沈阳地铁1、2号线工程防水设计

地铁与隧道防水 浼阳地铁1～2号线工程防水设计 李红旺 (北京城建设计研究总院有限责任公司，北京100037) 摘要：从设计角度对比了沈阳地铁l、2号线工程的防水情况， 从地铁防水等级、混凝土自防水、防水材料选用、细部构造防 水设计等方面提出了建议。 关键词：地铁工程；混凝土自防水；防水材料；细部构造 文章编号：1007--497X(2010)一20-0028-06 中图分类号：U231；TU761．1+1 文献标识码：B WaterproofingdesignofShenyangSubway,Line1&2／／Li Hongwang Abstract：Thisarticlecompareswaterproofingtechnologyof ShenyangSubway。Linelto2fromdesigningpointofview．It putsforwardsuggestionsforwaterproofinggraderequirementsof subwayproject,concreteself-waterproofing,waterproofing materialselection，waterproofingdesignofdetails，etc． Keywords：subwayproject；concreteself-waterproofing； waterproofingmaterial；detail 随着国家经济的稳步增长，城市人口及车辆急剧 增加，原有城市道路已满足不了日益增长的出行需 求，由此带来城市的交通拥堵问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 。为解决交通困难， 近年来国内各大城市纷纷开始修建地铁，希望通过地 铁能解决城市出行难的问题。而地铁的防水关系到 地铁结构的百年大计，防水设计起着至关重要的作 用。如果地铁防水设计存在先天不足，则施工后更易 形成渗漏水问题。现笔者从设计角度出发，介绍沈阳 地铁l、2号线工程的防水设计。 l工程概况 沈阳地铁1号线西起张士站，东至黎明文化宫； 地铁2号线北起松山路站，南至上深沟站。两条线各 长约22km，在青年大街站十字换乘，于2006年一 2007年先后开工。沈阳地区地下水径流条件良好，含 水层渗透性强，一般在50～110m／d之间，水力坡度为 1．o％∥2．‰，土质以砂层、砾砂层为主。根据岩土工 程勘察 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 可知，拟建工程场区的地下水对混凝土结 构无腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋无腐蚀性， 对钢结构具有弱腐蚀性。 沈阳地铁防水设计的流程为：工程概况调查-÷确 定防水等级标准’+确定防水体系_÷确定混凝土自防 水_+确定柔性外包防水(不同工法、材料比选、不同标 段)_确定细部节点防水(施工缝、变形缝、接口、穿墙 管)-+变更、总结。 2防水设计 沈阳地铁地下车站及机电设备集中区段的防水 等级为一级，不允许渗水，结构表面无湿渍。区间隧 道及区间连接通道等附属的隧道结构的防水等级为 二级，顶部不允许滴漏，其他部位不允许漏水，结构表 面可有少量湿渍，总湿渍面积不大于总防水面积的 2‰，任意100m2防水面积上的湿渍不得超过3处， 单个湿渍的最大面积不大于0．2m2。 