地鐵區(qū)間隧道初襯全封閉防水施工控制技術(shù)策略探討

曾昭富

中建海峽建設(shè)發(fā)展有限公司，福建福州 350015

在地鐵區(qū)間隧道施工中，很可能會出現(xiàn)防水線施工缺陷，一方面是因?yàn)榉浪牧媳旧淼膯栴}，另一方面是因?yàn)樵诜浪┕ぶ蟹浪┕すに嚨牟蛔悖罱K會影響防水施工的質(zhì)量。為了能夠提高隧道區(qū)間防水線施工的效果，施工方應(yīng)合理選擇防水層材料，加強(qiáng)防水層結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計(jì)，加強(qiáng)對防水施工工藝的控制，要求施工人員嚴(yán)格按照施工規(guī)范開展施工。

1 初襯防水機(jī)理和防水層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1 初襯防水機(jī)理

地鐵隧道在開挖之后會形成網(wǎng)噴混凝土初期支護(hù)，圍巖和初期支護(hù)是第一道防水線，然后在該道防線穩(wěn)固之后再進(jìn)行防水層的鋪設(shè)，最后再澆筑二次襯砌防水混凝土。在第一道防水線施工中主要是初期支護(hù)噴射混凝土的施工，在穩(wěn)固之后鋪設(shè)防水層以達(dá)到全封閉效果，然后在二次初砌防水施工中，為防止防水混凝土發(fā)生收縮變形，使得初期支護(hù)混凝土表面變得粗糙，也是為了避免二次初砌產(chǎn)生裂縫。應(yīng)盡量消除初期支護(hù)中噴射混凝土產(chǎn)生的約束力，只有這樣二次初砌產(chǎn)生的拉應(yīng)力才會低于混凝土的抗壓強(qiáng)度。根據(jù)初襯防水機(jī)理，一般選擇的防水層是不透水的，且表面光滑，盡量選擇塑料片材，并將初期支護(hù)和二次初砌中的混凝土分離開來，可以有效達(dá)到防水作用，并且可以降低二次初砌裂縫產(chǎn)生的概率。

1.2 防水層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

一般大城市地鐵隧道埋設(shè)在地下，由于水流無法自行排出，所以需要采用全封閉的防水結(jié)構(gòu)。防水層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有兩種，一種是在初期支護(hù)噴射混凝土上直接鋪設(shè)單層防水板；另一種是先鋪設(shè)緩沖層，在消除初期支護(hù)噴射混凝土表面凹槽等之后再在上面鋪設(shè)防水板，一般適用于對于防水要求較高的隧道區(qū)間。

2 防水層和緩沖層材料的選擇

防水層材料中應(yīng)用最多的是EVA膜，其性能要優(yōu)于其他材料。但是從性價(jià)比上來看，LDPE膜價(jià)格最低，而且技術(shù)性能也較好。所以在滿足防水要求的基礎(chǔ)上，一般在地鐵隧道區(qū)間防水施工中可以采用EVA膜和LDPE膜，既能保證防水的可靠性，又能便于施工，還能降低施工成本?？梢允褂玫木彌_層材料主要有無紡布和聚乙烯泡沫塑料襯墊兩種，相對來說，后者具有良好的彈性和物理力學(xué)性能，而且價(jià)格較低，便于施工鋪設(shè)，所以在隧道區(qū)間初襯防水施工中一般會選擇聚乙烯泡沫塑料襯墊作為緩沖層的施工材料。

3 工程概述

某隧道所經(jīng)過的底層是沖洪積黏土層，殘積土質(zhì)砂巖，屬于II-III類圍巖，A段隧道涌水量為300m3/d，B段隧道涌水量為426m3/d。基巖裂縫的賦存和運(yùn)動條件的變化很大，地層含水量和滲透性的變化也比較大。初襯防水工作是該地鐵隧道施工中重點(diǎn)需要解決的問題。

4 隧道初襯全封閉防水施工工藝要點(diǎn)

