地鐵施工過程中的防水技術(shù)分析

張國新

（中鐵建華南建設(shè)有限公司，廣東 廣州 511466）

0 引言

地鐵作為一種地下交通方式，其建設(shè)過程中防水工作的重要性不言而喻。地鐵線路經(jīng)過的地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜多變，地下水位高、土層含水量大等因素給防水工作帶來很大挑戰(zhàn)。因此，在地鐵施工過程中，必須采取一系列的防水關(guān)鍵技術(shù)來確保地鐵站點(diǎn)和隧道結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 地鐵施工的重要性和復(fù)雜性

地鐵施工的重要性不言而喻。

首先，地鐵作為城市交通的重要組成部分，對于緩解城市交通壓力、提高出行效率具有重要意義。

其次，地鐵施工涉及地下空間的利用，需要克服地下水、地質(zhì)條件等自然因素的制約，同時(shí)還要兼顧周邊建筑物的安全。

最后，地鐵施工還需要考慮環(huán)境保護(hù)、節(jié)能減排等問題，確保施工過程中不會給周邊環(huán)境造成不良影響。

地鐵施工的復(fù)雜性主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：一是技術(shù)難度大，需要采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)和施工技術(shù)；二是工程量大，需要投入大量的人力、物力和財(cái)力；三是安全問題突出，需要嚴(yán)格遵守安全規(guī)定，確保施工過程中不會發(fā)生安全事故；四是協(xié)調(diào)工作繁瑣，需要與多個(gè)部門進(jìn)行溝通協(xié)調(diào)，確保施工順利進(jìn)行[1]。

2 防水技術(shù)在地鐵施工中的關(guān)鍵作用

首先，防水技術(shù)在地鐵施工中起到保護(hù)地下結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵作用。地鐵隧道和站臺等地下結(jié)構(gòu)常受到地下水位、地表水滲透等因素的影響，如果不進(jìn)行有效防水處理，可能導(dǎo)致地下空間被水侵蝕，引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，損害地鐵工程的穩(wěn)定性和安全性。

具體來說，在地鐵施工過程中，需要采取各種防水措施來保護(hù)地下結(jié)構(gòu)。比如，在隧道圍巖中噴射水泥漿，在隧道壁面涂抹防水涂料，在站臺外圍設(shè)置防水墻等，這些防水措施的目的是防止地下水沿圍巖縫隙滲入隧道，或者從站臺表面滲入地下結(jié)構(gòu)。如果防水效果不好，長期大量地下水的滲入會給地鐵結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性產(chǎn)生負(fù)面影響。嚴(yán)重情況下，可能出現(xiàn)圍巖開裂、地基下陷、站臺傾斜等安全隱患。此外，水分的侵入也會腐蝕地下金屬結(jié)構(gòu)，降低地鐵運(yùn)營的安全性。

其次，防水技術(shù)對地鐵設(shè)備和電氣系統(tǒng)的保護(hù)至關(guān)重要。地鐵電氣系統(tǒng)包含牽引變壓器、開關(guān)設(shè)備、供配電系統(tǒng)、信號系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等，這些設(shè)備和線路對水分極為敏感。如果防水措施不到位，長期受潮不僅會加速設(shè)備老化，還可能導(dǎo)致絕緣性能下降、電氣腐蝕、短路故障等問題發(fā)生，嚴(yán)重危害地鐵運(yùn)營安全。若水分滲入牽引變壓器、開關(guān)設(shè)備等設(shè)備中，可能直接造成大面積停運(yùn)事故。此外，水分也可能滲入與列車運(yùn)行安全相關(guān)的信號、調(diào)度系統(tǒng)，導(dǎo)致運(yùn)營異常。因此，必須采取嚴(yán)密的防水措施，隔絕水分侵入，確保這些精密設(shè)備可以長期穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行，防止發(fā)生影響地鐵運(yùn)營的各類故障事故[2]。

