明挖現(xiàn)澆隧道防水體系實(shí)施簡(jiǎn)析

宋子鵬

（中交三航局第二工程有限公司，上海 200122）

引言

隧道工程防水質(zhì)量問題會(huì)導(dǎo)致隧道滲水、漏水，影響工程外觀質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)甚至影響使用功能和耐久性，對(duì)工程使用和后期維護(hù)產(chǎn)生諸多不利影響。近年來在我國(guó)城市化建設(shè)和交通建設(shè)過程中，興建了大量的地下工程，如城市地鐵、下穿河底隧道、海底隧道等。在許多工程案例中，如地鐵或隧道的滲水、漏水，大都因?yàn)榉浪w系失效或部分失效導(dǎo)致。因此，地下工程的防水問題已經(jīng)成為工程技術(shù)人員需要重點(diǎn)關(guān)注的問題。

南嶺路隧道為下穿明挖隧道，總體防水等級(jí)為二級(jí)。本文通過對(duì)南嶺路下穿隧道防水體系的研究，闡明了明挖隧道防水的設(shè)計(jì)和施工要點(diǎn)，并對(duì)施工效果進(jìn)行了總結(jié)，供類似工程參考。

1 工程概述

南嶺路下穿主河涌設(shè)置南嶺路隧道全長(zhǎng)660 m。下穿隧道布置采用擋土墻段、U 型槽敞口段、箱型框架暗埋段的型式（圖1）。其中起點(diǎn)擋土墻長(zhǎng)20 m，起點(diǎn)側(cè)U 槽敞口段長(zhǎng)150 m，中間暗埋段長(zhǎng)345 m，終點(diǎn)U 槽敞口段長(zhǎng)125 m，終點(diǎn)側(cè)擋土墻長(zhǎng)20 m。隧道寬27.8～29.8 m，隧道主體結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆法施工。

圖1 南嶺路隧道結(jié)構(gòu)示意圖

南嶺路隧道防水設(shè)計(jì)采用了多道防線共同作用的綜合防水體系，由內(nèi)至外采用混凝土結(jié)構(gòu)自防水、伸縮縫（施工縫）防水、外包防水卷材和噴涂聚脲防水涂料，形成完整的防水體系，確保了隧道的防水效果。

圖2 南嶺路隧道防水體系圖

2 結(jié)構(gòu)自防水

2.1 防水施工

隧道主體結(jié)構(gòu)混凝土采用海工高性能混凝土，強(qiáng)度等級(jí)為C45，混凝土抗?jié)B等級(jí)P8。依靠結(jié)構(gòu)混凝土自身的抗?jié)B性和密實(shí)性進(jìn)行防水是隧道防水的根本，對(duì)防水起著至關(guān)重要的作用。因此，應(yīng)從結(jié)構(gòu)混凝土的配合比和現(xiàn)場(chǎng)的施工工藝進(jìn)行嚴(yán)格控制，確?；炷恋氖┕べ|(zhì)量。

根據(jù)隧道自防水的設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計(jì)，要求混凝土滿足強(qiáng)度、抗?jié)B性能，且最大限度減少混凝土裂縫的產(chǎn)生，確保防水性能。

隧道主體結(jié)構(gòu)用C45 混凝土配合比[1]見表1。其中，膠凝材料用量470 kg/m3，水膠比0.33，表觀密度2 386 kg/m3，砂率40 %；減水劑采用高性能減水劑，其摻量為1.2 %。為減少混凝土裂縫的產(chǎn)生，混凝土摻入抗裂劑，經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證后摻量為28 kg/m3。

表1 混凝土配合比

采用上述配合比混凝土性能試驗(yàn)結(jié)果如下，從下表可以看出，混凝土各項(xiàng)性能滿足要求。

表2 混凝土性能測(cè)試結(jié)果

現(xiàn)場(chǎng)試配時(shí)，利用攪拌站2 m3的攪拌機(jī)進(jìn)行試拌，試拌方量為1 m3。拌好的混凝土保水性好、粘聚性以及流動(dòng)性良好，坍落度和擴(kuò)展度滿足設(shè)計(jì)以及現(xiàn)場(chǎng)施工要求。

