地铁矿山法暗挖区间分区防水设计与施工

地铁矿山法暗挖区间分区防水设计与施工
李迎春
（中铁十三局集团有限公司，长春130400）
【内容提要】文章介绍南京地铁矿山法暗挖区间分区防水设计与施工，为类似工程
提供新的防水施工思路
【关键词】地铁矿山法暗挖区间分区防水设计施工
1.工程概况
南京地铁一期工程珠江路～鼓楼站区间及鼓楼站～玄武门站区间为矿山法暗挖施工区间，区间全长分别为651m和1063.6m。

地下水位在地表下1.0—1.5m，结构覆土厚度8—17m，区间穿越地层种类较多，有相对不透水的粉质粘土层、弱透水的残积土层及透水的风化岩层。

区间结构为复合式衬砌，初支结构为C20喷砼，厚度为200—450mm，二衬结构为C30模筑混凝土，厚度为300—600mm，抗渗等级为P8。

防水设计方案为全包PVC防水板并设分区防水，预埋注浆设施，二次衬砌采用抗渗防水混凝土进行综合防水，该方案在国内地铁中首次应用。

2.防水设计
2.1防水标准
地铁隧道防水等级为二级，结构不许漏水，结构表面可有少量浸渍，浸渍总面积不大于总防水面积的6/1000，任意100m2防水面积的浸渍处不超过4处，单个浸渍最大面积不超过0.2m2。

2.2防水原则
根据《地下铁道设计规范》：以防为主、防排结合、因地制宜、综合治理的原则，结合本区间工程地质、水文地质情况确定本区间防水原则为：以堵为主、分区防水、多道设防、注浆堵水。

2.3防水设计
2.3.1二衬混凝土是防水的根本防线，故要求抗渗等级为P8。

2.3.2防水层采用全包式单层分区及注浆系统（图1），防水结构由外向内依次为：初支混凝土、土工布缓冲层、PVC防水板、背贴式分区止水带、注浆嘴、注浆管及细石砼保护层、二衬混凝土。

2.3.3纵向施工缝处设钢板腻子止水带，环向施工缝处设缓膨型膨润土型遇水膨胀腻子条，变形缝处设中埋式橡胶止水带暗止水和双组份聚硫密封膏明止水。

图1 区间横断面防水图
⒊防水层施工工艺
3.1校核测量及喷射砼基面处理
【参考文献】珠江路站~玄武门站区间结构防水施工设计
校核测量是防水层施工的关键环节，在做防水层之前要把初支结构侵限部分凿除至合格，砼表面平整度的质量应符合下述标准：
边墙：H/L≤1/6；拱部：H/L：＜1/8；
式中L为喷射混凝土相邻两凸面间的距离，H为喷射混凝土两凸面间凹进去的深度。

初期支护表面尖锐毛刺、金属构件应从根部切除，用水泥砂浆抹平；阴阳角和棱角部位用砂浆抹成或切成圆弧，圆弧半径20cm；初期支护表面渗水处进行背后均匀注浆堵水，注浆材料选用粘土浆或膨润土浆，注浆压力为0.3Mpa。

3.2铺设土工布缓冲层
将土工布缓冲层（400k/m2）铺设在验收合格的基面上，搭接宽度5cm ,搭接部分用热风焊点焊即可，在仰拱部位采用空铺法，在边墙和拱部用射钉将PVC垫片和土工布固定在基层上，每幅防水板布置适当排数垫片，每排垫片距防水板边缘40cm，矩形布置，垫片间距：边墙80-100cm，1-2个/m2，顶部垫片间距40—60cm，3个垫片/m2。

3.3铺设PVC防水板及焊接
将1.5mm厚的PVC防水板沿环向从一侧到另一侧铺设，大面搭接边宽度为12cm，在复杂的细部处，搭接边宽度不小于3cm，用手动焊枪将PVC防水板与PVC垫片焊牢，防水板铺设时，应先量好尺寸，减少接头，与仰拱防水板连接时，接头应错开30cm。