武汉、苏州、重庆等城市规定“风道、风井的防水 等级为二级”，沈阳地铁设防标准与其不同。笔者认 为，一方面不好判断地下车站风道、风井部位是否集 中了机电设备，另一方面由于该部位的自防水要求、 柔性外包防水材料要求及细部构造要求均与车站主 万方数据 地铁与隧道防水 体结构相同，并且，很有可能风道、风井部位的防水施 工是与车站主体结构同时进行的，相同的做法人为划 分为两种防水等级有些生硬。因此，根据工程的实际 情况将该部位按防水等级一级来对待更为合理。 3防水体系 沈阳地铁防水体系以结构自防水为根本，采取措 施控制结构混凝土裂缝的开展，增加混凝土的抗渗性 能，并且以变形缝、施工缝等接缝防水为重点，辅以柔 性外包防水层加强防水。如表1所示。 表1沈阳地铁防水体系 防水体系 要求 结构埋深为O．20111时，一级设防要求抗渗 混凝土抗 等级为PIO，二级设防要求抗渗等级为P8 渗等级 结构埋深为20～30m时，抗渗等级为PiO； 结构自防水 结构埋深≥30m时。抗渗等级为P12 迎水面≤O．2mill，背水面≤O．3mill，且无贯 裂缝控制 穿裂缝 耐腐蚀要 有侵蚀性区段，混凝土抗侵蚀系数满足相 求 应 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 附加柔性防 明暗挖结构；全包防水 水层 接缝和节点 阴阳角、施工缝、变形缝、穿墙管、桩头、主体结构与附 属结构接头、车站与区间接头等变断面、接缝、接口部 防水 位需进行加强防水处理 分区、注浆 采用靼料类防水板施T的地下结构，应采取防水层表 面注浆系统，选择的浆液类别视渗漏情况而定。同时在 系统 整个地下结构变形缝位置设置分区系统 4混凝土自防水要求 4．1抗渗等级 混凝土自防水是地下工程防水的根本，此观点早 有定论。按照GB50108—2008(地下工程防水技术规 范》的要求，混凝土抗渗等级不小于P6的才能用于 地下工程。而地铁结构的使用年限要求为100年，一 般情况下，国内的地铁工程混凝土抗渗等级要求均不 小于P8。沈阳地铁l、2号线工程中，混凝土抗渗等级 在一级设防要求下定为P10。就目前国内来看，该要 求仅与北京地铁工程相同，国内大部分城市依然采用 P8的做法，然后随埋深的增加，按照埋深具体划分抗 渗等级。 地铁工程一级设防要求下混凝土抗渗等级定为 P10也是合理的，理由如下： 1)地铁工程不同于普通地下工程，其使用寿命为 100年，混凝土抗渗性能的提高对应着混凝土密实程 度更好，其对地铁工程的耐久性有着显著的提高。 2)就C30混凝土而言，混凝土通过采用双掺技 术，通过添加聚羧酸高效减水剂及优质膨胀剂等，抗 渗等级达到PIO无技术难题，相应造价上也几乎无 增加。 3)地铁工程采用的混凝土多为预拌混凝土，质量 控制良好，随着混凝土技术的进步，混凝土配制已远 不是以前的现场人工配制，P8等级已经是预拌混凝 土的底线。 4．2混凝土裂缝控制 完整的混凝土本身可以作为刚性防水层，当混凝 土出现大于0．2nlnl的裂缝时，混凝土渗透性大幅增 加。因此确定混凝土抗渗等级后，如何控制混凝土裂 缝的开展成为关键。 混凝土裂缝主要形成于混凝土成型早期，待混凝 土养护28d后，除受力裂缝之外，基本不会再产生新 的裂缝。为减少混凝土早期裂缝，国内地铁混凝土一 般采用双掺技术、降低水胶比、添加优质膨胀剂、添加 优质聚羧酸减水剂、添加PP纤维等措施。 沈阳地铁1、2号线工程对混凝土裂缝的控制主 要采取以下措施： 1)为减少混凝土早期水化热，防水混凝土中可单 独或同时掺入一定数量的粉煤灰和磨细矿渣粉，粉煤 灰的级别为二级或二级以上，磨细矿渣等级为$95 级。