2.2 混凝土施工質(zhì)量保證

1）加強(qiáng)混凝土振搗

混凝土下料后及時(shí)振搗，振搗時(shí)應(yīng)快插慢拔。快插，迅速地將振搗器垂直沒入混凝土中，短時(shí)間內(nèi)達(dá)到最深點(diǎn)，防止頂部混凝土先被振搗密實(shí)，導(dǎo)致上下部分混凝土分層離析；慢拔：以一定速率慢慢垂直提拔，以便在振搗器后方不產(chǎn)生殘留孔穴；頂板底板澆筑時(shí)采用梅花形振搗，振搗棒靠近底膜，使底部氣泡排除，在預(yù)埋件、模板陰陽角處加強(qiáng)振搗。

2）澆筑墻體，頂板等部位時(shí)，對(duì)于混凝土下落高度超過2 m 的部位應(yīng)設(shè)置溜槽或串筒，防止混凝土下落過程中離析。

3）防止冷縫的產(chǎn)生

混凝土澆筑時(shí)進(jìn)行分層分段澆筑，分層厚度不大于300 mm，分段長(zhǎng)度根據(jù)澆筑能力一般為10 m 左右，避免間隔時(shí)間過久形成冷縫，降低混凝土的抗?jié)B性。

4）做好混凝土養(yǎng)護(hù)[2]

混凝土二次收面完成后立即覆蓋塑料薄膜進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，常溫天氣塑料薄膜上覆蓋土工布，不間斷灑水養(yǎng)護(hù)。氣溫較高時(shí)，可覆水養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于14 天。

3 隧道外防水

隧道底板底部及側(cè)墻迎水面采用外包防水卷材，防水卷材采用P 類防水卷材（即預(yù)鋪式高分子自粘膠膜防水卷材）。此類防水卷材能在混凝土固化過程中和結(jié)構(gòu)混凝土粘結(jié)成一體，起到較好的防水效果。

3.1 施工流程

混凝土面清理→測(cè)量放線→防水卷材鋪設(shè)→驗(yàn)收

3.2 防水施工

1）混凝土面清理

鋪設(shè)防水卷材前，對(duì)于隧道底部可澆筑一層C15 素混凝土墊層，對(duì)于側(cè)面可采用掛網(wǎng)噴砼等措施進(jìn)行找平，確?；嫫秸麩o雜物，防止?jié)仓炷吝^程中防水卷材產(chǎn)生過大變形撕裂，影響防水效果。

2）測(cè)量放線

根據(jù)結(jié)構(gòu)物的尺寸定出卷材鋪設(shè)的邊線，并做好標(biāo)記，以便計(jì)算出卷材的預(yù)鋪尺寸，并保證卷材的搭接長(zhǎng)度。

3）防水卷材鋪設(shè)[3]

圖3 防水卷材鋪設(shè)

防水卷材施工時(shí)，應(yīng)確保卷材的搭接質(zhì)量，卷材縱橫向分別采用自粘搭接和雙面膠帶搭接。自粘搭接時(shí)重疊長(zhǎng)度不小于7.5 cm，雙面膠帶搭接長(zhǎng)度不小于8 cm。搭接施工時(shí)，應(yīng)注意搭接縫平整、密實(shí)、無氣泡。

圖4 防水卷材縱向搭接示意圖

4）驗(yàn)收

防水卷材必須經(jīng)驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行下步工序。防水卷材鋪設(shè)應(yīng)平整、搭接牢固、無破損，并應(yīng)采取保護(hù)措施。

5）防水卷材的保護(hù)