最后，防水技術(shù)在地鐵施工中對保障乘客出行舒適度和安全性也起到重要作用。

如果地鐵站內(nèi)防水效果不佳，長期受潮滲水，不僅站臺、換乘通道地面會積水滑膩，還可能導(dǎo)致天花板、墻體滲水，這些情況會嚴(yán)重影響乘客的出行安全。地面濕滑容易導(dǎo)致乘客滑倒受傷；墻體滲水還可能導(dǎo)致裝飾材料脫落砸傷乘客。此外，高溫多濕的環(huán)境也會讓乘客感到極度不適。反之，如果地鐵站防水效果好，站內(nèi)環(huán)境保持干燥，不僅地面干爽整潔，還防止了滲水帶來的安全隱患，大幅度提升了乘客通行的舒適性和安全性。

3 地鐵施工過程中的防水問題

3.1 地下水的影響

首先，地下水位的高低會對防水層的施工效果產(chǎn)生影響。如果地下水位較高，防水層可能無法有效阻止水分滲透，導(dǎo)致地下水與地下結(jié)構(gòu)接觸，進(jìn)而引發(fā)滲漏問題。

其次，地下水的水質(zhì)也會對防水材料的選擇和使用產(chǎn)生影響。一些地下水可能含有腐蝕性物質(zhì)，如果防水材料不具備抗腐蝕性能，可能導(dǎo)致防水層的損壞和失效。

最后，地下水的壓力還可能對防水層的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。在地下水壓力較大的情況下，防水層可能受到擠壓而產(chǎn)生破損或變形，從而影響其防水效果。

3.2 施工過程中的滲漏問題

在地鐵隧道的施工過程中，存在地下水是一個(gè)常見的問題。由于地下水的壓力和滲透性，可能導(dǎo)致水從土壤或巖石中滲透到隧道內(nèi)部，不僅會破壞隧道結(jié)構(gòu)的完整性，還可能導(dǎo)致地面沉降、土壤流失和環(huán)境污染。此外，地鐵車站和地下設(shè)施的施工還面臨著滲漏的風(fēng)險(xiǎn)[3]。

3.3 地鐵運(yùn)營中的防水挑戰(zhàn)

首先，地鐵線路大多處于地下較深處，周邊存在大量地下水。車站及隧道結(jié)構(gòu)會受到地下水壓力的長期作用，防水系統(tǒng)易發(fā)生老化、開裂等問題，導(dǎo)致地下水滲入車站內(nèi)。

其次，道床及站臺處的防水層也可能因老化或施工質(zhì)量問題出現(xiàn)開裂、斷層等缺陷，地表滲水也會滲入并匯集，形成水患。

再次，大量乘客出入也會帶來大量水分。這些水分通過各類管線接口、疏漏的接頭以及破損處滲入，嚴(yán)重影響車站內(nèi)環(huán)境。

最后，由于地鐵系統(tǒng)內(nèi)存在諸多金屬結(jié)構(gòu)，長期受水分影響極易發(fā)生腐蝕問題，不僅影響行車安全，還降低了設(shè)施使用壽命。

4 地鐵施工防水技術(shù)體系與質(zhì)量控制要點(diǎn)

4.1 防水材料的選擇和使用

4.1.1 防水材料的種類和特性

首先，常見的防水材料包括聚合物改性瀝青、高分子聚合物、水泥砂漿等。聚合物改性瀝青具有優(yōu)異的耐候性和抗老化性能，能夠有效抵御外界環(huán)境的影響，適用于地鐵隧道的大面積防水。高分子聚合物則具有良好的柔韌性和延展性，能夠適應(yīng)地鐵隧道的變形和振動(dòng)，同時(shí)具備優(yōu)異的耐化學(xué)腐蝕性能。水泥砂漿則是一種傳統(tǒng)的防水材料，通過調(diào)整配合比和使用特殊的添加劑，可以使其具備良好的密實(shí)性和耐久性。

其次，防水材料的特性也非常重要。一是材料的耐水性，好的防水材料應(yīng)具備較高的水密性，能夠有效阻止水分滲透；二是材料的耐久性，地鐵工程需要長期使用，因此防水材料應(yīng)具備足夠的耐久性，能夠經(jīng)受住時(shí)間和自然環(huán)境的考驗(yàn)；三是材料的施工性能，地鐵施工過程中的防水工作需要快速、方便地進(jìn)行，而選擇具備良好施工性能的材料可以提高施工效率和質(zhì)量。