单独掺入磨细矿渣时，掺量为水泥胶凝材料总量 的30％-40％，每m3混凝土中粉煤灰、硅酸盐水泥的 掺量需经试配试验优选确定。 2)为减少早期开裂和温度收缩裂缝，应限制水泥 的用量，控制水胶比，即：水／(水泥+掺合料)≤0．45， 同时需满足结构专业相关要求。 3)在保证结构安全、耐久的前提下，在混凝土中 万方数据 地铁与隧道防水 函自自蝴自女‰鹕＆蛾_妇Ⅻ№鳓t涵自鳓溯豳黼戮醚粼勰豁黼辐凝嘲鞠豳囝疆瞄黼翻隧秘豳嘲黼翰嘲鞠翻黼嘲赣鳓鞠黼鞠辔嘲鳞麓鳓秘嬲黼缀麓豳濑鼢霸澍鞠麓溯獭黧自§隧 添加适量的膨胀防水剂(添加量根据厂方对该产品的 推荐用量，通过试验验证后确定)，膨胀防水剂应达到 膨胀剂～级品指标，补偿收缩率应达到1．5x10-4～3．Ox 104，使混凝土具有补偿收缩、抗裂防渗的效果，同时 不影响混凝土的施工性能。 目前国内对于混凝土是否添加膨胀剂有两种不 同意见，有认为添加后能对裂缝产生控制，也有认为 添加后开裂更严重的。采纳前者观点的包括沈阳、天 津、武汉、青岛、杭州等城市；采纳后者观点的包括苏 州、上海、北京新建地铁、重庆、宁波等。由于膨胀剂 市场较乱，部分城市已禁止添加混凝土多功能复合型 膨胀剂、氧化钙类混凝土膨胀剂。但笔者认为，补偿 收缩混凝土无疑是一个从源头上减少混凝土早期裂 缝的手段，还是可以应用的。如果单纯以添加减水剂、 降低水胶比来减少混凝土早期水化热，方法未免单 一。由此可能会带来浇筑混凝土的其他一些问题。 4)充分的振捣是混凝土密实的基本条件，因此规 定：混凝土搅拌应均匀，入泵塌落度宜控制在14+2 em，出厂塌落度与入模塌落度差值应小于3cm。 5)为减少温度应力，严格控制混凝土的人模温 度，夏季高温季节施工时，应尽量利用夜间施工。混 凝土的内外温差及表面温度与大气温度差值均不大 于25℃。 6)由于采用双掺技术，混凝土的水化反应时间延 长，因此对混凝土的养护提出了更高的要求：保水养 护时间应为10d，混凝土的整个养护时间应不少于 14d。 以上为减少混凝土早期裂缝的主要措施，当然也 可采用其他如添加PP纤维等方法，但是采用这些方 法可能会受到价格方面的制约。 5防水材料的选择 5．1地铁l号线工程 沈阳地铁1号线工程外包柔性防水层参照早期 天津地铁l号线工程，除明挖法结构顶板部位采用单 组分聚氨酯防水涂料外，全线以沈阳站为分界，起点 到沈阳站采用PVC塑料防水板进行防水，青年大街 站到终点采用ECB塑料防水板进行防水，且不区分 明挖、暗挖做法。塑料防水板的厚度一级设防要求时 为2．0mm，二级设防要求时为1．5mm。 塑料防水板用作暗挖结构中可充分发挥材料的 优点： 1)高强度、高延伸率，采用无钉孔铺设、双焊缝焊 接工艺，理论上防水效果极好。 2)配合无纺布铺设，对基面平整度要求不高。在 暗挖结构中易于固定，铺设方便。 但是塑料防水板用在明挖法结构中，其缺点非常 明显，因此国内地铁工程中极少将其用于明挖法结 构。其缺点如下： 1)容易出现窜水问题。塑料防水板防水层相当于 为地下结构穿了一件“雨衣”，当这件“雨衣”有孔洞 时，由于材料本身与后浇混凝土之间几乎无粘结力， 水会进入防水层与主体结构之间。因此长期处于地 下水环境中的主体结构相当于还是在水中，地下工程 的渗水量与这件“雨衣”的孔洞多少以及孔洞与主体 混凝土结构裂缝之间的距离有关。 2)塑料防水板与单组分聚氨酯的相容性不高，其 搭接部位密闭性不好，很容易开裂。 3)沈阳地区地下为高渗透性砂土，很容易窜水， 因此，在明挖法结构中采用这种设计需特别注意，要 按照要求施工。 