地鐵隧道復合式襯砌防水施工技術(shù)綜述
      對地鐵區間隧道復合式初砌的防水機理、防水層結構設計、防水材料與緩沖層材料的選用、防水施工工藝、防水層的保護等， 作了系統的介紹。


　　當前， 多數地鐵區間隧道采用了復合式襯砌結構， 防水一般共設三道防線(xiàn)， 第一道是初期支護加背后注漿， 第二道是設置封閉防水板，第三道是二次襯砌， 并對施工縫、變形縫等作專(zhuān)門(mén)處理。大量工程實(shí)踐表明， 復合式襯砌結構的防水效果基本是可靠的，但由于防水材料本身和防水施工工藝等方面的問(wèn)題， 導致第二道防水線(xiàn)時(shí)常會(huì )出現嚴重的缺陷。因此， 為提高隧道復合式襯砌防水的可靠性，選用合適的防水層（緩沖層）材料、適當的防水層結構設計以及嚴格的防水施工工藝， 是完全有必要的。
　　1、復合式初砌防水機理及防水層結構設計
　�。�1）防水機理隧道
　　復合式初砌是分內外兩層先后施作的隧道襯砌結構， 即在隧道開(kāi)挖后立即施作網(wǎng)噴混凝土作為初期支護， 經(jīng)監控量測確認圍巖及初期支護基本穩定后再鋪設防水層， 最后澆筑二次襯砌防水混凝土。
　　復合式襯砌防水主要依靠全封閉的防水層和二次襯砌混凝土， 兩者相輔相成， 缺一不可。二次襯砌防水混凝土在硬化過(guò)程中，內部存在著(zhù)溫度應力和收縮應力， 這些應力的存在會(huì )使防水混凝土產(chǎn)生變形； 而初支混凝土表面粗糙、凹凸不平，必然會(huì )對二次襯砌混凝土產(chǎn)生相當大的約束力， 阻止其變形， 于是就產(chǎn)生了拉應力。當拉應力大于二次襯砌混凝土抗拉強度時(shí)， 混凝土即被拉裂，特別是在隧道起拱線(xiàn)應力集中區產(chǎn)生的裂縫最多。如果設法消除或減弱初期支護噴射混凝土對二次襯砌混凝土的約束， 使其自由變形或約束力減小，所產(chǎn)生的拉應力小于混凝土的抗拉強度， 二次襯砌混凝土就不會(huì )產(chǎn)生裂縫。因此封閉的防水層多選用不透水、表面光滑的塑料片材， 它不僅起到防水作用，而且還能隔離、潤滑初支噴射混凝土和二次襯砌混凝土， 減少二次襯砌混凝土的開(kāi)裂。
　�。�2）防水層結構設計
　　地鐵隧道要根據工程所處地質(zhì)、水文條件及不同的使用要求， 采用不同的防水層結構設計。一般大城市地鐵隧道多埋置于地面以下，有水不能自流排出，宜采用全封閉型防水結構。防水層設計主要有兩種形式： 一是單層防水板（膜）鋪設于初期支護噴射混凝土上， 用于無(wú)水地段；二是雙層結構， 先鋪設一層較柔軟且具有相當強度的片材作緩沖層， 克服初支噴射混凝土基面凹凸不平、易損傷防水板（ 膜） 的弊病，然后在其上再鋪設防水板（膜）， 用于防水要求高的隧道及有水地段。


　　2、防水材料的選擇
　　目前，隧道復合式襯砌防水層主要選用 PVC（ 聚氯乙烯）、ECB（ 乙烯- 共聚物瀝青）、LDPE（ 低密度聚乙烯）、HDPE（ 高密度聚乙烯） 和 EVA（ 乙烯- 醋酸乙烯共聚物）等防水板（膜）， 應用最多的是 EVA 膜。常用防水材料的主要性能指標見(jiàn)表 1.由表 1 中可看出： EVA、LDPE、HDPE 及 ECB 技術(shù)性能皆?xún)?yōu)于 PVC板； 從價(jià)格看 LDPE 膜最低， 其技術(shù)性能也較好。因此，在滿(mǎn)足防水要求的前提下， 地鐵隧道宜采用LDPE 膜或 EVA 膜作防水層， 厚度 0.8 mm， 這樣能做到防水可靠、施工方便及造價(jià)適中。
    緩沖層材料的選擇可供選擇的緩沖層材料主要有無(wú)紡布和聚乙烯泡沫塑料襯墊（以下簡(jiǎn)稱(chēng) PE 襯墊）兩種。無(wú)紡布是用合成纖維材料經(jīng)熱壓針刺無(wú)紡工藝制成的土木工程用卷材， 厚度 3～5 mm， 幅寬 2 m， 按單位面積質(zhì)量有300 g/m2、400 g/m2、500 g/m2 及 600 g/m2 幾種。PE 襯墊是由化學(xué)交聯(lián)、化學(xué)發(fā)泡制成的團孔 PE 泡沫塑料材料，其厚度一般為（4±0.5） mm， 幅寬一般為（1 200±50） mm， 表觀(guān)密度為（45±5） kg/m3， 拉伸強度≥0.4MPa，斷裂伸長(cháng)率≥100%.由于 PE 襯墊具有良好的彈性和物理力學(xué)性能，易于鋪設且價(jià)格較低， 所以隧道復合式襯砌結構一般選用其作為緩沖層材料。
　　3、防水施工工藝要點(diǎn)
　　隧道復合式襯砌防水除選擇合適的材料外， 采取嚴格的防水施工工藝也至關(guān)重要。
　�。�1）噴射混凝土基面處理
　　由于噴射混凝土基面粗糙、凹凸不平， 表面可能存在錨桿頭外露等現象， 會(huì )對鋪設的防水層帶來(lái)很大的損害，因此必須先對混凝土基面突出物進(jìn)行處理。當噴射混凝土基面有突出的鋼筋、鐵絲時(shí)，按圖1所示進(jìn)行施工處理； 當噴射混凝土基面有鋼管突出時(shí)，則按圖 2 所示進(jìn)行處理； 當錨桿端部外露較長(cháng)時(shí)， 則在末端切斷時(shí)預留 5 mm， 并在割除部位用砂漿抹成圓曲面， 以免防水層被扎破，同時(shí)，噴射混凝土基面平整度需滿(mǎn)足 D/L≤1/6、拱頂 D/L≤1/8 （L——噴混凝土相鄰兩凸面間的距離； D——噴混凝土相鄰兩凸面與凹面之差），方可鋪設防水層。隧道遇斷面變化或轉彎時(shí)的陰角應抹成R≥5 cm 的圓弧。防水層施工時(shí)基面不得有明水，如有明水應采取措施封堵或引排。