防水板铺设松紧度要适宜，太紧，砼浇筑时易拉断防水板；太松，混凝土浇筑时，防水板易扭曲、折叠。

防水板焊接均采用热风焊接，分手动和双焊缝自动焊接两种，手动焊接适用于阴阳角、细部焊接，并采用20mm宽小焊嘴；双焊缝自动焊接用于大面焊接，根据现场实际条件，调节焊接机温度（520—550℃）、压力（600N）、行走速度（1.8—2.2m/min），先对样品试焊，合格后方可进行正式焊接。

双道焊缝，每道焊缝宽1.5cm，其有效宽度不小于1cm。

3.4防水板的质量检查
除对防水原材检查外，重点检查防水板的焊缝质量，检查方法有目测、机械检查、充气检查、撕裂破坏检查。

目测：肉眼观察有溶浆均匀溢出、无气泡，则质量较好；机械检查：用平口丝刀沿焊缝外边缘稍用力，检查是否有虚焊、漏焊部位，如果有漏点，做好标记及时修补；充气检查：其方法是用5号针头向两条焊缝空腔内注入空气，长度2m，两端封闭，当压力达到 2.5Mpa时，停止充气，持续10—15min ，压力下降小于10%，说明焊缝合格，否则应补漏；撕裂破坏检查：将试焊样品切成1cm长条，进行撕裂测试，所有断裂均发生在焊缝以外，说明焊缝合格。

3.5分区防水
3.5.1分区方法。

在环、纵向施工缝外设置外贴式PVC止水带，因外贴式PVC止水带与PVC 防水板材质相同，故可将其一面热焊于双焊缝防水板上，另一面与二次衬砌密贴（图2，图3），这样由环、纵向外贴式止水带在防水板内侧分隔成一个个防水分区。

外贴式止水带安装完毕后，应及时在上面安装Φ5—6mm的注浆软管，管壁梅花型布设Φ2mm圆孔，间距80mm。

注浆软管置于外贴止水带两牙口内槽，用PVC防水板边角料，采用热焊焊在止水带上，焊点间距0.5m。

砼施工完毕后，及时注入水泥净浆，压力0.3Mpa，充填止水带牙口内不密实的砼空隙。

图2 外贴式PVC止水带安装大样
【参考文献】珠江路站~玄武门站区间结构防水施工设计
图3 分区防水纵剖面图
3.5.2预埋注浆设施。

在每个防水分区内埋设注浆嘴和注浆软管（图4），具体方法为：将用PVC 材料制成的专用注浆圆嘴局部点焊于防水板上，并将其周遍用胶带封口，防止二衬施工时水泥浆液堵塞注浆嘴；用Φ20软管一端接在注浆嘴上，另一端引至二衬内表面集中面板上，逐一编号，待二衬背后某处漏水需要注浆时，根据该处编号进行注浆堵水，注浆压力0.3Mpa。

在砼施工时拱顶预埋Φ32回填注浆钢管，待砼施工后即使注浆，填充因施工工艺造成的拱部砼不饱满空间，注浆压力0.2-0.3Mpa。

图4 单个分区段注浆嘴布置图
3.5.3注浆堵水。

二次衬砌施工完毕混凝土达到设计强度70%后，进行灌浆和注浆，为保证其效果，在隧道水压形成前施工。

拱部回填灌浆的原理是：浆液通过预埋注浆管填充防水板和混凝土之间空隙，防止防水板因水压触及钢筋造成破坏；若局部地段有渗、漏水现象，则可通过预埋注浆设施进行注浆堵水，其原理是：浆液通过注浆管进入注管嘴，由注浆嘴向四周扩散，将防水板与二次初砌间的空隙填充密实，防止防水板局部破损后渗漏水进入防水板内侧，达到堵水目的，并且可填充二次模筑衬砌由于捣固不密实而形成的局部空洞，提高二次衬砌混凝土的自防水性能。

