长沙市轨道交通二号线一期工程体育公园站防水设计 成都轨道交通9号线一期工程空调

　　摘要：针对长沙地铁特殊的工程地质和水文地质环境，结合长沙地铁二号线体育公园站的混凝土结构自防水和附加防水层相结合的设计方案，对使用HDPE防水卷材的防水设计进行探讨。
　　关键词：地铁车站 防水设计 混凝土结构自防水 附加防水层HDPE卷材
　　Abstract: according to the engineering geological special changsha subway and hydrological geological environment, combined with changsha metro line 2 at sports park station of concrete structure from waterproof and additional waterproof layer of combining the design plan to use the HDPE waterproofing materials waterproof design is discussed in this paper.
　　Key words: the subway station waterproof design concrete structure from waterproof additional waterproof layer HDPE coil
　　
　　
　　中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
　　1 前言：
　　 在现代化城市中，地下轨道交通的发展日新月异，地铁车站埋深不断加深，车站结构在地铁通车运营阶段处于地下水的浸泡时，车站的防水设计和施工即成为地铁车站结构设计的重点之一。
　　2 工程概述
　　 体育公园站属于长沙市轨道交通2号线与4号线的换乘车站。2号线体育公园站车站总长180.2米，有效站台宽度为12米，为地下两层岛式车站，采用明挖顺作法施工。
　　 车站覆土厚度约3.5米，车站两端区间均为盾构区间。体育公园站场地地貌单元为浏阳河的II级阶地及剥蚀岗地残丘，总体上南高北低。受后期修筑劳动路影响，场地表现为明显的两级台地、现地面较为平整。车站范围内地层有：素填土、粉质粘土、粉细砂、残积砾砂、强风化泥质粉砂岩、中风化泥质粉砂岩。车站范围内场地水文地质条件一般；地下水类型分为上层滞水、第四系砂砾层中的孔隙潜水及基岩裂隙水三大类。
　　 1）上层滞水：赋存于填土及耕植土中，水量小，含水层分布,不连续。受大气降水和地表水补给。
　　 2)孔隙潜水：赋存于第四系堆积形成粉细砂中，含水层厚度1.40-6.20m接受大气降水和地表水补给。稳定水位为地面以下0.3～2m，为潜水,透水性强,富水性差。
　　 3)基岩裂隙水：在砾岩中普遍分布有粗砂层、中砂层，粘土胶结、手捏易散，给水钻进时呈松散状，不返水、易坍孔，未能测得稳定水位。
　　3 车站防水设计
　　3.1 车站防水设计原则
　　 1）结构防水设计应遵循"以防为主、刚柔结合、多道防线、因地制宜、综合治理"的原则。
　　 2）确立钢筋混凝土结构自防水体系，即以结构自防水为根本，施工缝、变形缝等接缝防水为重点，辅以附加防水层加强防水，并应根据长沙市当地气候条件、工程水文地质情况、结构特点、施工方法、结构型式、防水标准和使用要求、技术经济指标综合确定有效、可靠、易于施工的防水方案，以保证结构的安全、耐久性和使用要求。
　　 3）防水的设计和施工必须符合环境保护的要求，并采取相应措施。
　　 4）地下工程的防水，应采用经过试验、检测和鉴定并经实践检验质量可靠的新材料，行之有效的新技术、新工艺。
　　3.2 车站防水等级
