淺談臨沂市三河口隧道工程防水體系的形成

劉景濤　趙廣章

摘要：文章介紹了采用“以防為主，剛?cè)岵?jì)，因地制宜，綜合治理”的防水原則，建立起以混凝土結(jié)構(gòu)自防水為根本，以施工縫、變形縫內(nèi)設(shè)鋼邊橡膠止水帶、外貼式橡膠止水帶、水泥滲透結(jié)晶，外嵌以聚氨酯SPU超強(qiáng)彈性防水涂料并輔以附加防水層加強(qiáng)防水為重點(diǎn)，隧道整體外包兩層新型自粘聚合物改性瀝青防水卷材，并輔以新施工工藝的綜合防水體系，實(shí)現(xiàn)體、外、內(nèi)三維一體的隧道綜合治理防水系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：內(nèi)河隧道；防水系統(tǒng)；混凝土自防水；防水卷材

中圖分類號(hào)：U455 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）20-0071-03

近幾年來，隨著城市現(xiàn)代化建設(shè)的不斷發(fā)展，在城市道路建設(shè)中，水下隧道越來越多，究其原因是隧道能在最大限度地不影響原有城市景觀、不占用更多土地資源的前提下，完成城市路網(wǎng)連接任務(wù)。水下隧道的施工方法很多，但在條件允許的情況下，大多采用明挖法施工，明挖法施工的優(yōu)點(diǎn)是易于控制工程質(zhì)量，節(jié)省工程投資。

目前，國(guó)內(nèi)內(nèi)河砂層河床中建設(shè)的大體積隧道很少，基本上沒有成熟的防水體系可比較。山體公路隧道、湖底粘土層隧道、江底穿巖隧道防水技術(shù)都不太成熟，防水效果一般都不很理想，通車后均存在滲漏水現(xiàn)象，漏水嚴(yán)重的不得不封洞維修，代價(jià)巨大，往往還解決不了根本性問題。怎樣解決好隧道防水，短期內(nèi)迅速建立行之有效的防水體系，是隧道建設(shè)中首先要考慮的問題。

1 工程概況

臨沂市三河口隧道工程是臨沂市委、市政府為解決城市日益擁堵的交通問題而實(shí)施的一項(xiàng)重大民生工程，是連接臨沂市中心城區(qū)和北城新區(qū)的重要通道。隧道起于老城區(qū)濱河路涑河橋南側(cè)，線路呈東北走向。穿越涑河、河，向北連接北城新區(qū)電視塔以東的濱河大道，全長(zhǎng)3.84km，其中主隧道長(zhǎng)1.92km，標(biāo)準(zhǔn)斷面寬28m，高9.2m，雙向六車道，匝道段寬10m，高8.7m，單向兩

車道。

該隧道屬于在內(nèi)河砂層河床中建設(shè)的大體積隧道，隧道外部砂層回填，水環(huán)境條件差。工程施工采用明挖法施工，具有體積大、跨汛期、工期緊等特點(diǎn)，隧道回填為節(jié)約成本，就地取材采用河砂回填，同時(shí)也降低了工程沉降量，對(duì)隧道主體結(jié)構(gòu)有利。但其缺點(diǎn)是透水性強(qiáng)，這對(duì)隧道防水而言，恰恰是弊端。

2 隧道防水工程施工工藝

本工程設(shè)計(jì)、施工采用了“以防為主，剛?cè)岵?jì)，因地制宜，綜合治理”的防水原則，建立起以混凝土結(jié)構(gòu)自防水為根本，以施工縫、變形縫內(nèi)設(shè)鋼邊橡膠止水帶、外貼式橡膠止水帶、水泥滲透結(jié)晶，外嵌以聚氨酯SPU超強(qiáng)彈性防水涂料并輔以附加防水層加強(qiáng)防水為重點(diǎn)，隧道整體外包兩層新型自粘聚合物改性瀝青防水卷材，并輔以新施工工藝的綜合防水體系，實(shí)現(xiàn)體、外、內(nèi)三維一體的隧道綜合治理防水系統(tǒng)。

