地鐵復(fù)八線工程防水技術(shù)

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北京地鐵復(fù)八線工程是北京地鐵一號(hào)線的中段，西起復(fù)興門，東至八王墳，全長(zhǎng)12．7km。其中地下線10余km，地面線近2km。該工程地下線處在永定河沖、洪積扇脊部地帶，為第四紀(jì)地層，工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件很差，圍巖自穩(wěn)能力差，極易坍塌變形，屬I類圍巖。在第四紀(jì)地層中蘊(yùn)藏著3層地下水，即上層滯水、潛水和承壓水。大部分區(qū)間隧道及車站置于潛水和承壓水中，這不僅要求結(jié)構(gòu)永久防水做到滴水不漏，而且要解決好施工期間治水問(wèn) 題，做到無(wú)水施工，否則工程難以進(jìn)行。因此，研究解決好該工程的永久防水與施工治水是確保工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和運(yùn)營(yíng)安全、及施工順利進(jìn)行的關(guān)鍵。根據(jù)《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》，確定防水標(biāo)準(zhǔn)如下：車站及機(jī)電設(shè)備集中地段按1級(jí)，不允許滲水，圍巖結(jié)構(gòu)無(wú)濕漬；區(qū)間 隧道按2級(jí)，不允許漏水，圍護(hù)結(jié)構(gòu)可有少量的濕漬。 
    1．北京地鐵復(fù)八線工程防治水原則 
    （1）總原則是以防為主，多道設(shè)防、剛?cè)峤Y(jié)合、綜合整治。 
    （2）對(duì)區(qū)間隧道及車站采用復(fù)合式襯砌，除做好防水層施工外，強(qiáng)調(diào)做好二次襯砌模注混凝土自防水，抗?jié)B等級(jí)不得小于S8。 
    （3）對(duì)變形縫、施工縫、穿墻管等特殊部位要采取多種加強(qiáng)措施。 
    （4）選用的防水材料及措施，要具有良好的物理性能及耐酸堿特性，要使防水層具有連續(xù)整體密封性。 
    （5）本著對(duì)“迷流”采用“防、排”結(jié)合的原則，做到防水與防“迷流”一體化設(shè)計(jì)和施工。 
    （6）做到在無(wú)水條件下進(jìn)行開挖、支護(hù)和襯砌施工，本著簡(jiǎn)便易行、效果顯著、造價(jià)低等因素選擇實(shí)踐應(yīng)用證明有效的治水方法。當(dāng)采用降水方案時(shí)，應(yīng)考慮采取措施保護(hù)地下水資源。 
    2．北京地鐵復(fù)八線工程防治水方法 
    該工程區(qū)間隧道采用淺埋暗挖修建，新建8座車站則根據(jù)所處地理位置分別采用了暗挖、蓋挖、明挖等不同的方法，但對(duì)于防治水來(lái)說(shuō)卻有許多共同點(diǎn)：淺埋暗挖法修建的區(qū)間隧道及車站與蓋挖逆作法、明挖順作法修建的車站底板與邊墻皆采用復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)，頂板采用外包防水層。復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)除采用噴射混凝土加格柵或樁加噴射混凝土墻、地下連續(xù)墻作為初期支護(hù)外，皆遵循剛?cè)峤Y(jié)合的原則，二次襯砌采用模注防水混凝土，抗?jié)B等級(jí)S8。在隧道與車站施工全過(guò)程中都要采取治水措施，才能保證施工順利進(jìn)行。 
    2．1 施工期間治水措施 
    2．1．1 降排水與回灌方法 
