复合式衬砌的防水技术在北京地铁呼家楼车站的应用

　　闫小南

　　北京创源市政建设工程有限公司

　　摘 要：北京地铁呼家楼车站应用了复合式衬砌的方法进行防水施工，该施工技术采用400g/㎡土工布缓冲层和2mm厚ECB塑料防水板作为隔水层，操作方便，防水效果好，能够很好地解决车站后期渗漏，加快了施工进度，保证了防水质量，具有推广价值。

　　关键词：复合式衬砌防水 防水隔离层 土工布缓冲层 ECB塑料防水板 结构自防水特殊部位防水

　　随着国民经济的发展，城市建设的日益繁荣，城市交通的紧张状况也就日益严重，城市地下铁路建设在我国正快速发展，北京、上海、天津、广州、深圳等城市已拥有地铁，沈阳、哈尔滨等城市也即将开始修建城市地铁。我国大城市多在沿海或沿江河地区，地下水位高，因此做好地下工程防水施工，提供防水质量，做到不渗不漏十分重要，呼家楼站是北京地铁十号线的中间站，是一座结构设计独特、技术难度较大的地铁站，车站位于东三环与朝阳北路交叉路口，呈南北走向，结构为分离岛式车站。另与规划的东西走向的M6线在本站成“十字换乘关系”。车站长120m，共设5个出入口。车站防水等级为一级，结构不允许出现渗水，内衬表面不得有湿渍。车站风井结构防水等级为二级，顶部不允许滴漏，其它不允许漏水，结构表面可有少量湿渍，总湿渍面积不应大于总防水面积的6/1000;任意100m2防水面积上的湿渍不超过4处，单个湿渍的最大面积不大于0.2m2。呼家楼车站主体结构防水设计遵循“以防为主，刚柔相济，多道防线，因地制宜，综合治理”的原则，采用复合式衬砌防水。

　　一、地铁工程防水存在的主要问题

　　1.1防水材料问题

　　地下工程常用防水材料有涂料类和卷材两种，由于地铁车站为一级防水，防水质量要求高，涂料类防水材料在结构初支基面不平整、不干净，潮湿或灰尘较大的情况下施工，和基面容易形成两层皮，无法保证防水效果，因此地铁防水施工通常采用卷材类防水材料。目前北京地铁施工中普遍采用复合式衬砌防水，它由缓冲层与防水板组成，外包在车站二次衬砌结构外侧，形成闭合封闭体，起到隔水作用。

　　1.2结构自防水问题

　　由于车站采用C30、P10现浇钢筋混凝土结构，混凝土标号高、抗渗等级高，造成单位体积混凝土的水泥用量多，从而使水化热高，混凝土的收缩量加大，致使混凝土产生裂缝，削弱的混凝土的自防水能力。另一方面，在车站高直边墙、拱部混凝土浇注过程中难以振捣，导致混凝土不密实，如拱顶封口只能靠泵送压力压入混凝土填充，密实度难以保证，容易形成渗漏孔隙。混凝土的配合比、和易性、入模温度及供应的及时性等因素影响混凝土质量，处理不当也会使混凝土不密实，产生缝隙，造成后期渗漏。

　　1.3变形缝、施工缝、穿墙管等部位防水问题变形缝、施工缝、穿墙管等部位是地下工程防水的薄弱环节，处理不当极易产生渗漏水，尤其是穿墙管，防水处理不当容易把地下水引进结构内。

　　二、呼家楼车站防水施工方法

　　呼家楼车站采用复合式衬砌防水，即由初期支护、防水隔离层、二次衬砌构成3道防水防线。其中防水层不仅起防水作用，在整体结构中

　　还起到隔离初期支护喷射混凝土与二次衬砌模筑混凝土，防止二衬混凝土开裂。由于二次衬砌混凝土在浇注完成硬化过程中，混凝土内部存在收缩应力、温度应力，混凝土在收缩过程中与外侧喷射混凝土产生摩擦，由于喷射混凝土表面粗糙，约束其变形，产生拉应力，容易致使二衬混凝土开裂，因此在初支喷射混凝土与二衬混凝土之间设置表面光滑的防水层，可以大大减小拉应力的产生，有效的保护二衬混凝土的防水质量。