4.1.2 防水材料的選用原則

首先，防水材料的選擇應(yīng)考慮工程所處的地質(zhì)環(huán)境和水文地質(zhì)條件，不同地區(qū)的地質(zhì)條件存在差異，如地下水位高低、地層透水性等，需要根據(jù)具體情況選擇適用的防水材料。例如，在地下水位較高地區(qū)，應(yīng)選擇具備較高抗?jié)B性能的材料；而在有腐蝕性地下水存在的地區(qū)，應(yīng)選擇具有耐化學(xué)腐蝕性能的材料。

其次，防水材料的選擇還應(yīng)符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的要求，保證其質(zhì)量和可靠性。

最后，需要關(guān)注材料的施工性能，選擇易于施工和維護(hù)的材料，以提高施工效率和維護(hù)質(zhì)量。

4.1.3 防水材料的正確使用方法

首先，在施工前需要進(jìn)行詳細(xì)的材料準(zhǔn)備工作。根據(jù)施工圖紙和設(shè)計(jì)要求，準(zhǔn)確計(jì)算所需防水材料的用量，并進(jìn)行合理的包裝和儲存。還需要對防水材料進(jìn)行質(zhì)量檢查和驗(yàn)收，確保材料的質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

其次，不同類型的防水材料有不同的施工方法和要求，在施工過程中施工人員需要嚴(yán)格按照防水材料的正確施工方法進(jìn)行操作。例如，聚合物改性瀝青需要采用熱熔法進(jìn)行鋪設(shè)；高分子聚合物需要采用涂刷或噴涂的方式涂覆；水泥砂漿需要采用攪拌和壓實(shí)的方式進(jìn)行施工[4]。

最后，需要注意施工環(huán)境和條件對防水材料使用效果的影響。如氣溫、濕度等因素可能影響材料的黏結(jié)性和固化速度，因此在施工過程中需要控制好環(huán)境條件。另外，對于一些特殊部位或特殊要求的防水工程，可能需要采取特殊的施工措施和技術(shù)手段，以確保防水效果的實(shí)現(xiàn)。

4.2 防水設(shè)計(jì)和施工技術(shù)

4.2.1 防水設(shè)計(jì)的原則和方法

防水設(shè)計(jì)應(yīng)遵循“防、排、截、堵”的基本原則。其中，“防”是指通過選擇合適的防水材料和構(gòu)造措施，提高結(jié)構(gòu)的防水性能；“排”是指合理設(shè)置排水系統(tǒng)，確保積水可被迅速排出，避免水患的發(fā)生；“截”是指采取有效的截水措施阻止地下水或外界水源的滲透；“堵”是指修補(bǔ)和加固可能存在的滲漏點(diǎn)和薄弱環(huán)節(jié)，防止水的滲入。

防水設(shè)計(jì)方法的選擇需要綜合考慮工程的特點(diǎn)和要求。例如，在地鐵車站的設(shè)計(jì)中，需要考慮站臺、出入口、地下通道等部位的防水需求，可以采用防水層、防水涂料、防水膠帶等多種材料的綜合應(yīng)用，形成多層次的防水體系。同時(shí)，需要根據(jù)工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)情況，合理選擇防水設(shè)計(jì)方案，如采用自流平、預(yù)應(yīng)力等技術(shù)手段來增強(qiáng)防水效果。

4.2.2 防水施工的步驟和技術(shù)要求

首先，防水施工需要按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行準(zhǔn)備工作，包括對施工區(qū)域進(jìn)行清理和處理，確保表面平整、干燥，并清除雜物和油污等。同時(shí)，需要進(jìn)行材料的準(zhǔn)備和檢驗(yàn)，確保所使用的防水材料符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

其次，地鐵施工中的防水措施可以分為施工過程防水和施工后防水加固兩大類。施工過程防水主要采用Outil 模板防水和Val 卡防水技術(shù)。Outil 模板防水是在明挖支護(hù)墻外側(cè)安裝防水板，在其接縫及與支護(hù)墻的接口處進(jìn)行防水材料黏結(jié)，形成地下流體的隔離屏障。Val 卡防水則用于管片接頭或其他結(jié)構(gòu)物接縫處的防滲漏。兩者的主要目的是切斷地下水與車站內(nèi)部的聯(lián)系[5]。