    降水與回灌結(jié)合的具體作法：沿隧道或車站結(jié)構(gòu)兩側(cè)施設(shè)抽水淺井和回灌深井，按比例將淺層地下水抽出，經(jīng)水質(zhì)化驗(yàn)，如合格，則灌入40m以下的深部含水層中。這樣既可保護(hù)水資源，減少水資源浪費(fèi)，還可保證隧道與車站無(wú)水施工、地面建筑物及地下管線的穩(wěn)定。例如，天安門東站采用了這種方法，雖然地下水位較高，但十幾個(gè)作業(yè)面均保證無(wú)水施工，效果顯著，為提前完工創(chuàng)造了有利條件。目前，這種方法已在地鐵復(fù)八線工程中全面推廣應(yīng)用。 
    2．1．2 地下連續(xù)墻阻截水方法 
    地下連續(xù)墻作為開挖期間的止水、圍護(hù)結(jié)構(gòu)，同時(shí)又可作為永久結(jié)構(gòu)的一部分，主要作用在于阻截上層滯水及潛水，基坑內(nèi)積水用水泵抽排。在大北窯車站、熱電廠站施工中采用厚O．6m、深約22m、C30鋼筋混凝土地下連續(xù)墻，有效阻截廠地下水及流砂，給施工創(chuàng)造了較好的條件。 
    2．1．3 其他方法 
    洞內(nèi)仆點(diǎn)與排水結(jié)合的方法，以及在洞底設(shè)無(wú)砂混凝土管引流水到集水坑明排水方法。也在該工程中予以應(yīng)用，取得了較好的效果。但這種方法對(duì)水資源會(huì)造成浪費(fèi)。 
    2．2 永久放水方法 
    2．2．1　復(fù)合式襯砌防水層材料的選擇 
    區(qū)間隧道設(shè)汁力復(fù)合式襯砌，由初期支護(hù)、防水層、二次襯砌模注混凝土構(gòu)成。初期支護(hù)為鋼筋格柵加鋼筋網(wǎng)加噴射混凝土，厚O．25一o．30m。防水層由緩沖層和防水板(膜)組成。二次襯砌為模注防水混凝土，抗?jié)B等級(jí)S8。
    緩沖層選用較柔軟且具有相當(dāng)強(qiáng)度的片材，以克服噴射混凝土粗糙凹凸不平的基面對(duì)防水板(膜)的損傷。防水板(膜)除具有不透水性外，還應(yīng)具有在二次襯砌灌注混凝土?xí)r承受機(jī)械作用下不致?lián)p傷的性能，具有耐久性良好、接縫處嚴(yán)密且操作簡(jiǎn)便的特點(diǎn)。根據(jù)以上要求，選用防水層材料如下： 
    緩沖層選用聚乙烯(PE)泡沫塑料墊襯，厚度4±0．5mm；幅寬l 200±50mm；表觀密度45±5kg／m3；拉伸強(qiáng)度＞0．4MPa；斷裂延伸率＞100％。 
    防水板(膜)選用以下三種材料：①LDPE膜(即低密度聚乙烯膜，俗稱高壓聚乙烯)。其特點(diǎn)是拉伸強(qiáng)度、延伸率較大，比較柔軟，易于施工，在所應(yīng)用塑料防水片材中價(jià)格最低，且電絕緣性好，耐酸堿，燃燒速度比EVA快，不耐陽(yáng)光照射，故在地下工程中較廣使用。區(qū)間隧道防水選用其厚度為0．8mm。②EVA膜(即乙烯—醋酸乙烯共聚物膜)。其特點(diǎn)是拉伸強(qiáng)度、延伸率大，比重小；柔軟性突出，易于鋪設(shè)；電絕緣性及耐酸堿性能良好，適宜用于復(fù)合式襯砌防水層。③ECB板，系乙烯—醋酸乙烯與瀝青共聚物合成，厚度一般為1．0一2．0mm。其特點(diǎn)是拉伸強(qiáng)度、延伸率大，耐氣候性好，使用溫度范圍為一30一十12O℃，耐久性好，不易老化，不僅“可用于地下建筑，也可用于屋面。由于具有一定的抗穿刺能力，因而用于二次襯砌模注混凝土?xí)r效果更好。 
    目前，北京地鐵所有的LDPE膜(厚0．8mm)、EVA膜(厚0．8mm)、ECB板(厚1．2mm)性能指標(biāo)如表1所示。 
    2．2．2　區(qū)間隧道防水 
    區(qū)間隧道采用鋼筋格柵加鋼筋網(wǎng)加噴射混凝土作初期支護(hù)。噴射混凝土厚0．3m，然后作防水層，最后施作二次襯砌模注C20防水混凝土厚0．25m。 