　　2.1防水隔离层

　　目前北京地铁工程使用的防水材料有LDPE膜、EVA膜、PVC板、ECB板。经已有工程检验LDPE膜、EVA膜较薄(0.8mm)，抗刺穿能力弱，二衬钢筋施工过程中容易破坏;PVC板在热熔焊接时产生有毒气体，危害人体健康，且焊接质量不易保证，现已较少使用。ECB板在抗拉、断裂延伸率、就抗刺穿性能上均优于前者，新建工程已广泛使用。呼家楼车站外包防水层材料选用400g/㎡土工布缓冲层和2mm厚ECB塑料防水板组成，其耐老化，耐细菌腐蚀，易操作且焊接时无毒气，适宜在潮湿基面上施工，施工采用无钉铺设工艺。如下图2-1防水板铺设方法

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　　2.1.1基面要求

　　⑴、铺设防水板的基面表面应无明流水，否则应进行初支背后注浆或表面刚性封堵处理，待基层表面无明水时，再施做下道工序。

　　⑵、铺设防水板的基面应平整;处理方法可采用喷射混凝土或砂浆抹面的方法，一般宜采用水泥砂浆抹面的处理方法，处理后的基面应满

　　足：D/L≤1/8;D为相邻两凸面间凹进去的最大深度，L为相邻两凹凸间的最小距离。

　　⑶、基面不得有尖锐的毛刺部位、不得有铁管、钢筋、铁丝等凸出物存在，否则应从根部进行凿除，然后在凿除部位采用1：2.5的水泥砂浆进行覆盖处理。

　　⑷、变形缝两侧各50cm范围内的基面全部采用1：2.5的水泥砂浆找平，以便于背帖式止水带的安装，从而保证防水分区的效果。

　　⑸、 当仰拱初衬表面水量较大时，为避免积水将铺设完成的防水板浮起，宜在仰拱初衬表面设置临时排水沟

　　2.1.2土工布缓冲层铺设及塑料垫片固定400g/㎡土工布具有一定的密实度和柔软性，在铺设缓冲层时，基层表面应平整无明水，用L≥32mm射钉将塑料垫片钉在土工布上固定缓冲层，缓冲层应分段铺设长度根据施工现场安排而定。塑料垫片的排列从上而下，拱顶间距为50cm，两侧边墙间距为80cm~100cm，底板间距为150cm~200cm，呈梅花状布置。

　　⑴、土工布搭接5cm，搭接边用热风焊枪点粘焊接或射钉固定，间隔30~50cm。

　　⑵、缓冲层铺贴方向，无一定要求，但一定要铺贴平整，以便为ECB防水层创造平整的基面，从而获得平整的防水层。用的塑料圆垫片的布设位置须根据砼基面状况而定。只要可能，就选择基底面的低处来作固定点，以免防水层在此处绷紧吊空，浇筑二衬混凝土时弄破。钉子应被埋在垫圈的凹槽内，而不致与防水卷材接触破坏防水层。

　　2.1.3 ECB卷材铺设

　　顶、底纵梁背后的ECB防水板卷材宜采用纵向铺设的方法，以减少T形接缝，尽量避免十字接缝。铺设时，一般予留出大于400mm余量，当浇注二次砼时，卷材不致被拉破、拉裂。

　　⑴、当用特制电烙铁或热风枪将ECB焊在塑料园垫片上时，位置要对准，不得用力过大和时间过长，以免破坏防水层;焊接应牢固可靠，避免防水板脱落。

　　⑵、防水板之间接缝采用双焊缝进行热熔焊接，搭接宽度10cm。焊接完毕后采用检漏器进行充气检测，充气压力为0.25Mpa，保持该压力不少于5分钟，允许压力下降20%。如压力持续下降，应查出漏气部位并对漏气部位进行全面的手工补焊。