5．2地铁2号线工程 沈阳地铁2号线工程外包柔性防水层的材料与 目前国内大多数城市地铁选用的材料相同。暗挖结 构选用塑料防水板类材料，明挖结构选用预铺式防水 卷材。以青年大街站为界(与1号线十字换乘)，一部 分选用合成高分子预铺防水卷材，另一部分选用改性 沥青聚酯胎基预铺防水卷材。由于当时无此类材料 行业标准，设计中对该类材料胎基指标用相关行业标 准代替，自粘层指标用冷自粘卷材标准代替。 预铺防水卷材用于明挖法结构有以下优势： 万方数据 地铁与隧道防水 I)不窜水，其自粘层与后浇的混凝土粘结力极 强。当柔性防水层有缺陷孔洞时，不会因为该孔洞的 存在而使水窜流到其他地方。 2)可充分发挥复合材料的优势。预铺式卷材本身 既能粘结，又能发挥其胎基的优点，可保证材料有足 够的强度和延伸性能，充分适应结构的变形。 当然预铺防水卷材也有一定的不足，如：国产预 铺式卷材自粘层的可暴露时间较短。地铁工程工期 较长，防水层经常会遇到长时间暴露的情况，自粘层 在此情况下粘结力会快速降低。因此施工过程中需 尽量迟地撕掉隔离膜，并注意施工过程中对防水层进 行保护。总之，预铺防水卷材用于明挖法结构是较为 合理的。 2号线工程中，对于半明挖、半暗挖的结构，其明 挖部分采用了天然钠基膨润土防水毯。设计指标中 已规定防水毯中天然纳基膨润土净含量要求不小于 5．5kg／m2，同时要求其无纺布一面需覆膜处理。不覆 膜的膨润土防水毯无法满足地铁工程工期长的要求， 易造成膨润土颗粒的流失。由于在后期施工过程中 对膨润土防水毯的物性指标控制未能严格要求，影响 了使用效果，因此在后续的2号线北沿线工程中没有 采用。 6细部节点处理 地铁防水设计在确定混凝土抗渗要求、选择柔性 防水材料后，形成了一个宏观上的防水设计。在此基 础上需进一步细化，对易渗漏的部位进行加强处理。 渗漏水的形成一般有以下原因： 1)混凝土薄弱，例如施工缝、穿墙管部位。此部位 混凝土在浇筑密实的情况下是没有裂缝的，但是由于 施工环境、施工技术等原因，施工缝表面清理困难，同 时混凝土浇筑时振捣困难，混凝土浇筑完毕后可能会 形成缝隙。 2)防水材料受力。变形缝部位由于缝两侧混凝土 的变形，使该部位防水材料产生一定的应力，最终防 水材料断裂或与混凝土脱离而形成渗漏水。 3)防水材料过渡不可靠。如侧墙与顶板部位不同 防水材料的过渡，由于材料相容性不好，一段时间后 导致防水材料脱开形成窜水。 4)不恰当的防水构造。如变形缝部位选用非中孔 型止水带，造成止水带抗变形能力降低，最后断裂形 成渗漏水。 细部构造是整体防水设计中需加强考虑的方面。 地铁防水设计中需注意的细部节点一般包括：施工 缝、变形缝、穿墙管、桩头等。 6．1施工缝节点 沈阳地铁l号线施工缝防水设计比较复杂，以明 挖车站为例主要有以下几种情况。 I)环向施工缝：侧墙、底板部位采用外贴式止水 带+注浆管+止水条进行防水处理。此构造较为复杂， 由于防水层采用塑料防水板，施工缝部位设置外贴式 止水带既能作为施工缝一道防线又能对防水层进行 分区。加上施工缝表面的界面处理，施工缝加强处理 达到4处之多。顶板部位由于无法设置外贴式止水 带，采用双道止水条+注浆管进行防水处理。图l一2 为环向施工缝防水构造示意图。 70凰撅僦t{釉该 纸胎油毡隔离层 2．5厚聚勋额孵泐水屋 70厚细石混凝七保护层 纸胎油毡隔离层 2．5厚聚氨酯涂膜防水层 聚酯布增强层 1．o厚聚氨酯涂膜防水加强层 现浇防水混凝土结构顶板 一It／ ／；a。