4.1 噴射混凝土防水施工

4.1.1 材料控制

在進(jìn)行噴射混凝土防水施工中，主要使用的材料有水泥、米粒、砂、水和石，為了保證噴射混凝土施工的質(zhì)量，必須要嚴(yán)格控制這些材料的規(guī)格和性能。比如石子的最大粒徑應(yīng)該在15mm范圍之內(nèi)，砂石要符合砂石級配表的要求，選擇最佳級配。

4.1.2 合理采用外加劑

為增強(qiáng)所噴射混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，同時(shí)提高施工的防水性效果，需要添加一定的外加劑。如可以在材料中添加以礬為主要材料的782型速凝劑，按照5%左右的比例加入可以有效提高噴射混凝土的早期強(qiáng)度。此外，由于噴射混凝土結(jié)構(gòu)中存在較多縫隙，水泥在硬化的過程中可能會發(fā)生變形和收縮等現(xiàn)象，在此過程中產(chǎn)生的水蒸汽使得混凝土結(jié)構(gòu)裂縫增多擴(kuò)大，所以在材料中還可以添加相應(yīng)的防水劑，從而增強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，減少收縮變形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的分析，同時(shí)使得混凝土自身具有一定的防水能力。

4.1.3 合理處理受噴面

在對噴射混凝土受噴面進(jìn)行處理時(shí)主要是防止受噴面出現(xiàn)地稅、滲水和涌水等情況，所以第一步就是要采取治水措施。一般在巖壁集中出水的地方先預(yù)埋導(dǎo)水管，在初襯達(dá)到一定強(qiáng)度，地下水重新分布之后再使用注漿堵漏的方式來治水。兩種方式相結(jié)合在確?；炷帘砻鏇]有水分之后再開展作業(yè)。同時(shí)，還要使用高壓水去除受噴面的巖粉，保證圍層和噴射混凝土連接，提高其抗?jié)B的能力。

4.1.4 主要施工工藝

噴射混凝土施工的重要技術(shù)是濕噴法，具體施工操作是采噴濕機(jī)對混凝土噴射，同時(shí)加鋼筋網(wǎng)和鋼架，然后采用分層噴射的方式達(dá)到預(yù)期噴射的厚度。由于滲水部位往往出現(xiàn)在鋼架連接處，所以在施工中需要去除拱腳處的回彈料和渣土，在噴射之前需要使用高壓風(fēng)清理連接部位，然后控制好鋼架的位置。采用濕噴法進(jìn)行混凝土施工，可以使拌料均勻，水灰比得到合理的控制，這樣可以提高混凝土的密實(shí)度和抗?jié)B能力，抗壓性和均勻性也較好。

4.2 緩沖層處理

在進(jìn)行緩沖層鋪設(shè)施工的過程中，首先應(yīng)該標(biāo)出準(zhǔn)確的隧道縱向中心線，使得鋪設(shè)的緩沖層材料橫向中心線和隧道縱向中心線重合，按照從共頂部向下向兩側(cè)的順序展開鋪設(shè)。其次需要使用木螺絲等零件將鋪設(shè)材料固定在噴射混凝土上，對重點(diǎn)部位進(jìn)行加固處理。此外，在布設(shè)熱塑性塑料圓墊片的過程中，應(yīng)該按照拱頂間隔50cm、邊墻間隔100cm、底板間隔150cm的方式進(jìn)行布置。

4.3 防水板的鋪設(shè)和焊接

在進(jìn)行防水板鋪設(shè)過程中，一定要注意的是噴射混凝土凹凸表面的接縫，要盡量留出搭接的空間，采用塑料熱合機(jī)對防水膜進(jìn)行焊接時(shí)可采用反彎法來施工，能夠有效避免焊接剝離。由于防水板接縫焊接是否嚴(yán)密直接影響著防水效果，在施工過程中除了要使用恰當(dāng)?shù)臒岷蠙C(jī)，焊成雙焊縫以外，還需要采用充氣法對熱合的雙焊縫進(jìn)行嚴(yán)密性檢查，直到不產(chǎn)生氣泡之后防水板焊接工作才算完成。