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　　⑶、卷材间用热熔焊机自动焊接时，要随时注意将接缝处的一侧卷材定位，以免错位后造成防水层被拉过紧，出现防水层鼓胀造成不平整，或形成单焊缝。在施工过程中，尽量避免手工焊接，部分接缝无条件用热熔焊机焊接时再采用手工焊接，手工焊道上应再补加一道宽度不小于7cm的加强层。

　　⑷、所有防水板甩茬预留长度均应超过预留搭接钢筋顶端不小于40cm，以便下一次防水板铺设搭接。

　　2.1.4 施工注意事项

　　⑴、施工过程中不得穿带钉子的鞋在防水板上走动。

　　⑵、钢筋绑扎过程中防止钢筋端头刺破防水层，钢筋焊接时应在防水板与钢筋之间用石棉布进行隔离，防止焊接烧伤防水板。

　　⑶、混凝土浇注时严禁振捣棒接触防水板。

　　⑷、施工过程必须加强对防水板的检查，发现破损要做好标记，及时进行修补。

　　2.2衬砌结构自防水

　　呼家楼车站二次衬砌采用C30、P10防水混凝土施工，迎水面钢筋保护层厚度不小于50mm。在浇注过程中严格施工，鉴于结构拱顶不易浇注密实，每隔4～5m埋设一道二衬背后注浆管，对二衬背后于防水板之间进行注浆填充。

　　2.3 施工缝、变形缝、穿墙管防水

　　2.3.1 施工缝

　　根据车站混凝土浇注顺序，施工缝有环向和纵向两种。在施工过程中采取嵌缝胶和预埋注浆管的方法进行防水。

　　a. 遇水膨胀嵌缝胶应具有缓胀性能，属不定型产品，挤出后固化成型，成型后的宽度为15～20mm，高度为8~10mm，采用专用注胶器均匀挤出粘结在施工缝表面，粘贴部位为结构中线两侧各10cm位置。

　　b. 粘贴嵌缝胶的施工缝表面需要先凿毛，将疏松、起皮、浮灰等凿除并清理干净，使施工缝表面坚实、基本平整、干燥、无污物。

　　c. 嵌缝胶粘贴完毕后，应避免施工过程中遇水，否则提前膨胀后会导致嵌缝胶的止水能力下降。

　　d. 注浆管采用专用扣件固定在施工缝表面结构中线上，固定间距一般控制在40～50cm之间，沿施工缝通长设置。注浆管采用搭接法进行连接，有效搭接长度不小于2cm(即出浆段的有效搭接长度)。

　　e. 注浆管每隔4～5m间距引出一根注浆导管，利用注浆导管进行注浆，使浆液从注浆管孔隙内均匀渗出，填充两道嵌缝胶范围内的空隙，达到止水的目的。注浆导管的开孔部位应做好临时封堵，避免浇筑混凝土时杂物进入堵塞导管。

　　f. 注浆导管应在结构内的钢筋内穿行一段距离后再引出结构表面，引出位置应距施工缝不小于20cm间距。不必直接穿过背水面嵌缝胶直接引出。以免影响嵌缝胶的防水密封效果。见下图

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　　2.3.1变形缝

　　呼家楼车站变形缝的处理方法如下：结构变形缝采用30～35cm宽中埋式注浆PVC止水带、30～35cm宽的背贴式止水带进行防水处理，同时在顶拱、侧墙结构内表面预留凹槽，设置镀锌钢板接水盒。底板和侧墙变形缝两侧的结构厚度不同时，此时需要将变形缝两侧的结构做等厚度处理，在距变形缝不小于30cm以外的部位再进行变断面处理，这样不但利于柔性防水层的铺设质量，而且可设置背贴式止水带，确保了变形缝部位的防水效果。