　　 地下车站及机电设备集中区段均按一级防水等级要求设计，结构不允许出现渗水部位，结构表面无湿渍。
　　3.3 车站防水方案
　　 根据长沙市水文地质条件，并参照国内建成地铁线的成功防水经验，长沙地铁2号线的地下结构采用"结构自防水＋柔性全包防水层"的防水方案。明挖车站底板及贴壁式边墙的外防水层采用外防内贴法施工；顶板及离壁式边墙的外防水层一般具备外防外贴（涂）的施工条件。结合2号线沿线地质水文特点、气候特点，车站防水材料选型方案为：
　　 车站防水卷材选型分类表
　　
　　
　　
　　 具体防水构造设计见图所示：
　　
　　
　　
　　 图二
　　3.4 车站结构自防水体系―防水混凝土技术要求及结构耐久性措施
　　 地铁车站结构防水体系以结构自防水为根本。车站顶、底板、边墙等与土壤或水直接接触的构件均采用防水抗裂混凝土，最低强度等级不小于C35并应满足对应环境类别及强度等级要求，设计抗渗等级为P8。结构构件迎水面钢筋保护层厚度不应小于50mm，裂缝宽度不得大于0.2mm，并不得贯通。
　　 防水抗裂混凝土原材料及配合比的具体要求：
　　 1）防水混凝土水泥品种宜采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥，采用其他品种水泥时应经试验确定；混凝土拌和时，严禁使用温度大于60°C的水泥。不得使用过期或者受潮结块的水泥，并不得将不同品种或强度等级的水泥混合使用。
　　 2）防水混凝土选用矿物掺合料时，粉煤灰的级别应为 I级，烧失量不应大于5%，用量宜为凝胶材料总量的20%～30%，当水胶比小于0.45时，粉煤灰用量可适当提高。
　　 3）防水混凝土可根据工程需要掺入减水剂、防水剂、密实剂、引气剂、复合型外加剂及水泥基渗透结晶型材料，其品种和用量应经试验确定。
　　 4）防水混凝土中各类材料的总碱量（Na2O当量）不得大于3kg/m3；氯离子含量不应超过胶凝材料总量的0.1％。
　　 5）防水混凝土的配合比，凝胶材料用量总用量不宜小于320kg/m3，在满足混凝土抗渗等级、强度等级和耐久性条件下，水泥用量不宜小于260kg/m3，砂率宜为35%～40%，泵送时可增至45%。灰砂比宜为1：1.5～1：2.5。水胶比不得大于0.50，有侵蚀性介质时水胶比不宜大于0.45。
　　 为保证混凝土结构自防水的效果，还须在施工过程中注意以下事项：
　　 1）防水混凝土施工前应做好降排水工作，不得在有积水的环境中浇筑混凝土。应分层连续浇筑，分层厚度不得大于500mm。
　　 2）宜优先采用钢模板，高温季节应尽量降低混凝土的入模温度（不宜超过30°C），入模混凝土的塌落度不宜超过160mm。
　　 3）防水混凝土拌合物在运输后如出现离析，必须进行二次搅拌。当坍落度损失后不能满足施工要求时，应加入原水胶比的水泥浆或掺加同品种的减水剂进行搅拌，严禁直接加水。
　　 4）厚度大于800mm的明挖法车站的底板（含底梁）、暗挖车站的底梁和顶梁；厚度大于500mm（含500mm）的车站的侧墙和顶板（或拱部衬砌），必须按照大体积混凝土考虑，采取混凝土缓凝措施。
　　 5）大体积防水混凝土的施工，宜选用水化热低和凝结时间长的水泥。宜掺入减水剂、缓凝剂等外加剂和粉煤灰、磨细矿渣粉等掺和料。入模温度不应大于30°C。混凝土中心温度与表面温度的差值不应大于25°C，表面温度与大气温度的差值不应大于20°C，温降梯度不得大于3°C/d。
　　 6）明挖法车站底板、中楼板和顶板，混凝土浇筑完毕后，在混凝土终凝前应进行二次抹压并进行覆盖，边抹压边覆盖；最后一次抹压时，应采取“边掀开、边抹压、边覆盖”的措施，覆盖材料应与混凝土表面密贴。
　　 7）混凝土强度未达到1.2MPa前，不得在其上安装模板及支架，严禁堆放重物。