3 混凝土結(jié)構(gòu)自防水

混凝土自身的致密程度和耐久性能是整個(gè)隧道工程防水的基礎(chǔ)，因此，工程對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的自防水提出較高

要求。

3.1 混凝土性能的設(shè)計(jì)要求

混凝土強(qiáng)度等級(jí)C35、抗?jié)B等級(jí)P8，混凝土抗碳化能力，理論計(jì)算達(dá)100年，混凝土抗凍融指標(biāo)DF≥0.6（即300次快速凍融循環(huán)后，動(dòng)彈性模量與初始值之比不得小于0.6），混凝土60天干燥收縮率不大于0.025%，不允許出現(xiàn)貫穿裂縫，表面裂縫寬度≤0.2mm。

3.2 新型混凝土施工

本工程采用新型微膨脹引氣混凝土，對(duì)混凝土施工提出具體的溫度控制、養(yǎng)護(hù)振搗等要求，控制混凝土入模坍落度，嚴(yán)格按要求進(jìn)行混凝土澆筑和拆模施工，所有混凝土必須采取保溫保濕養(yǎng)護(hù)。采用“15m跳倉(cāng)”的方式澆筑混凝土，進(jìn)一步減少混凝土收縮對(duì)結(jié)構(gòu)的影響，多倉(cāng)面同時(shí)跳倉(cāng)澆筑混凝土，有利于跨汛期搶工期施工，并極大地縮短了工期。

3.2.1 新型微膨脹引氣混凝土配置。新型微膨脹引氣混凝土是在普通混凝土中添加10%的優(yōu)質(zhì)膨脹劑和2%的引氣減水劑來提高混凝土抗凍、防滲性能，該技術(shù)減少了混凝土內(nèi)部連通的毛細(xì)孔道，在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生許多獨(dú)立且均勻分布、穩(wěn)定而封閉的微小氣泡，當(dāng)孔隙內(nèi)自由水凍結(jié)時(shí)，這些小氣泡就像好多個(gè)壓力安全閥，緩沖冰凍給孔隙帶來的脹壓力，能有效防止混凝土因凍融而破壞，提高混凝土的抗凍防滲性。膨脹劑的微膨脹作用，減少了混凝土內(nèi)部連通的毛細(xì)孔道另，其二次水化反應(yīng)的產(chǎn)物，填充了混凝土內(nèi)部的孔道，使得混凝土更加致密，從而提高了混凝土的抗?jié)B性，試驗(yàn)表明：與普通混凝土膠凝材料用量相同時(shí)，新型微膨脹引氣混凝土的抗凍性、抗?jié)B性大幅度的提高，并延長(zhǎng)了混凝土建筑物的使用壽命。

3.2.2 新型微膨脹引氣混凝土生產(chǎn)與施工采取的具體措施：

（1）嚴(yán)格控制混凝土的膠凝材料、粗細(xì)骨料、水等原材料的質(zhì)量，控制混凝土總的氯離子和堿的含量。

（2）采用優(yōu)質(zhì)磨細(xì)粉煤灰等活性粉料替代部分水泥充當(dāng)混凝土的膠凝材料，并嚴(yán)格限制水和膠凝材料的比例（≤0.45）。

（3）采用新型聚羧酸系高性能混凝土減水劑，該類外加劑具有減水率大、表面張力小、坍落度損失小、和易性好、氯離子含量和堿含量低等特點(diǎn)。考慮引氣劑摻加量少，不宜現(xiàn)場(chǎng)控制，故讓外加劑廠將引氣劑與聚羧酸系高性能混凝土減水劑復(fù)合后供貨，利于工地使用。

