷材时，也有个别隧道采用吊带法固定防水卷材。      矿山法隧道采用塑料防水板时，窜水问题比较严重，给后期堵漏维修工作带来很大困难，这也是很多城市轨道交通工程在矿山法隧道中不断采用新材料、新工艺进行实验，以便找到一种施工简便、防水性能好、不窜水的防水材料或防水系统的主要目的。而塑料防水板除具有适应基层能力较好、延伸率较高、无污染等特点外，还兼做隔离层，

14、能有效降低二次衬砌收缩时受到初衬的约束，减少二次衬砌混凝土开裂的几率，目前在国内轨道交通工程矿山法结构中属于首选防水材料。为解决其窜水问题，应在防水板表面设置防水板注浆系统（见图5），隧道封闭后，利用预埋注浆系统进行填充注浆。这种做法在南京地铁一号线珠江路站鼓楼站玄武门站矿山法区间隧道中得到成功应用，在北京地铁所有矿山法结构中也得到了大量应用。实践证明这种防水系统无论在大断面矿山法车站还是在普通区间隧道中，都能够满足防水设计要求。4、细部构造防水      地铁工程中的细部构造，包括桩头、施工缝、变形缝（包括诱导缝）等部位的渗漏水占所有渗漏部位

15、的90以上；这些细部构造一旦出现渗漏水，后期堵漏维修就比较困难，且容易出现反复渗漏问题，因此要特别重视。4.1桩头      桩头部位由于无法形成柔性全包防水层，因此大多采取刚柔过渡并在过渡部位用密封胶密封处理的方法加强防水。由于桩身与现浇混凝土结构底板之间的差异沉降较小，因此应重点做好桩头的刚性防水处理以及刚性防水层与柔性防水层之间的过渡密封处理。刚性防水包括在桩身及桩头涂刷水泥基渗透结晶型防水材料，然后在桩身四周及底板垫层表面一定范围内抹压1020 mm厚的防水砂浆。柔性防水层与垫层表面的刚性防水层进行过渡，最后在桩根部用密封胶进行密封处理

16、。目前也有采用高渗透改性环氧涂料代替水泥基渗透结晶型防水材料的做法，防水效果均能够满足防水要求。4.2施工缝      目前国内轨道交通地下工程中，施工缝防水措施主要包括中埋式钢边橡胶止水带、中埋式钢板止水带、遇水膨胀腻子条、遇水膨胀止水橡胶、预埋注浆管、水泥基渗透结晶型材料等防水材料。按照工程部位或防水等级的要求，采取单道设防或组合双道或三道设防（见图6）。制定施工缝防水措施时，应综合考虑土建工法和施工缝设置部位，否则会增加施工难度，并难以保证防水质量。例如，对复杂的矿山法结构施工缝，如果采用中埋式或外贴式止水带，则安装和接头施工比较困难，也

17、会给后道工序带来不利影响，此时应尽量选择遇水膨胀止水橡胶、预埋注浆管等材料；在水平施工缝部位安装中埋式或外贴式止水带，施工操作也比较困难，止水带容易跑位，同时与变形缝、诱导缝交叉部位较难处理，也容易导致该部位出现渗漏现象。实践证明，施工缝部位单独采用遇水膨胀止水条或外贴式橡胶止水带的方法不易保证防水质量，应慎重选用。4.3变形缝和诱导缝      变形缝和诱导缝的防水方案比较统一，也无太多的方案可供选用。目前多选用中孔型中埋式钢边橡胶止水带、外贴式橡胶止水带、密封胶、防水加强层等材料进行组合加强防水（见图7），也有采用中孔型中埋式注浆止水带代替钢边橡胶止水带的。实践证明，变形缝和诱导缝部位的防水效果主要依靠柔性防水加强层和中埋式止水带，而外贴式止水带和密封胶嵌缝的防水效果较差，有些城市轨道交通地下防水工程的变