明挖施工完成后，需要對結(jié)構(gòu)體表面進(jìn)行防水加固處理，稱為涂膜防水。常用材料有聚氨酯水泥涂料、SBS 瀝青乳液、氨基樹脂涂料等。這些涂料具備良好的延展性和附著力，可提升結(jié)構(gòu)體的防水性能。施工過程還需要控制表面干燥，確保涂層全面固化。在施工過程中，需要注意控制好溫度、濕度和施工速度等因素，以確保材料的黏結(jié)性和固化效果。

最后，防水施工還需要做好細(xì)部處理和接縫處理工作。細(xì)部處理包括對管道穿墻、陰陽角、地漏等部位的防水加強(qiáng)措施，如設(shè)置防水環(huán)、密封膠等；接縫處理是指對不同防水材料之間的接縫進(jìn)行封閉處理，以防止水分滲透。細(xì)部處理和接縫處理的質(zhì)量和嚴(yán)密性直接影響到防水工程的效果和耐久性。

4.3 防水質(zhì)量檢測和評估

4.3.1 防水質(zhì)量檢測的方法和標(biāo)準(zhǔn)

防水質(zhì)量檢測需要采用多種方法，包括水壓試驗(yàn)、水位觀測、滲漏探測等。水壓試驗(yàn)是通過施加一定的水壓力來測試防水層的密封性能和耐壓能力；水位觀測是通過監(jiān)測地下水位的變化來判斷防水層的效果；滲漏探測是通過使用無損檢測設(shè)備來發(fā)現(xiàn)可能存在的滲漏點(diǎn)和薄弱環(huán)節(jié)。防水質(zhì)量需要依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行評估。國家和地方相關(guān)部門均制定了一系列的防水材料和防水工程的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，如國家標(biāo)準(zhǔn)《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》（GB 50108—2008）；由北京市軌道交通建設(shè)管理有限公司于2022年8 月1 日發(fā)布，自2022 年9 月1 日起實(shí)施的《軌道交通車站工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》（QGD-006—2022）等。此類標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范對于防水材料的物理性能、防水層的厚度和密實(shí)性、接縫處理的質(zhì)量等方面都有明確的規(guī)定和要求。

4.3.2 防水質(zhì)量的評估和改進(jìn)措施

首先，防水質(zhì)量的評估需要采用多種方法進(jìn)行綜合評價(jià)。除了上文所提到的外，還可以通過現(xiàn)場檢查、抽樣檢測等方式對防水工程進(jìn)行全面評估。例如，可以對防水層進(jìn)行外觀檢查，觀察是否存在破損、起泡、開裂等問題；也可以抽取樣品進(jìn)行物理性能測試，如抗壓強(qiáng)度、耐化學(xué)腐蝕性能等。

其次，需要根據(jù)評估結(jié)果制訂相應(yīng)的防水質(zhì)量改進(jìn)方案。如果評估發(fā)現(xiàn)防水層存在質(zhì)量問題，需要及時(shí)采取修復(fù)和加固措施。例如，對于破損或起泡的防水層，可以進(jìn)行修補(bǔ)或更換；對于接縫處存在滲漏的情況，可以重新進(jìn)行密封處理。

最后，需要分析出現(xiàn)質(zhì)量問題的原因，并采取預(yù)防措施，避免類似問題的再次發(fā)生。例如，加強(qiáng)施工過程中的質(zhì)量控制，提高工人的技術(shù)水平和操作規(guī)范性，優(yōu)化防水材料的選擇和使用方法，確保其質(zhì)量和可靠性。

5 結(jié)語

地鐵施工過程中的防水技術(shù)是保障地鐵工程順利進(jìn)行和長期使用的關(guān)鍵因素之一。通過合理的前期勘察與設(shè)計(jì)、嚴(yán)格的施工工藝控制以及合適的材料選擇與應(yīng)用，可以有效解決地鐵施工過程中的防水難題，提高工程質(zhì)量和安全性。未來，隨著科技的不斷進(jìn)步和經(jīng)驗(yàn)的積累，地鐵施工防水技術(shù)將會不斷完善和發(fā)展，為城市交通事業(yè)的發(fā)展作出更大的貢獻(xiàn)。