防水卷材鋪設(shè)采用后退法施工，減少工人在已鋪好的卷材上進(jìn)行操作。在防水卷材上進(jìn)行鋼筋綁扎作業(yè)時(shí)，應(yīng)采取措施防止破壞防水卷材，鋼筋放置在卷材上應(yīng)下墊方木；進(jìn)行鋼筋焊接作業(yè)時(shí)應(yīng)用濕毛巾遮擋防水卷材，避免燒穿防水層?；炷翝仓皯?yīng)對(duì)防水層進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)破損及時(shí)修補(bǔ)。

4 變形縫、施工縫防水

4.1 止水結(jié)構(gòu)

頂板、底版節(jié)段變形縫及側(cè)墻變形縫止水結(jié)構(gòu)如圖5-圖8 所示。

圖6 底板變形縫防水示意圖

圖7 側(cè)墻變形縫防水示意圖

圖8 敞口段側(cè)墻頂部變形縫防水示意圖

4.2 變形縫、施工縫防水處理

變形縫中部設(shè)置寬度為300～350 mm 鋼邊橡膠止水帶防水，轉(zhuǎn)彎半徑≥200 mm，鋼邊橡膠止水帶兜繞成環(huán)，止水帶的鋼邊兩端應(yīng)設(shè)置預(yù)埋注漿管；

橫向垂直施工縫中部采用鋼邊橡膠止水帶防水，靠結(jié)構(gòu)內(nèi)壁四分之一厚度處設(shè)置遇水膨脹止水膠，同時(shí)施工縫應(yīng)鑿毛處理，并涂刷水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料；

縱向水平施工縫中部采用自粘丁基橡膠鋼板止水帶防水，靠結(jié)構(gòu)內(nèi)壁四分之一厚度處設(shè)置遇水膨脹止水膠，同時(shí)施工縫應(yīng)鑿毛處理，并涂刷水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料；

外包防水卷材與背貼式橡膠止水帶應(yīng)進(jìn)行粘結(jié)，防水卷材、背貼式止水帶與基層的粘結(jié)必須采用以防水卷材及背貼式止水帶均相容的粘結(jié)劑；

轉(zhuǎn)角及特殊地方要增設(shè)1～2 道加強(qiáng)防水卷材；

變形縫位置應(yīng)設(shè)置卷材、涂料加強(qiáng)層，卷材、涂料加強(qiáng)層均指與原防水層同材質(zhì)、同厚度的防水材料，卷材加強(qiáng)層與原防水卷材之間增設(shè)一道丁基橡膠自粘膠帶；

施工縫位置按施工實(shí)際情況考慮，施工縫與墻體上預(yù)留的孔洞邊緣距離不宜小于300 mm；

鋪設(shè)止水膠時(shí)，應(yīng)在止水膠表面完全硬化后，方可澆筑下一段混凝土。在澆筑下一次混凝土?xí)r，應(yīng)采取弱振搗，避免振搗棒直接碰到止水膠；

隧道的底板和側(cè)墻在節(jié)段與節(jié)段之間的變形縫處迎水面采用外包式橡膠止水帶防水，頂板變形縫采用低模量聚氨酯密封膠嵌縫。

敞口段變形縫中設(shè)置的鋼邊止水帶在側(cè)墻頂部以下采用膩?zhàn)有团蛎浵鹉z塊包裹其端頭。在澆筑混凝土前，以厚度為10 mm 的膩?zhàn)有团蛎浵鹉z塊包裹止水帶端頭截面。

5 防水涂料

本隧道結(jié)構(gòu)底面和側(cè)墻迎水面設(shè)置外貼式防水層。其中頂板及放坡開挖施工的側(cè)墻采用噴涂聚脲防水涂料，厚度為1.5 mm。

噴涂聚脲防水涂料施工主要有混凝土基面處理和聚脲防水層施工兩個(gè)步驟。

5.1 基層表面的處理

1）基層的打磨、除塵和修補(bǔ)。

防水涂料施工前因進(jìn)行混凝土面的檢查，混凝土表面應(yīng)光潔、平整，無污染，不符合要求時(shí)應(yīng)進(jìn)行打磨或修補(bǔ)。

2）基層的干燥。

混凝土面應(yīng)盡量干燥，含水量越低越有利于涂料和混凝土的粘結(jié)。

3）基層的防污染。

在防水涂料施工前，應(yīng)采取防護(hù)措施防止混凝土面遭受粉塵或油污的污染。

4）孔洞修補(bǔ)

