城市地鐵暗挖隧道防水施工技術(shù)研究

隋 宇

（中鐵建大橋工程局集團(tuán)第二工程有限公司，廣東 深圳 518116）

地鐵具有運(yùn)量大、準(zhǔn)點(diǎn)、節(jié)能、環(huán)保、不會(huì)占用地面空間等優(yōu)點(diǎn)，可以有效緩解城市地面交通擁堵現(xiàn)象，提高地面交通運(yùn)行效率，因此各大城市紛紛開(kāi)始建設(shè)城市地鐵工程。目前我國(guó)已有30 多個(gè)城市已建或者在建地鐵工程。由于地鐵工程大多修建在城市人口密集區(qū)域，對(duì)周圍地面交通、管道等影響比較大，暗挖法在不挖開(kāi)地面的情況下施工，對(duì)地面交通、地下管道的干擾比較小，因此在地鐵隧道施工中廣泛應(yīng)用。地鐵隧道施工過(guò)程中，可能出現(xiàn)突水或者地下水滲透等，導(dǎo)致地面沉降等問(wèn)題，影響到地下隧道施工的安全性和可靠性。因此，采用暗挖隧道法過(guò)程中，需要做好防水措施，確保隧道施工安全性。

1 暗挖法原理和特點(diǎn)

暗挖法是隧道或者地下構(gòu)筑物施工過(guò)程中，先開(kāi)挖出相應(yīng)的空間，然后在空間內(nèi)部修筑襯砌，具體施工方式需要根據(jù)地下隧道的地質(zhì)地貌、地形、水文條件以及建筑物埋置深度。埋置比較淺的構(gòu)筑物需要從地面挖出基坑或者塹壕，修筑襯砌以后再進(jìn)行回填，這種就是明挖法。當(dāng)基坑或者塹壕挖到一定深度，則需要采用暗挖法。暗挖法是根據(jù)圍巖承載能力，采用爆破技術(shù)進(jìn)行開(kāi)挖，并形成復(fù)合式內(nèi)外兩層襯砌修建隧道的洞身，以錨桿、鋼筋網(wǎng)、混凝土噴柱以及鋼支撐結(jié)構(gòu)作為外層支護(hù)結(jié)構(gòu)，也稱為初次柔性支護(hù)，可以最大限度利用圍巖自身的承載力作為支撐，避免隧道開(kāi)挖過(guò)程中出現(xiàn)圍巖變形或者崩塌現(xiàn)象。因此，暗挖法適合隧道土層松散或者含水層地層，適合埋藏深的構(gòu)筑物。暗挖法施工過(guò)程中，必須堅(jiān)持“管超前、嚴(yán)注漿、短開(kāi)挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤測(cè)量”等原則，采用30 ～50cm 的鋼管作為超前棚頂導(dǎo)管，在導(dǎo)管內(nèi)部注入泥漿或者化學(xué)漿，形成結(jié)石體，提高圍巖自身穩(wěn)定力。每一次開(kāi)挖0.75m 左右，采用環(huán)狀開(kāi)挖方式，預(yù)留換狀內(nèi)的核心土，在核心土噴5 ～8cm的混凝土，形成拱架和鋼筋網(wǎng)，然后噴25 ～30cm 的混凝土形成初級(jí)支護(hù)結(jié)構(gòu)。暗挖法受到工程地質(zhì)和水文條件的影響比較大，施工條件非常差，工作面狹小，對(duì)地面影響比較小，如果埋置構(gòu)筑物比較淺，則可能導(dǎo)致地面沉陷，在施工過(guò)程中，產(chǎn)生大力的廢土和碎石必須及時(shí)處理，以免影響到開(kāi)挖進(jìn)度。

2 項(xiàng)目概況

深圳市城市軌道交通10 號(hào)線工程甘坑站至涼帽山站區(qū)間位于深圳市龍崗區(qū)甘坑村，起點(diǎn)位于秀峰路東南側(cè)的白砂嶺坡腳處，終點(diǎn)位于甘李二路南側(cè)的涼帽山上。區(qū)間原始地貌為丘陵，地形起伏較大，總體地勢(shì)西高東低，現(xiàn)狀地表經(jīng)人工改造后，部分地段溝谷已被填平，地面高程一般為85.74 ～174.96m。隧道左右線間距21.3 ～120.3m，埋深53.3 ～73.9m，主要穿越微風(fēng)化花崗巖和強(qiáng)風(fēng)化角巖。本區(qū)間全長(zhǎng)1080.767m，其中明挖段63.138m，其余均采用礦山法施工，左右線為單洞單線隧道，標(biāo)準(zhǔn)斷面寬度5.2m，隧道埋深13 ～105m。