业乐条20×lo<／缸兰兰影／ ’7一，弛 ／ll’．j《I：缝涂莉 、■，二f14／彳界面处理剂．—1。／t1，‘。注浆导管 圈l顶板环向施工缝防水构造 2)纵向施工缝：采用外贴式止水带+中埋式钢边 橡胶止水带进行防水处理。图3为纵向施工缝防水 构造示意图。 3)特殊部位：洞口、主体与附属结构接口部位施 万方数据 地铁与隧道防水 初衬混凝土 图2侧墙、底板环向施工缝防水构造 _ <馐4／ ＼毖d 袈 ’ J ／J ’／：、卢 中一I’胆 施]：缝需 界面剂 橡胶止水带 图3纵向施工缝防水构造 工缝采用双道止水条+注浆管进行防水处理。图4为 洞口施工缝防水构造示意图。 剂 图4洞口施工缝防水构造 沈阳地铁2号线施工缝防水设计较简单，主要有 以下几种情况。 I)环纵向施工缝：采用止水胶+注浆管进行防水 处理，且注浆管靠近背水面。这样设计的优点是如果 施工缝部位浇筑的混凝土是密实的，没有形成缝隙， 则注浆管不需要注浆，其缺点是注浆液渗透范围是靠 近背水面的，注浆是一种安全储备。国内地铁也有采 用注浆管靠近迎水面的，这种情况下注浆是主要防 线，注浆液渗透范围靠近迎水面，无论是否渗漏均必 须要进行注浆处理，否则注浆管会成为渗水通道。笔 者认为除非是易于渗漏水部位，否则预留注浆管作为 一种储备措施更为理想，日后维修也方便。图5为顶 板施工缝防水构造。 一素土分层同填夯实 一纸胎油毡隔离层 一70J渐混凝土保护层一2．5厚聚氯酯涂膜畦f水层 一纸胎油毡隔离层 -聚酯布增强层 一2_5厚夥招渐弗黝水层1．0厚聚氯酯涂膜陟‘水加i -现浇混凝土结构顶板 现浇混凝土结构顶1反 ● ． ● d● ’a—L一： ● y ．／乍4z06．，，7。200．；／‘， 8砂^，／a≠L Q t／∥j瓢 斟 施工缝．／ 0 图5顶板施工缝防水构造 2)特殊部位：洞口、主体与附属结构接口部位施 工缝采用双道止水胶+注浆管进行防水处理。图6_-7 分别为一般部位和特殊部位的防水构造示意图。 管+止水胶 图6一般部位施工缝防水构造 对比l、2号线施工缝防水构造，可以看出： 1)2号线施工缝做法简单，施工缝易于处理，而l 号线施工缝的构造较为复杂。 2)2号线采用止水胶而不是止水条，因为目前止 水条市场较为混乱，基面固定不可靠，容易失效。 3)施工缝防水价格方面虽然止水胶价格要高于 万方数据 地铁与隧道防水 徽‰搦-壤辫端溅》然?mj镰《罐搿≯秘飘谤燃j吃以b蠢瓣糍嘲㈣㈣辫麓爹g㈣鳓釜缀积；．皆潮黔然潮徽麟渤弼黼黼溅婚黼渺蛾。缸“一删¨n一。髂 水 管+止水胶 图7特殊部位施工缝防水构造 止水条，但总体构造简单，总价格较低。 4)2号线施工缝环纵向交叉部位处理简单，l号 线则需要进行一定的处理。 6．2变形缝节点 变形缝防水设计与目前全国地铁防水设计基本 一致，均采用中孔型外贴式止水带+中孔型钢边橡胶 止水带+背水面采用聚硫密封胶嵌缝处理。明挖结构 顶板部位由于无法设置外贴式止水带，采用聚硫密封 胶嵌缝，与侧墙部位外贴式止水带形成整环封闭。同 时侧墙与顶板部位设置不锈钢板接水盒。 6．3不同防水材料过渡节点 不同防水材料的过渡一般分为顶板与侧墙部位 不同防水材料过渡、不同工法部位不同防水材料的过 渡等。塑料防水板与单组分聚氨酯过渡部位的节点， 主要采用丁基橡胶粘结卷材来过渡，见图8—9。 土工布缓冲层 }一 ． 。 。． ／ 找平层／ ，．防水砂浆不透水封口 7 50厚聚苯板保护层 2层各1．