（4）該工程C35混凝土拌和原材料：水泥采用P.042.5級(jí)水泥，砂用細(xì)度模數(shù)為2.8的清水砂，碎石采用5～31.5mm連續(xù)級(jí)配碎石，摻合料為Ⅰ級(jí)粉煤灰，膨脹劑采用EAACⅡ型膨脹劑，引起減水劑采用NOF-AS型聚羧酸系高性能混凝土減水劑與引氣劑的復(fù)合外加劑，控制塌落度為210±20mm。配合比為水泥∶砂∶碎石∶水∶粉煤灰∶膨脹劑∶引起減水劑=1∶2.88∶3.82∶0.54∶0.23∶0.0027。

（5）由于微膨脹復(fù)合摻加料的細(xì)度較細(xì)，為了使混凝土攪拌得更加均勻，需要增加混凝土的攪拌時(shí)間；同時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制混凝土單方用水量，以降低混凝土的泌水，使混凝土的質(zhì)量得以保證。

（6）由于微膨脹復(fù)合摻加料的細(xì)度較細(xì)、較輕，過振容易造成其顆粒上浮形成泌漿，因此在施工振搗過程中應(yīng)嚴(yán)防過振。另外，摻加微膨脹復(fù)合摻加料的混凝土對(duì)養(yǎng)護(hù)條件頗為苛刻，要發(fā)揮混凝土的膨脹效應(yīng)，必須有膨脹結(jié)晶鈣礬石的生成，而其生成離不開水，補(bǔ)償收縮混凝土澆筑后1～7天濕養(yǎng)護(hù)，才能發(fā)揮混凝土的膨脹效應(yīng)。

（7）由于應(yīng)用該技術(shù)生產(chǎn)的混凝土，摻合料的替代率較大，混凝土后期強(qiáng)度增長(zhǎng)空間較大，為節(jié)約水泥，降低混凝土的水化熱，減少混凝土溫差裂縫，以混凝土60天或90天強(qiáng)度為驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

4 接縫防水處理

本隧道的結(jié)構(gòu)接縫主要為隧道橫向的變形縫、施工縫以及隧道縱向的水平施工縫3種。

4.1 接縫的設(shè)置

本工程主體結(jié)構(gòu)坐落在巖石或砂基上，為減少基礎(chǔ)不均勻沉降對(duì)主體結(jié)構(gòu)的影響，在隧道變形縫部位加設(shè)剪力桿，阻止隧道沉降變形，變形縫主要是起適應(yīng)橫向伸縮的作用，屬于伸縮縫。變形縫一直是防水的薄弱環(huán)節(jié)，通常希望變形縫的數(shù)量越少越好，但如果變形縫的間距過大，會(huì)造成無法適應(yīng)溫度變化、混凝土收縮等因素引起的變形而導(dǎo)致隧道開裂，因此，變形縫的間距必須綜合考慮各種因素后確定。本隧道確定每60m設(shè)一道變形縫，在每?jī)傻雷冃慰p之間設(shè)3條橫向施工縫，即橫向施工縫的間距為15m；同時(shí)還在側(cè)墻上設(shè)置水平施工縫。變形縫的間距超過規(guī)范一般規(guī)定的長(zhǎng)度，因此在60m的區(qū)段內(nèi)又設(shè)了3條施工縫，在工序施工上，實(shí)行跳倉(cāng)澆筑混凝土，根據(jù)水化熱檢測(cè)結(jié)果，確定相鄰倉(cāng)混凝土澆筑時(shí)間，一般間隔4～5天，給混凝土留出充足的凝固時(shí)間，釋放水泥水化熱，確?；炷聊踢^程中不出現(xiàn)溫度裂縫。