　�。�2）緩沖層處理
　　先在噴射混凝土隧道拱頂部位正確標出隧道縱向的中心線(xiàn)， 將 PE 襯墊的橫向中心線(xiàn)與隧道縱向中心線(xiàn)相重合， 從拱頂部開(kāi)始向兩側下垂鋪設； 再用塑料脹管、木螺絲和熱塑性塑料圓墊片將 PE 襯墊固定在噴射混凝土上， 有時(shí)也可用熱風(fēng)塑料焊槍將 PE 襯墊熱粘在基面上， 翹凸處及其它必要點(diǎn)可進(jìn)行加強固定； 布設熱塑性塑料圓墊片時(shí)，按照拱頂每隔 50cm、邊墻每隔 100 cm、底板每隔 150 cm 的梅花形布置。緩沖層 PE 襯墊和塑料墊片的施工。
　�。�3）防水板的鋪設與焊接
　　首先裁剪卷材， 要考慮搭接接頭的預留部分； 然后在隧道拱頂部位 PE 泡沫塑料墊襯上標出隧道縱向中心線(xiàn)，再使防水板的橫向中心線(xiàn)與該中心線(xiàn)相重合，從拱頂開(kāi)始向兩側下垂鋪設， 邊鋪邊與塑料圓墊片熱熔焊接；鋪設時(shí)要注意與噴混凝土表面凹凸不平相密貼，并不得拉得太緊，一定要留出搭接余量。用塑料熱合機進(jìn)行焊接材質(zhì)較薄的防水膜時(shí)，還可采用反彎法進(jìn)行施工。即首先將兩層膜對接，然后熱合焊接，當雙焊縫經(jīng)檢查合格后，將其彎向一側點(diǎn)焊在卷材上，這樣可避免焊縫180°剝離。
　　目前，常用的 EVA、LDPE、ECB 等防水板幅寬一般為 2.1 m，接縫焊接是否嚴密直接關(guān)系到防水效果的可靠性。施工過(guò)程中，一般選用國產(chǎn)自動(dòng)爬行熱合機。兩層膜搭接100mm， 焊成雙焊縫，每條焊縫寬10 mm，中間留有空腔供充氣檢查焊縫之用， 見(jiàn)圖6所示。對熱合的雙焊縫進(jìn)行嚴密性檢驗時(shí)，一般采用充氣法，所用設備包括空心針、空壓機、壓力表和連接管等，它的工作原理是利用充氣設備向焊縫空腔里加壓，在氣壓達到 0.1￣0.15 MPa 后停止充氣。壓力表讀數保持 5 min 左右不下降或下降不超過(guò) 10%， 說(shuō)明焊縫質(zhì)量合格； 如壓力下降較多，說(shuō)明有未焊好之處，可用肥皂水涂在焊接縫上， 產(chǎn)生氣泡的地方用熱風(fēng)焊槍和電烙鐵等補焊， 直到不漏氣為止。焊縫檢驗時(shí)一般焊接1 000 延米抽檢1處焊縫。
　　4、防水層的防護
　　防水層施工完后， 必須注意嚴加防護， 否則極易被人為破壞，導致防水質(zhì)量下降乃至完全失效。在沒(méi)有保護層部位（如拱頂、側墻）綁扎鋼筋時(shí)， 必須注意不得破壞防水層；焊接鋼筋時(shí)必須在此周?chē)�用石棉水泥板進(jìn)行遮擋， 以免濺出火花燒壞防水層； 在澆筑二襯混凝土時(shí)， 振搗棒要特別注意不得接觸防水層，因為由振搗棒引起的對防水層的破壞不易被發(fā)現、也不易修補。