2厚丁基橡胶粘结卷材 70膳町谳耳幂妒‰胎油毡隔离层 图8侧墙与顶板连接部位不同防水材料过渡构造 7结语 沈阳地铁l、2号线工程的防水质量基本达到了 r———j丛‰厚丁基胶粘带 l厚30宽钢板压条j，』 I厂塑料防水板，_o’■^ ／⋯’一’ -—-—-·__一。—■■●严·__·__一 2．5厚聚氨酯涂膜一 ．L、 、。2厚双面粘丁基胶枯带 ．J-盐．水泥钉问距200。300 I 100}⋯⋯⋯。 图9塑料防水板与聚氨酯涂膜平面部位过渡做法 设计要求，该工程的防水设计存在着许多值得总结和 探讨的方面。 1)对于防水材料，一定要给出详细的性能指标及 引用的国家或行业标准，以免给防水材料的招标及采 购工作带来困难。如果设计不明确，可能会因此采购 到质量差的材料，对工程造成不良的影响。 2)防水材料的选择一定要考虑其适用性问题，不 同的工法可使用的材料也是不同的，这样才能充分发 挥材料的优点。 3)细部节点的设计应满足该部位的施工工艺情 况，不同情况区别对待，不能一概而论。 4)混凝土自防水作为防水工程的根本，需结合当 地实际情况进行设计，对于大型工程需进行专项研 究。 参考文献 【l】赵铁军．混凝土渗透性【M】．北京：科学出版社，2006． 【2】全国轻质与装饰装修建筑材料标准化技术委员会．GB，r 23457--2009预铺，湿铺防水卷材【S】．北京：中国标准出版 社。2009． f3J国家人民防空办公厅．GB50108--2008gTr,gD水技 术规范[S】．北京：中国计划出版社，2009． 收稿日期：201伽8一13 作者简介：李红旺，男，1974年生，大学本科，高级工程师。任职 于北京城建设计研究总院防水设计室，负责沈阳、长春、青岛 等多条地铁的防水设计工作。联系地址：100037北京市西城区 阜成门北大街5号北京城建设计研究总院1号楼319室，E— mail：bjcjlhw@126．corn。 万方数据 沈阳地铁1、2号线工程防水设计 作者： 李红旺， Li Hong-wang 作者单位： 北京城建设计研究总院有限责任公司,北京,100037 刊名： 中国建筑防水 英文刊名： CHINA BUILDING WATERPROOFING 年，卷(期)： 2010(20) 参考文献(3条) 1.全国轻质与装饰装修建筑材料标准化技术委员会 GB/T 23457-2009,预铺/湿铺防水卷材 2009 2.赵铁军 混凝土渗透性 2006 3.国家人民防空办公厅 GB 50108-2008,地下工程防水技术规范 2009 本文读者也读过(10条) 1. 王晓梅.郑建军.蔡斌.Wang Xiaomei.Zheng dianjun.Gai Bin 沈阳地铁张沈区间隧道防水技术[期刊 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 ]-施工 技术2009,38(7) 2. 于良.于红梅.闫新.李景欢 地铁盾构管片混凝土配合比的设计与应用[期刊论文]-辽宁建材2009(5) 3. 陈涛.Chen Tao 沈阳地铁混凝土冬季施工[期刊论文]-都市快轨交通2007,20(4) 4. 王启耀.彭建兵.黄强兵.Wang Qiyao.Peng Jianbing.Huang Qiangbing 西安地铁二号线地裂缝段防水设计探讨 [期刊论文]-现代隧道技术2009,46(1) 5. 郭瑞 广州地铁三号线暗挖隧道防水技术 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 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