4.2 變形縫的防水措施

隧道的橫向變形縫：在隧道主體混凝土結(jié)構(gòu)中，沿結(jié)構(gòu)的底板、側(cè)墻和頂板，預(yù)埋一道封閉成環(huán)的鋼邊橡膠止水帶，在結(jié)構(gòu)底板、側(cè)墻的外側(cè)設(shè)置外貼式的橡膠止水帶，與在頂板迎水面的嵌縫SPU聚氨酯防水體搭接封閉成環(huán)；上述兩道防水措施組成了變形縫的基本防水防線。同時(shí)考慮到變形縫會(huì)在隧道長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)期間出現(xiàn)滲漏，在不影響隧道內(nèi)部裝飾、設(shè)備安裝的前提下，在隧道結(jié)構(gòu)背水面的頂板、側(cè)墻設(shè)置了嵌入式的接水盒。底板處采用了嵌入式排水盲管，通過排水盲管將滲漏水排往排水泵站，大大降低了變形縫滲漏對(duì)隧道瀝青路面的破壞。

4.3 施工縫防水措施

橫向施工縫采用中埋式鋼邊橡膠止水帶兜繞成環(huán)，并在接縫面涂撒水泥基滲透結(jié)晶。

水平施工縫中設(shè)計(jì)采用20cm寬的鍍鋅鋼板止水帶，接縫面涂撒水泥基滲透結(jié)晶，外防水層刷SPU聚氨酯。由于變形縫的滲漏概率大于施工縫，若鋼板止水帶設(shè)置在變形縫的中埋式止水帶外側(cè)，當(dāng)變形縫發(fā)生滲漏時(shí)，直接沿水平施工縫滲出，使鋼板止水帶失去作用，故鋼板止水帶應(yīng)設(shè)在變形縫中埋式止水帶的內(nèi)側(cè)。

另外，鋼板止水帶的連接采用滿焊焊接方式，安裝位置、方向必須符合設(shè)計(jì)要求，在澆筑混凝土之前把接縫面清理干凈，以保證防水效果。施工中嚴(yán)格禁止二次施工中（立模）對(duì)拉螺桿位置過低時(shí)，施工人員直接切割損壞鍍鋅鋼板止水帶。涂刷水泥基滲透結(jié)晶防水涂料前，要對(duì)作業(yè)面清掃干凈，干燥后進(jìn)行水泥基滲透結(jié)晶涂撒施工。

5 隧道結(jié)構(gòu)外包自粘聚合物改性瀝青防水卷材防水

按照GB50108-2008《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定，一般城市道路隧道的防水等級(jí)均按Ⅱ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，隧道外側(cè)均應(yīng)設(shè)置外包防水層。設(shè)置外包附加防水層，既起到防水作用，又對(duì)混凝土起保護(hù)作用，增強(qiáng)其抵抗外部砂殼環(huán)境的不利因素，彌補(bǔ)了混凝土結(jié)構(gòu)的局部缺陷，進(jìn)一步加強(qiáng)防水效果，并與混凝土主體構(gòu)成剛?cè)岵?jì)、多道設(shè)防，減少滲漏隱患。

主要施工工藝：

基層清理：用鐵鏟、掃帚等工具清除基層面上的施工垃圾，若有明水，則需清除。

底板鋪設(shè)：采用兩層1.5mm厚的MAC高分子自粘防水卷材，先在墊層上彈線，以確定卷材基準(zhǔn)位置，按基準(zhǔn)線空鋪底層防水卷材，非粘貼面向下，搭接寬度80～100mm，不去除卷材面的隔離膜，鋪設(shè)卷材時(shí)，卷材不得用力拉伸，應(yīng)隨時(shí)注意與基準(zhǔn)線對(duì)齊，以免出現(xiàn)偏差難以糾正，第一層卷材驗(yàn)收合格，錯(cuò)開鋪設(shè)第二層防水卷材，錯(cuò)開寬度50cm，邊鋪設(shè)邊去除上下層接觸部位的隔離膜，同時(shí)壓實(shí)兩層防水卷材，驗(yàn)收合格后，澆筑5cm厚細(xì)石混凝土保護(hù)層。