3.5.4注浆顺序。

顶拱处回填灌浆；外贴止水带上花软管注浆；分区的注浆嘴注浆。

注浆嘴注浆其中分两次进行，第一次由低处向高处注浆嘴注浆，为50%注浆嘴数量，第二次注浆：第一次注浆后仍有渗漏水现象，可对剩余注浆嘴注入水溶性聚氨脂化学浆液。

注浆压力可增大到0.3-0.4Mpa。

3.6施工缝防水
3.6.1钢板腻子止水。

纵向施工缝处墙厚中心位置在施工前埋置钢板腻子止水带（止水带宽200mm，外侧为沥青橡胶，内部为1.2mm厚镀锌钢板），采用Φ6钢筋制成的U型卡子与衬砌钢筋焊接固定，固定点距0.2—0.3m，搭接宽度不小于200mm，在浇筑施工缝一侧混凝土时，不得将另侧钢板腻子止水带保护腊提前去掉。

3.6.2腻子条止水。

环向施工缝处待二衬混凝土强度达到2.5Mpa后，便可将缓膨型膨润土型遇水膨胀腻子条，用水泥钢钉将其钉在预留的凹槽内，其技术指标见表1。

表1 腻子条技术指标
项目
抗水压力
（Mpa ）
5d吸水
膨胀率（%）
10d吸水最大
膨胀率（%）
密度（g/cm3）耐热性耐水性针入度
指标≥2.5 200-250 ≥300 1.4±0.1 80℃2h无流淌
浸泡10d，整体
膨胀无碎块
>50 止水条与钢板腻子止水带交叉时，应将止水条沿中心线位置切开300mm长细缝，钢板腻子止水带穿过其缝隙，并用热熔法焊接密实。

3.7设置二次模筑自防水混凝土
二次模筑衬砌作为防水体系的一部分，设计采用高性能补偿收缩防水混凝土（C30、P8）。

混凝土配合比设计时必须满足强度、密实性、耐久性、防裂抗渗的要求，且具有较好的和易性（满足泵送要求），经材料比选、实验检验，在混凝土中加入复合型的JM-III（改进型）高效增强剂，并将水泥用量控制在≤320kg/m3，尽量减少混凝土凝结干缩产生的裂纹。

⒋施工注意事项
4.1加强施工管理，保护好成品防水板。

4.2浇筑振捣时，不能触及防水板和其它防水材料。

4.3混凝土浇筑结束后，及时对顶部没浇满的部位回填灌浆，以防止被混凝土埋住的钢筋与防水板接触而使防水板破坏，同时保护顶部止水带分区效果，防止顶部窜水现象发生。

⒌防水效果
二次模筑衬砌施工完毕后，其表面8处湿渍或渗水；通过预埋注浆设施注浆后，渗水现象消失，二次模筑衬砌验收时，整个区间防水等级达到一级防水等级要求。

⒍体会
6.1分区防水方法变以前二次衬砌漏水后被动堵水为主动注浆堵水。

从理论上解决了以前防水中“堵这漏那、堵那漏这”被动防水方式，且该方法漏水处理明确，注浆堵水费用少。

6.2分区防水方法能较好的解决“三缝”漏水的通病。

“三缝”处设外贴式止水带，既解决了防水板破损后渗漏水乱窜的问题，又在“三缝”外侧增设一道防水措施；外贴式止水带热焊于防水板上，安装质量可靠，施工方便，防水效果比中埋式止水带可靠，加之外贴式止水带上可设注浆管（图2），通过注浆将二衬与止水带间咬合不密实处的缝隙填密，确保“三缝”不漏水。

6.3分区防水方法将渗漏水完全封堵于二次衬砌以外，则区间排水费用降低，后期营运时经济效果显著。