　　 8）防水混凝土结构内部设置的各种钢筋或绑扎铁丝，不得接触模板。用于固定模板的螺栓必须穿过混凝土结构时，可采用工具式螺栓或螺栓加堵头，螺栓上应加焊方形止水环。拆模后应将留下的凹槽用密封材料封堵密实，并应用聚合物水泥砂浆抹平。
　　 9）明挖法车站底板、中楼板和顶板的混凝土，宜进行覆盖并洒水方式养护，车站顶板宜采用蓄水养护。其他构件养护时间不得少于14d。
　　 3.5 车站节点防水设计
　　 结构自防水的前提是控制有害裂缝的产生，关键要解决钢筋混凝土硬化过程中及其温度变化所产生的收缩变形，故需根据地铁车站自身特点合理设置施工缝，变形缝，后浇带等措施，以有效控制温度收缩产生有害裂缝。
　　 1）施工缝
　　 体育公园站施工缝的防水根据不同的部位采用了不同的做法：
　　 a ：重点部位如车站与出入口通道接口部位施工缝、车站与区间接口部位施工缝、车站与通风道接口部位施工缝、盾构洞口后浇环梁两侧施工缝、所有与既有结构接口部位的施工缝（新老结构接口部位）。此类施工缝均采用双道遇水膨胀止水胶，并预埋注浆管的方法进行防水处理。
　　 b ：车站迎水面结构施工缝等部位，均采用迎水面设防水卷材加强层，中部采用钢板橡胶（丁基橡胶）腻子止水带，新旧混凝土结合面涂的界面处理剂(水泥基渗透结晶型专用混凝土施工缝涂刷材料)进行防水处理。
　　 c ：车站楼板施工缝等非迎水面结构施工缝均采用遇水膨胀止水胶进行防水处理，止水胶的断面尺寸为10×20mm。
　　 2）变形缝
　　 体育公园站在车站、通道、风道的结构突变处，非盾构区间与车站结合部位，通道、风道与车站主体的结合部位等部位设置了变形缝。变形缝部位采用迎水面设防水卷材加强层和外贴式止水带，中部采用中埋式止水带，缝内充填防水嵌缝材料等措施进行防水处理。
　　
　　
　　
　　 顶板变形缝防水构造 侧墙变形缝防水构造
　　 3）后浇带
　　 体育公园站后浇带设置纵向间距约40～60米，带宽为1000mm，沿底板、侧墙及顶板环行均设置。后浇带混凝土的强度等级、抗渗等级均应高于两侧混凝土，采用补偿收缩混凝土。后浇带防水做法均采用预埋注浆管和设置单道止水胶的方法进行加强。
　　 4）抗拔桩、穿墙管件等特殊节点防水构造
　　
　　
　　
　　 穿墙管件防水构造抗拔桩防水构造
　　4 结语
　　 1）体育公园站施工期间经历了冬季、雨季的考验，主体结构不渗不漏，结合了工点实际情况，因地制宜选择了防水方案。说明本防水设计是成功的。
　　 2）防水材料的选型：根据长沙地铁2号线沿线地质水文特点、气候特点，底板、侧墙防水层选用HDPE高分子自粘胶膜防水卷材，顶板防水层选用单组分聚氨酯涂料。HDPE单面自粘防水卷材具有独特的优势，在体育公园站的成功实施，为相似车站提供了较好的防水解决方案。
　　 3）车站主体结构施工质量控制问题：体育公园站采用围护桩的围护形式，施作侧墙防水层时须对围护桩进行找平处理，为保证HDPE高分子自粘胶膜防水卷材铺设的平整，故应保证围护结构垂直度的偏差在合理范围内，保证防水找平层的施作，满足防水层铺设的平整度要求。
　　 结构本身混凝土自防水的施工质量，主体结构施工应严格按照设计图纸要求进行，保证主体结构混凝土的密实性、抗渗性、抗裂性、防腐性和耐久性，有效的控制结构混凝土裂缝的产生。
　　 4）结构施工缝、变形缝以及车站与区间结合部位是防水的薄弱环节，施工时应引起高度重视，采取相应的补强措施，保证防水质量。
　　 长沙地铁二号线体育公园站防水设计方案的成功实施为类似工程的设计、施工积累了可贵的设计经验。
　　
　　
　　
　　
　　 参考文献
　　[1]中华人民共和国住房和城乡建设部．地下工程防水技术规范（GB50108-2008）．北京：中国计划出版社，20
　　
　　注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。

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