側(cè)墻、頂板鋪設(shè)：底層采用3mm厚的BAC復(fù)合雙面自粘防水卷材，面層采用1.5mm厚的高分子自粘防水卷材。在澆筑的混凝土結(jié)構(gòu)表面彈線，按基準(zhǔn)線實(shí)鋪第一層防水卷材，搭接寬度80～100mm，定好卷材位置，去掉卷材與結(jié)構(gòu)接觸面的保護(hù)膜，壓實(shí)，使卷材牢固粘貼在混凝土結(jié)構(gòu)上，驗(yàn)收合格后，再錯(cuò)開鋪設(shè)第二層防水卷材，錯(cuò)開寬度50cm，去除兩層防水卷材接觸面的保護(hù)膜，壓實(shí)。

變形縫防水加強(qiáng)處理：先將變形縫迎水面鑿出深3cm、寬2cm的槽，槽內(nèi)灌入SPU超強(qiáng)彈性防水涂料（SPU涂料優(yōu)異的延伸性能，能夠很好地適應(yīng)沉降縫的變形），待其凝固并與側(cè)墻的外貼式橡膠止水帶搭接后，縫兩側(cè)各刷50cmSPU超強(qiáng)彈性防水涂料，在其表面鋪貼4mm厚BAC自粘防水卷材加強(qiáng)處理，使變形縫兩側(cè)的結(jié)構(gòu)獨(dú)立成為一個(gè)15m的防水單元。

施工縫防水加強(qiáng)處理：將施工縫迎水面周圍整理干凈、平整后刷上50cmSPU超強(qiáng)彈性防水涂料，在其表面鋪貼4mm厚BAC自粘防水卷材加強(qiáng)處理，使施工縫兩側(cè)的結(jié)構(gòu)獨(dú)立成為一個(gè)15m的防水單元。

底板與側(cè)墻交接處防水處理：此處為應(yīng)力較集中的部位，需要進(jìn)行重點(diǎn)處理。交接處的卷材搭接完畢后，先采用熱熔密封膏密封處理，再鋪貼200mm寬、2mm厚BAC自粘卷材，最后涂刷JS防水涂料乳液。此做法打破了傳統(tǒng)搭接的施工工藝，相對(duì)于傳統(tǒng)的做法來說，增加了設(shè)防的層數(shù)，以密封膏密封與卷材加強(qiáng)相結(jié)合，更加保證了防水

效果。

卷材搭接處理：卷材連接采用熱熔連接的方式，搭接完畢后，再用200mm寬的PET自粘防水卷材加強(qiáng)鋪貼在搭接縫上，PET防水卷材具有優(yōu)異的密封、延伸性能，既密封了搭接邊，又有效地抵抗了水壓的作用。

6 結(jié)語

目前臨沂市三河口隧道工程已經(jīng)建成正式通車，極大緩解了中心城區(qū)交通擁堵問題。經(jīng)過運(yùn)行后實(shí)際測(cè)算，總面積約S總=17萬m2，實(shí)際濕漬面積S實(shí)際總濕漬=20m2≤

S規(guī)范總濕漬2/1000×170000=340m2；實(shí)際總濕漬點(diǎn)91個(gè)（后期經(jīng)化學(xué)灌漿簡(jiǎn)單處理，無明顯濕漬點(diǎn)）?？梢哉f臨沂市三河口隧道防水體系形成源于《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》而高于它，形成了體、外、內(nèi)三維一體的隧道綜合治理防水系統(tǒng)。該系統(tǒng)經(jīng)過驗(yàn)證在砂殼外包的大體積內(nèi)河隧道的防水施工應(yīng)用中切實(shí)可行，能在短期內(nèi)迅速形成行之有效的防水系統(tǒng)，使隧道建成后能夠安全運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1] 混凝土結(jié)構(gòu)施工規(guī)范（GB50010-2002）[S].

[2] 地下工程防水技術(shù)規(guī)范（GB50108-2008）[S].

作者簡(jiǎn)介：劉景濤（1979—），男，山東臨沂人，山東臨沂水利工程總公司助理工程師，研究方向：水工建筑物的防水；趙廣章（1978—），男，山東臨沂人，山東臨沂水利工程總公司工程師，研究方向：水工建筑物的防水。