    2．2．3　地鐵車站防水 
    （1）西單站為復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)。拱頂及邊墻初期支護(hù)完成后施作l道防水砂漿(摻加BR防水劑)，再在其上施作焦油聚氨酯涂膜膠，底部鋪設(shè)氯化聚乙烯橡膠防水卷材。二次襯砌為模注防水鋼筋混凝土，抗?jié)B等級(jí)S8，混凝土中摻加了具有復(fù)合膨脹性能的外加劑。 
    （2）天安門西站亦為復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)。初期支護(hù)完成后，鋪設(shè)緩沖層一—PE泡沫塑料墊襯(厚4mm)，然后來(lái)用熱合工藝鋪設(shè)EVA膜(厚0．8mm)，待防水層作完后，立即澆注防水鋼筋混凝土，混凝土中摻加FS—I型多功能防水劑。 
    （3）王府井車站、東單站的防水基本同于天安門西站的作法。 
    （4）天安門東站、水安里站及大北窯站均用蓋挖逆作法修建。頂板覆土層厚＜2m，乃受地表水及上層滯水影響。為使防水可靠，頂板防水鋼筋混凝土灌筑完畢后，在其上涂聚合物水泥漿2道，然后用20mm厚防水水泥砂漿作為找平層，再在其上鋪設(shè)防水卷材和細(xì)石混凝土保護(hù)層。防水卷材用兩種：天安門東站、大北窯站選用1．2mm厚丁基橡膠防水卷材，施作2層；水安里站采用了2層各4mm厚的SBS改性瀝青防水卷材。 
    （5）熱電廠站為地下連續(xù)墻支護(hù)明挖順作法修建，采用復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)，但連續(xù)墻與內(nèi)襯模注混凝土間不用柔性防水片材，而采用水泥防水漿；頂板施作丁基橡膠防水卷材；底板鋪設(shè)2層各3mm厚SBS改性瀝青防水卷材。 
    2．2．4 加強(qiáng)對(duì)結(jié)構(gòu)變形縫、施工縫的處理 
    根據(jù)地鐵工程特點(diǎn)，為使變形縫滿足密封防水、適應(yīng)變形、施工方便等要求，采用復(fù)合型橡膠止水帶，即在變形縫部位，現(xiàn)澆混凝土中間埋入橡膠止水帶，然后在縫內(nèi)側(cè)用雙組分聚硫橡膠嵌縫，最后在預(yù)留槽內(nèi)嵌入聚氨酪涂膜膠和遇水膨脹橡膠復(fù)合在一起的止水條，即氯丁橡膠和遇水膨脹橡膠復(fù)合形成止水條，寬30mm，厚l0mm。 
    2．2．5 防水效果初析 
    該工程目前正在緊張施工。西單站東折返線工程于l 992年lO月完工并交付使用，熱電廠站及水安里車站主體土建結(jié)構(gòu)分別于1994年底和1995年3月相繼完成。天安門東站主體土建結(jié)構(gòu)于l 995年底完成。已完工車站及區(qū)間隧道的防水效果初析如下：①?gòu)?fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)防水層不宜采用涂料類材料。由于隧道內(nèi)初期支護(hù)(即使涂了找平防水砂漿)基面不平整，并且有浮灰及潮濕，涂料防水層附著力差，形成兩層皮。在使用機(jī)械或人工涂刷日寸都有薄不均現(xiàn)象，質(zhì)量難以保證。如西單站采用焦油聚氨酪，部分位置防水效果不理想。②復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)防水，采用塑料防水片材效果較好，其光滑的表面能有效地減少初期支護(hù)的混凝土表面凹凸不平對(duì)二次襯砌混凝土的約束力，避免二次襯砌混凝土產(chǎn)生裂縫。如西單站東折返線隧道采用LDPE膜(厚0．65mm)作為防水層，效果甚好，未發(fā)生滲漏。③地下連續(xù)墻支護(hù)明挖順作法修建車站，連續(xù)墻與內(nèi)襯混凝土的防水作法值得深入研究。