4.4 初襯堵漏施工

初襯和圍巖的作用是防水，初期支護(hù)時(shí)噴射砼設(shè)計(jì)厚度為100～300mm，噴砼為C20，抗?jié)B力等級是S6，為使初期支護(hù)可以起到良好的防水效果，需要在全分化和強(qiáng)風(fēng)化的地層中的松弛圍巖中注入泥漿，從而和初期支護(hù)噴砼形成第一道防水線。采用的方法主要有堵漏劑堵漏和深孔注漿堵漏。

4.4.1 集中出水點(diǎn)的堵漏

對集中出水點(diǎn)進(jìn)行堵漏施工時(shí)主要分成兩種情況，對于水量較大但出水范圍較集中的地方應(yīng)采用堵漏劑進(jìn)行堵漏；而對于水量雖大但是出水范圍較分散或較混亂的地方，最好使用深孔注漿的方式來堵漏。

4.4.2 采用堵漏劑堵漏

在對出水量相對少的出水范圍相對集中的部位進(jìn)行堵漏時(shí)，先要對出水點(diǎn)的松軟混凝土層進(jìn)行清理，然后用紗布將該部分填塞，在水壓減少之后再根據(jù)堵漏劑使用說明進(jìn)行堵水施工。

4.4.3 使用深孔注漿堵漏

在對水量相對較大，出水范圍相對分散的部位進(jìn)行堵漏時(shí)，深孔注漿堵漏的施工流程如下：首先注漿孔的位置應(yīng)該在距離出水點(diǎn)的1m范圍內(nèi)，注漿孔的深度在2m左右。其次使用硅酸鹽水泥和水玻璃配合，注意兩者各自的濃度和配比。然后如果出水量不是很大的話需要采用緩凝劑，所使用的飲用水水文不能低于6℃，PH值在5～8之間。此外，注漿時(shí)的壓力保持在2～3MPa，注漿持續(xù)時(shí)間控制在5～6min，單個(gè)孔注漿的擴(kuò)散半徑在0.8～1.8m之間，有效擴(kuò)散半徑也要達(dá)到60cm左右。最后，在整個(gè)注漿堵漏的過程中，一定要調(diào)整好水玻璃和水泥漿的濃度，并且根據(jù)實(shí)際水量考慮要不要使用緩凝劑，從而可以調(diào)整膠結(jié)的時(shí)間。

4.5 防水層的防護(hù)

在防水層施工結(jié)束后，為保證防水效果的持續(xù)，形成初襯結(jié)構(gòu)全封閉的防水，必須要對防水層加強(qiáng)防護(hù)，否則一旦遭到外界的破壞將迅速降低防水質(zhì)量。比如在鋼筋綁扎過程中，如果該部位沒有設(shè)置保護(hù)層，比如在拱頂或者側(cè)墻部位，需要注意的是不能破壞防水層。當(dāng)開展鋼筋焊接，需要注意的是應(yīng)將周圍的防水層遮擋，目的是防止火花迸出而破壞結(jié)構(gòu)。在進(jìn)行二次襯砌混凝土澆筑時(shí)，在振搗過程中需要注意不能接觸到防水層，避免振搗棒對防水層進(jìn)行破壞。

5 結(jié)語

綜上所述，在對隧道區(qū)間初襯結(jié)構(gòu)進(jìn)行防水施工的過程中，首先要保證混凝土等材料的質(zhì)量、配合比和均勻度等，這樣才能提高噴射混凝土的抗?jié)B性能。另外，全方面防水必須要做好施工縫、鋼架保護(hù)層和巖面等的處理工作，在初襯施工時(shí)還要進(jìn)行背后水泥注漿，使得巖層和初期支護(hù)噴砼形成第一道防水線。在注漿堵漏施工中最好采取多次反復(fù)的方式，達(dá)到全封閉防水的效果。