3 項(xiàng)目地質(zhì)條件及水文地質(zhì)情況

場(chǎng)地揭露到的地層主要有第四系全新統(tǒng)人工填土層（Q4ml）、第四系全新統(tǒng)沖洪積層（Q4al+pl）、第四系殘積層（Qel）、燕山期（γ53）花崗巖、侏羅系（J2）角巖。

（1）地表水。場(chǎng)內(nèi)未見(jiàn)明顯地表水，但在右DK22 +565 ～右DK22+584 和 右DK22+617 ～右DK22+654段分辨各發(fā)育一條填土沖溝，溝深分別約為15m 和23m，寬約5m 和13m。兩條沖溝無(wú)常年性流水，僅雨季時(shí)匯集于此，在右DK22+793 段和右DK22+832 段附近有一小水溝，溝深約2m，水深約0.2m，雨季時(shí)稍高。

（2）地下水。場(chǎng)地地下水主要有兩種類型，一種是松散巖類孔隙水，另一類為基巖裂隙水，主要附于塊狀強(qiáng)風(fēng)化、中等風(fēng)化帶的裂隙中，略具承壓性。

4 隧道防水施工體系

根據(jù)勘查的實(shí)際情況，結(jié)合地鐵隧道施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和要求，制定了由隧道結(jié)構(gòu)自防水+接縫防水+附加防水層三位一體的防水體系。隧道結(jié)構(gòu)自防水主要通過(guò)提高混凝土抗?jié)B透能力、控制混凝土裂縫以及提高腐蝕區(qū)域的防腐蝕性能等方式。隧道的初級(jí)支護(hù)結(jié)構(gòu)采用注漿施工方式，并在初級(jí)支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)置止水帷幕，初級(jí)襯砌的防滲透能力必須達(dá)到S6，二級(jí)襯砌的埋深達(dá)到20 ～30m 時(shí)，其防水等級(jí)必須達(dá)到S10?；炷两Y(jié)構(gòu)硬化過(guò)程中，迎水面的裂縫控制在0.2mm，背水面的裂縫控制在0.3mm。腐蝕區(qū)域的混凝土結(jié)構(gòu)抗腐蝕系數(shù)必修大于0.8；施工縫、變形縫、澆筑帶以及各類接頭接縫不能滲透、滲漏現(xiàn)象；附加防水層可以抵抗35m 的水壓，并分區(qū)進(jìn)行防水設(shè)置。

5 防水施工方式

暗挖隧道采用1.5mm 厚的PVC 防水板全包柔性防水方式，暗挖結(jié)構(gòu)初級(jí)襯砌和二級(jí)襯砌采用全斷面施工方式，防水板外側(cè)設(shè)置無(wú)紡布作為緩沖層。附加防水層采用1.5mm 厚的PVC 防水板全包柔性防水方式，采用環(huán)向和縱向防水分區(qū)和注漿防水方式，環(huán)向注漿和縱向注漿的施工縫采用背貼式止水帶進(jìn)行分區(qū)，背貼式止水帶在相交的地方必須采用十字型接頭，并在每一個(gè)區(qū)域設(shè)置可以重復(fù)注漿的注漿盤管，在施工過(guò)程中，對(duì)針對(duì)局部可能出現(xiàn)滲漏的地方進(jìn)行二次襯砌和附加防水層進(jìn)行注漿防水。

5.1 混凝土結(jié)構(gòu)自防水施工技術(shù)