　　⑴、 中埋式注浆止水带施工要求

　　a. 中埋式注浆止水带可采用合成树脂类PVC止水带，止水带的宽度30～35cm。

　　b. 注浆止水带采用热熔对接法连接，同时应保证对接部位注浆管的畅通。对接部位的抗拉强度应不小于母材强度的80%，要求对接部位接缝严密、不透水。

　　c. 注浆止水带的注浆导管引出间距6～8m，引出位置以便于后期注浆操作为主。注浆导管应进行临时封堵，避免后期施工过程中异物进入堵塞注浆管。

　　d . 注浆导管宜在结构内穿行一段距离后再引出， 即注浆导管引出位置应距变形缝30～40cm。

　　e. 施工缝钢边橡胶止水带在变形缝止水带的侧面应断开，保证其端头与注浆止水带侧面贴住，然后在钢边橡胶止水带的端头缠绕一圈10×30mm的膨润土橡胶遇水膨胀止水条。

　　⑵、 背贴式止水带施工要求

　　a. 背贴式止水带采用宽度为30～35cm宽的塑料止水带。

　　b. 塑料止水带采用热熔对接焊接接头，接头部位的拉伸强度不小于母材强度的80%。

　　c . 为保证背贴式止水带与混凝土咬合密实，在止水带两侧齿条之间设置注浆花管。

　　三、施工中监理工程师应控制的要点

　　3.1检查基层的处理

　　① 铺设防水板的基面要无明水流，否则进行初支背后的注浆或表面刚性封堵处理，待基面上无明水流后才能进行下道工序。

　　② 铺设防水板的基面应平整，铺设防水板前要对基面进行找平处理，处理方法可采用喷射混凝土或砂浆抹面的方法，一般宜采用水泥砂浆抹面的处理方法。处理后的基面应满足如下条件：D/L≤1/8

　　D：相临两凸面间凹进去的深度;

　　L：相临两凸面间的最短距离;

　　③ 基面上不得有尖锐的毛刺部位，特别是喷射混凝土表面经常出现较大的尖锐的石子等硬物，要凿除干净或用1：2.5的水泥砂浆圆顺覆盖处理，避免浇筑混土时刺破防水板。

　　④ 基面上不得有铁管、钢筋、铁丝等凸出物存在，否则应从根部割除，并在割除部位用水泥砂浆圆顺覆盖处理。

　　⑤ 变形缝两侧各50cm范围内的基面应全部采用1：2.5水泥砂浆找平，便于背贴式止水带的安装以及保证分区效果。

　　⑥ 当仰拱初衬表面水量较大时，为避免积水将铺设完成的防水板浮起，宜在仰拱初衬表面设置临时排水沟。

　　⑦ 迎水面结构裂缝的宽度不得大于0.2mm，背水面不得大于0.3mm，且不得出现贯通裂缝。

　　3.2检查缓冲层的铺设

　　① 铺设防水板前先铺设缓冲层，缓冲层材料采用单位重量为400g/m2 的短纤土工布;用水泥钉或膨胀螺栓和与防水板相配套的圆垫片将缓冲层固定在基面上，固定点之间呈正梅花形布设，侧墙上的固定间距为80~100cm;顶拱上的固定间距为50cm;仰拱上的防水板固定间距为1.0～1.5m;仰拱与侧墙连接部位的固定间距要适当加密至50cm左右，基面凹处应布设圆垫片固定，以免防水层在此处绷紧吊空，浇筑二衬混凝土时弄破。

　　② 缓冲层采用搭接法连接，搭接宽度5cm，搭接缝可采用点粘法进行焊接，缓冲层铺设时尽量与基面密贴，不得拉得过紧或出现过大的皱褶，以免影响防水板的铺设。

　　3.3检查2mm厚ECB塑料防水板的铺设防水板铺设质量标准 ：

　　① 固定点间距：固定点间距应符合设计要求。固定点之间呈梅花形布设， 间距为：拱顶5 0 0～8 0 0 m m;边墙8 0 0～1 0 0 0 m m;底板1500～2000mm。

　　② 与基面密贴：在拱部用手托起塑料板，各处均应与基面密贴，不密贴处小于10%。

　　③ 焊接质量：防水板焊缝宽度≮20mm，搭接宽度≮100mm，焊接应平顺、无波纹，无焊焦、烧糊或夹层;进行充气检查时，充气压力为0.25Mpa，稳定时间5min，允许压力下降20%。防水板质量检查方法：防水板的质量检查可采用表5-1所示的检查方法。