地铁车站防水设计探讨

地铁车站防水设计探讨

1车站概况1.1车站的平面示意图见图11.2下分层胶结结构车站全长为239.3米。中间标准段宽21.2m,长165.6m,为单柱双跨双层结构。两端加宽段宽25.12m,长11.5m,为两柱三跨双层结构。宽度渐变段长25.3m。中部标准段为公共区,上层站厅层净高4.6m,净宽8.9×2=17.8m,下层站台层,净高6.76m,净宽8.9×2=17.8m,站台有效长142m,宽10.1m。主体结构为钢筋混凝土框架结构,顶板厚70cm,中板厚40cm,底板厚80cm,边墙厚50cm,端墙厚80cm,方柱截面尺寸70cm×80cm,圆柱截面直径80cm。主体结构、人行通道和风道的四周以桩径为1.2m的密排挖孔桩作围护结构,采用明挖法施工。1.3东半土地层车站西半部主要位于软塑状淤泥夹砂地层,下部为砂岩,地下水极发育;东半部上层有2m左右的杂填土,富水,下部为砂岩,节理发育,风化严重,在杂填土与砂岩之间有一薄层细砂,透水性强;地下水对混凝土具有弱酸侵蚀性。因此,该站防水工程就显得十分重要。2防洪工程设计与施工2.1结构施工缝车站的顶板、底板及侧墙设计为自防水,抗渗等级S8,抗侵蚀等级为5级。为此,采用了粉煤灰(一级)混凝土,并添加了FDN减水剂,顶板涂刷一层“宝丽丝”防水材料,结构施工缝设置BW遇水膨胀粘性止水条。全站主体结构不设沉降缝。设计要求,内衬侧墙浇筑时必须保证围护结构无渗漏,而作为围护的挖孔桩桩间存有缝隙,因此采取了以下措施:在东段为防止上部杂填土及细砂层中的水从挖孔桩桩间渗出,在桩间进行抽芯注浆;在西段因人工挖孔必须不断抽水,会导致地下砂层流失,造成严重的地表沉陷、周围建筑物开裂以及桩孔的变形、坍塌和颈缩,为此又增设了摆喷墙防水帷幕。另外,为了稳定地下水位,于挖孔桩外侧设置落水砂桩,通过其露出地面的细钢管(见图2)进行补偿注水以平衡地下水位。2.2防水工程的施工和效果分析2.2.1搅拌桩与挖孔桩分离,其防水效果分析东段地下水主要来源于上部杂填土和薄细砂层,原设计在挖孔桩桩间外侧施作直径60cm的搅拌桩作为抗渗桩,后改为桩间抽芯注浆(见图3)。变更的原因是,设想基坑开挖时,挖孔桩有可能内移(设计允许值3cm),结果是搅拌桩与挖孔桩分离,产生空隙,导致发生渗漏水,而抽芯注浆是在挖孔桩之间切点处钻孔注浆,浆液会填充空隙,预计挖孔桩移动时抽芯注浆体也会随之移动,预计防水效果会优于搅拌桩。然而,变更后防水效果并不理想,经分析发现,无论抽芯注浆还是搅拌桩,它们均只填补了桩间上部一段空隙。只要基坑开挖后挖孔桩稍有内移,桩外侧杂填土及砂层中的水都会沿着桩外壁的裂隙,垂直下渗,从下部桩间空隙流入。现在回过头来看,如果在挖孔桩外侧一定距离(约1m左右),采用密排搅拌桩(互相咬合),或摆喷墙,平行围护结构设一道隔水墙,上至地面,下入砂岩强风化层1m,无论基坑开挖后挖孔桩内移多少,均不会影响隔水墙的止水作用。2.2.2摆喷墙设置的沉陷由于西段地下水非常发育,淤泥为软塑状,人工挖孔时需不断抽水,造成砂层流失,引起地表沉陷。北侧挖孔时,混凝土护壁下沉开裂,有3孔不得不回填,返工重作,地表沉降量达29cm。位于西北角的一栋四层楼,最大沉降42mm,墙体开裂,南侧地表也发生了不同程度的沉陷。有鉴于此,在西段挖孔桩外侧相距1m,平行排列增设摆喷墙(如图4),孔距1.6m,墙厚大于或等于15cm。施作后,来源于挖孔桩外侧方向的水明显减少。南侧位于1号风道与人行通道之间的26号孔～32号孔由于流砂层达4m厚,挖孔桩采用的钢护筒护壁被挤扁而被迫停工。因此,又在该段排桩内侧再增设摆喷墙作为防水帷幕,重新挖孔成桩。但有的桩孔发生颈缩,致使个别桩最后只得缩小桩径、加强配筋,才得以成桩。当时曾有建议,将这段桩位周围的淤泥及流砂层全部用搅拌桩进行加固,再在其中挖桩,但终因加固范围太大,造价过高,未被采纳。事实上,增作摆喷墙帷幕时,虽然桩孔内的渗水量大大减少,但这时桩孔周围的淤泥层扰动已近流塑状,最后的几个孔成桩是非常艰难的。现在回过头来看,若在挖孔之前,就在孔桩外侧施作防水帷幕,并在内侧提前实施井点降水,施工止水、降水的效果会有所改善。2.2.3去除上分层胶结材料,及时进行渗排结构施工缝设置BW遇水膨胀粘性止水条。要求粘贴止水条的混凝土表面一要平整光滑,二要干燥,才能粘贴密实,定位牢固,不致在下一段混凝土浇筑时震捣错位。但广州多雨,相对湿度常常达90%以上,加之地下水仍从围护桩间渗入,很难保持干燥环境,止水条除了用胶粘贴外,还得用铁钉固定。事实上竣工后,防水效果并不理想,下层站台层侧墙的施工缝渗水尤为普遍,以致不得不又一次进行注浆堵漏和凿缝嵌补处理。分析其原因,固然与施工质量有关,另外还可能是因为这种止水条的止水机理只是靠自身的物理膨胀作用,与结构材料并不发生化学反应,所以不能起到渗透胶结或延长渗水路径的作用。再加上后浇混凝土的震捣又很容易破坏其与前浇混凝土的粘结,一旦发生错位隆起,自然会导致止水失败。3结构施工缝的防水(1)在地下水非常发育的软塑状淤泥夹砂地层中,基坑围护结构采用人工挖孔桩,难以保证施工安全,甚至难以成桩,虽然增补的防水围幕起到了一定作用,但并不经济。不如设计为钻孔桩,或设计为地下连续墙更为合理,二者均采用机械开挖,泥浆护壁,水下混凝土灌注,既可稳定地下水位,防止地表沉陷,又可保证施工及周围建筑物的安全。如将连续墙接头与主体结构侧墙的施工缝以尽可能大的间距错开,其防水抗渗性能也会更加有效。(2)地下水对地下工程施工和地下工程的使用有很大的利害关系,防水工程的设计、施工及验收等均有相应的规范。特别是结构施工缝的防水,无论采用何种防水设计及应用何种防水材料,其施工工艺要求归结为一点,必须“精工细做”。实际工艺往往达不到设计要求,也许这正