地铁车站工程中叠合墙渗漏的原因及预防

地铁车站工程中叠合墙渗漏的原因及预防

【摘要】结合上海虹桥交通枢纽地铁西站叠合墙施工的实际情况，分析了内衬墙渗漏集中发生的部位及其产生的原因，提出了有效防止内衬墙渗漏水的方法。

【关键词】地下连续墙内衬墙渗漏分析预防

1 工程概况

地铁车站工程内衬墙和围护地连墙的结构方式有3 种：单一墙、复合墙和叠合墙。叠合墙体系围护结构和内衬墙之间，常采用接驳器或剪力槽连接，叠合后二者可视为整体墙。为了节约建筑成本以及缩短施工工期，新近设计修建的地铁车站往往采用叠合墙体系，虹桥综合交通枢纽工程地铁西站便是这样一座典型的叠合墙车站。地铁西站设计地下3 层，规划5 条线同站换乘，总建筑面积为129 712.4 m2，内衬墙总长度达6 700 m，属于超长的混凝土墙板结构。内衬墙和地连墙之间不设防水层，通过剪力槽和预埋筋联系在一起。叠合墙结构自防水成为唯一一道防线，其防渗漏效果会直接影响到将来车站的使用质量。车站结构设计防水等级为一级，结构不允许渗水，要求结构表面无湿渍。

2 渗漏的主要部位及原因分析

2.1 基于结构考虑的渗漏部位及原因分析

地下工程的底板、外墙一旦有渗漏现象，在渗漏部位必然有进水通道，而形成进水通道的条件是混凝土有裂缝或有孔隙。是什么原因造成混凝土底板或墙体有裂缝或孔隙的呢？混凝土结构不可避免地存在着裂缝和施工缝隙，这些裂缝（包括外力裂缝、内应力裂缝、温度裂缝等）及施工缝隙（施工缝、后浇带、穿墙管道周圈等）是导致地下工程渗漏的主要因素。另外，由于混凝土的施工质量管理欠佳而导致混凝土不密实，存在蜂窝、孔洞等现象，也会成为渗漏的通道。由于地铁车站的工程结构特点，以及叠合墙相对于复合墙而具有的自身特点，除了普通的温度裂缝、化学裂缝、碳化裂缝和徐变裂缝外，基于结构上考虑的渗漏主要是内衬墙收缩约束裂缝渗漏和施工缝渗漏。

地连墙厚度一般远大于内衬墙（本工程地下连续墙厚度为1 m，内衬墙厚度为0.6 m），且二者中间不像复合墙体系那样设置外包卷材防水层，而是通过对地连墙表面凿毛、设置剪力槽和锚筋使二者密贴刚接成一个整体。由于地连墙的刚度远大于内衬墙，而且往往先于内衬墙之前较长时间便已施工完成，基本已经完成变形，因此地连墙对新浇注的内衬墙的收缩变形（温度、化学、碳化、徐变等变形）具有强大的约束作用，使内衬墙产生拉应力，从而造成内衬墙开裂，形成渗水通道。这是由叠合墙结构体系决定的，应作为施工时的重点因素考虑。

另外，地下室施工缝的渗漏水现象一直以来是土木工程的难题，这在地铁车站施工中则更为突出。其施工缝隙主要有：施工缝、后浇带、沉降缝、穿墙管道和穿墙螺栓等。这些施工缝主要由于新旧混凝土共存，而不可避免地形成缝隙。对于这些缝隙，必须采取一定的技术措施才能阻断水的侵入。一般的施工缝采取中埋止水板的方法进行处理，本工程最难处理的施工缝是冠梁或腰梁下部内衬墙的水平施工缝。因内衬墙要和先期完成的冠梁、腰梁浇为一体，但冠梁和腰梁下并末预埋止水钢板或钢边橡胶止水带，而且内衬墙顶部层面混凝土的骨料难以充填密实，因此，此处便容易形成一个隔断面而产生渗漏水现象。

2.2基于混凝土自身考虑的渗漏原因分析

本工程内衬墙采用抗渗混凝土砌成。混凝土的抗渗性也称不透水性，是混凝土物理力学性能中的重要属性，通常用渗透系数k0来评定，k0值越小则抗渗性越好。一般来讲，影响混凝土抗渗性的因素有以下几项：

（1）水灰比

水灰比越大，则空隙率越大，渗透系数也随之增大（图1）。

（2）养护龄期

随着混凝土养护龄期的增加，水泥浆水化作用逐渐完全，水化产物(凝胶体)填充毛细孔，降低了混凝土的透水性（表1）。

（3）粗骨料最大粒径

在水灰比固定的情况下，石子最大粒径越大，混凝土的抗渗性越差。图2 为粗骨料最大粒径分别为80 mm、40 mm及25 mm的混凝土扩散系数对混凝土抗渗性的影响（图2）。

（4）外加剂

混凝土的抗渗能力会随着含气量的增加而提高。表2为掺引气剂混凝土的抗渗性对比，表3 为掺木质素磺酸钙混凝土的抗渗性对比。

（5）混凝土的密实性

混凝土自身越密实，内部渗水通道便越少，则其抗渗漏性能越好。外墙体浇注混凝土时易造成混凝土离析，另外某些部位，如本工程中的冠梁腰梁底部内衬墙的混凝土，由于结构设计或施工部署原因，难以振捣密实，故需要采取特别措施，来确保振捣密实。