混凝土硬化過(guò)程中，水泥產(chǎn)生水熱化現(xiàn)象，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差應(yīng)力，引起混凝土裂縫，從而造成滲漏現(xiàn)象。因此，想要提高混凝土結(jié)構(gòu)自身的防滲漏性能，必須提高混凝土的性能，降低混凝土裂縫的發(fā)生。地鐵工程暗挖隧道的時(shí)候，采用高性能混凝土。將粉煤灰、礦渣同時(shí)摻入到混凝土材料中，可以充分利用粉煤灰和礦渣之間的耦合性，也就是充分發(fā)揮細(xì)粉煤灰的玻璃球狀效應(yīng)和礦渣之間的吸附性作用，從而配置出高性能的混凝土材料。水泥使用C30 的普通硅酸鹽水泥，水泥的總量占整個(gè)混凝土材料質(zhì)量的10%～15%，細(xì)度膜數(shù)為7.8%，初凝時(shí)間為320min。粉煤灰選擇火電廠的二級(jí)粉煤灰，礦渣使用前需要將其磨成細(xì)粉末。水為干凈的自來(lái)水。砂石骨料選擇干凈的鵝卵石和花崗巖，鵝卵石的比重為2.62%，花崗石的比重為2.67%。砂石骨料分為細(xì)骨料和粗骨料，粗骨料的級(jí)配為10 ～25mm，細(xì)骨料的級(jí)配為5 ～10mm。防水混凝土的骨料顆粒和級(jí)配比較好，吸水率低，孔隙率低于40%，含泥量小于1%。混凝土入泵塌落度控制在140±20。迎水面的鋼筋凈保護(hù)厚度大于50mm，縱向配筋率大于0.2%。混凝土澆筑的時(shí)候，采用分層對(duì)稱澆筑，混凝土從低處向高處分層連續(xù)澆筑，中間不能停止，如果有必要停止?jié)仓?，則需要縮短停止時(shí)間，如果停止時(shí)間超過(guò)45min，則必須按照施工縫進(jìn)行處理。

5.2 施工縫防水施工技術(shù)

由于地鐵工程隧道使用的混凝土結(jié)構(gòu)面積比較廣，混凝土澆筑過(guò)程中，可能產(chǎn)生施工縫、連續(xù)縫、變形縫，從而導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。因此，必須做好施工縫、變形縫的處理，以免造成滲漏。在施工過(guò)程中，施工縫盡量避開(kāi)地下水和縫隙水比較多的區(qū)域，并與變形縫結(jié)合起來(lái)。水平施工縫盡量避開(kāi)剪力和彎矩最大處，而是應(yīng)該預(yù)留在高處邊墻和仰拱相交300mm 的墻體位置，施工過(guò)程中，必須在墻體預(yù)留一定的孔洞。施工縫澆筑處理以后，需要用鋼絲刷將其表面的浮漿和雜物等清除干凈，水平施工縫澆筑前，需要先鋪設(shè)干凈的漿液，然后鋪設(shè)30 ～50mm 厚度的水泥砂漿。施工縫中間安裝3mm 厚度的鍍鋅鋼板，鍍鋅鋼板必須采用焊接方式。在地鐵隧道二襯和防水重點(diǎn)區(qū)域，必須在施工縫隙內(nèi)預(yù)埋可以重復(fù)澆筑的注漿管，并在環(huán)向施工縫設(shè)置1.2mm不銹鋼接水槽。隧道地質(zhì)條件變化比較大、結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定區(qū)域的混凝土結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生變形，因此還需要對(duì)變形縫進(jìn)行處理。變形縫設(shè)置三道各自成環(huán)的止水帶，在變形縫中部設(shè)置帶注漿管的止水帶，可以形成一道封閉的防水線，變形縫內(nèi)側(cè)采用密封膠填筑，可以起到防水作用。

5.3 附加防水層施工技術(shù)

防水層施工前，必須清除表面的污漬、碎石以及建筑垃圾，以免影響到防水層整體防水效果。同時(shí)將基層凹凸不平處進(jìn)行平整處理。穿出基層的金屬構(gòu)件必須用切割機(jī)切除并用砂漿磨平，無(wú)法切除的金屬構(gòu)件，采用混凝土或者砂漿進(jìn)行覆蓋。鋪設(shè)防水板時(shí)，必須檢查初級(jí)支護(hù)結(jié)構(gòu)的滲漏情況，并沿著襯砌方向作業(yè)，超前支護(hù)結(jié)構(gòu)做好注漿止水工作。防水卷材選擇高性能的防滲透材料，比如高聚物改性瀝青防水卷材、合成高分子防水卷材等新材料。地下防水工程施工采用熱粘法、混凝土添加防水劑、熱熔法等，提高防水工程的質(zhì)量，防止地下工程滲透。

6 結(jié)束語(yǔ)

地鐵暗挖隧道的防水施工是一項(xiàng)綜合性、系統(tǒng)性的工作，需要綜合各方面的條件，選擇合適的防水施工技術(shù)，提高地鐵隧道施工防水水平。暗挖隧道防水施工過(guò)程中，必須嚴(yán)格按照地鐵隧道防水施工標(biāo)準(zhǔn)和要求進(jìn)行施工，確保隧道施工質(zhì)量和施工安全。