噴涂防水涂料前混凝土表面的氣泡、孔洞必須進(jìn)行修補(bǔ)，氣泡、孔洞的修補(bǔ)采用嵌縫材料。

5）涂覆底涂料

選用與噴涂聚脲防水涂料相容性好的底涂料，底涂料施工采用涂刷或滾刷等方式，底涂料厚度應(yīng)均勻無漏刷，厚度不超過20 微米。底涂料干燥后，方可進(jìn)行聚脲防水層噴涂。

5.2 聚脲防水層施工

聚脲防水層在基層處理劑涂刷完成且表面干燥后實(shí)施。防水層施工時(shí)不得在強(qiáng)風(fēng)下進(jìn)行，風(fēng)速過大難以進(jìn)行噴涂作業(yè)，造成少噴或漏噴。

圖9 防水層噴涂施工作業(yè)流程圖[4]

聚脲防水涂層的施工要點(diǎn)如下：

1）防水涂料噴涂前應(yīng)預(yù)熱管道，達(dá)到規(guī)定的溫度后，方可進(jìn)行噴涂作業(yè)。

2）在噴涂施工前應(yīng)檢查甲組分和乙組分物料是否正常，乙組分(B 料桶)中一般均含有顏填料，故其為密度較大的組分，長(zhǎng)期靜置容易出現(xiàn)分層，因此在噴涂作業(yè)前應(yīng)用專用的攪拌器充分?jǐn)嚢?0 min 以上。

3）考慮到噴涂聚脲作業(yè)受現(xiàn)場(chǎng)條件和操作人員等諸多因素的影響很大，為確保工程質(zhì)量，在每日大規(guī)模施工前應(yīng)進(jìn)行試噴，由技術(shù)人員對(duì)試噴效果進(jìn)行檢查，確定各項(xiàng)工藝參數(shù)后，方可進(jìn)行大規(guī)模施工。

4）噴涂施工時(shí)，噴嘴應(yīng)垂直于混凝土面，噴涂移動(dòng)速度要緩慢均勻。

5）噴涂施工應(yīng)先細(xì)部后整體、先下后上、先邊角后中間，噴涂應(yīng)連續(xù)施工，一次多遍，縱橫交叉，直至達(dá)到設(shè)計(jì)要求的厚度。兩次噴涂作業(yè)面之間的搭接寬度不應(yīng)小于15 cm。

6）應(yīng)按設(shè)計(jì)要求先做好工程細(xì)部構(gòu)造處理后，方可進(jìn)行大面積的噴涂，如對(duì)于邊角等細(xì)部部位則應(yīng)預(yù)先噴涂增強(qiáng)層，其涂層厚度約0.5 mm,寬度約30 cm,然后進(jìn)行大面積噴涂。

7）噴涂厚度應(yīng)均勻，噴涂下一涂層要覆蓋上一道涂層的50 %，噴涂多遍時(shí)，兩遍之間要交叉噴涂，確保厚度均勻，同時(shí)在施工過程中，應(yīng)隨時(shí)檢測(cè)涂層的厚度。

8）兩次噴涂時(shí)間的間隔不得超出廠家規(guī)定的復(fù)涂時(shí)間，否則應(yīng)在前一次涂層的表面涂刷一層層間處理劑。

6 結(jié)語

南嶺路隧道通過抗?jié)B混凝土、伸縮縫防水、外包防水層形成一套完整的防水體系。目前隧道已基本完工，經(jīng)效果檢查，隧道防水效果良好，滿足設(shè)計(jì)二級(jí)防水要求。本文所述防水體系可供類似工程參考。