2.3 基于粗放管理产生的渗漏原因分析

渗漏问题的解决需要精细管理、精心操作，然而目前的作业层均为农民工，精心操作常常难以做到。如果管理层不够精细，渗漏点将防不胜防。如以往地铁工程中内衬墙的单拉螺杆处常有漏点，然而周围却找不到裂缝，因此渗漏不是结构及混凝土方面的原因，而是止水片焊缝裂隙或螺杆油污造成了渗水通道。再者，叠合墙体系里的地连墙接缝如果不渗漏或者精细堵漏，对内衬墙就是很好的抗渗屏障，二者结合，就能确保防水效果。

3 本工程中所采取的有效防渗漏措施

3.1 针对叠合墙结构采用的防渗漏措施

既然混凝土裂缝不可避免，那么我们可以根据国内混凝土裂缝控制方面的专家王铁梦抗裂设计的指导思想“抗放兼备，以抗为主”来应对。“抗”就是给地下室外墙施加预应力，使其抵消混凝土的内部应力以及增

强混凝土的抗裂性能；“放”就是设置后浇带分区施工，以释放混凝土施工前期的收缩等应力。根据本工程的特点，我们按照上述理论，研究采取了如下措施：

（1）在原设计基础上，于内衬墙钢筋外侧加一层φ6 mm@150 mm抗裂钢筋网片，以增强外表面抗裂能力，杜绝表面裂缝。

（2）内衬墙分段跳仓浇捣，即每段宽度由30 m调整到每幅不大于24 m，且地墙3 段以内设施工缝，3 段以外设后浇带，施工缝留设在地墙中间位置的方法。

（3）普通的施工缝采取中埋止水钢板；内衬墙与冠梁、腰梁中间接合部，冠梁、腰梁内预埋波纹排气管；中间固定一条遇水膨胀止水胶条，外边涂密封止水胶。封模高度要高于冠梁底5 cm以上，混凝土面高于冠梁底2 cm。混凝土浇筑完成1 h～2 h后，应从排气管回注浆，并进行复振，以确保接合面混凝土的密实性。

（4）在地连墙槽段接缝和内衬墙施工缝处，应涂刷两遍新型水泥基渗透结晶防水涂料。该涂料具有逆向渗透和长期活性的功能，对封闭结构裂缝效果显著。

3.2 针对混凝土采取的防渗漏措施

根据混凝土水灰比对其抗渗性的影响关系曲线，结合以往的施工经验和现场的实际施工情况，我们对内衬墙混凝土的水灰比采用0.447，粗骨料粒径采用5 mm～25 mm，外加剂采用0.2%的木质素磺酸钙，粗骨料与固体混凝土的体积比为0.38，细骨料与砂浆的体积比为0.40，坍落度为12±3 cm。同时，我们还采取了如下措施：

（1）适量添加纤维，以提高混凝土分散裂缝的能力；

（2）混凝土龄期采用60 d 龄期，并降低水胶比；

（3）待内衬墙浇筑完毕后，1 星期后拆模，拆模后3 h内喷涂养护液。

3.3 精细管理、精心操作防渗漏措施

（1）在内衬墙钢筋绑扎施工前，地墙及冠梁的堵漏工作必须完成，要确保不渗水。应在单拉螺栓处设置两片止水钢板，螺栓及止水片上的油污必须清理干净。

（2）严格按基层处理，应在防水层施工、钢筋绑扎、模板安装及加固等工序进行分段验收。上道工序不合格不得进入下道工序施工。

（3）加强振捣管理，确保混凝土的密实性。高性能混凝土由于其水泥、矿粉的颗粒直径较小，为保证其最大限度的混合，应采用高强振捣棒进行振捣。施工中应派专人督导工人快插慢拔，以保证密实。

4 实施效果

上海虹桥交通枢纽地铁西站叠合式内衬墙的施工采取先由样板开路，再根据其效果总结经验推广的方法，精心落实了上述各项措施。全长6 000 多米的内衬墙没有一处线漏或湿渍，确保了内衬墙的防水性能符合设计要求。

5 结语

（1）本工程重视叠合墙结构体系的受力变形特点，并采取了相应措施予以应对。因地铁车站叠合墙渗漏较严重的部位集中在施工缝处，防渗漏方案的设计以及施工，应以此为重点。

（2）混凝土的水胶比、养护龄期、粗骨粒最大粒径、是否掺入外掺剂(主要指引气剂)以及混凝土自密实性能，直接影响其自身的抗渗性能，故合理选择相关参数也是混凝土具有良好抗渗性的保证措施之一。一般来讲，防水混凝土试配时的抗渗水压值应比设计值提高0.2 m，水灰比不宜大于0.55，砂率控制在35%~ 45%之间，石子粒径应为5 mm～25 mm，坍落度为100 mm～140 mm。

（3）只有管理层精细管理、工人精心操作，才能确保防渗漏措施落实到位，取得较好的防水效果。

参考文献

[1] 朱晓蓉.地铁车站复合墙和叠合墙的结构体系分析[J].建筑施工,2009(3).