地下工程论文范文第一篇：长春轨道交通工程防水设计探讨
摘 要：随着新一轮国家规划投入实施，长春进入了轨道交通工程建设高峰期。根据长春地区的工程水文地质条件和气候特点，分析了盾构法隧道防水技术，总结了长春已建轨道交通防水工程的实践和经验。地下工程防水设计应具有安全性，耐久性，且方便施工、经济合理。
关键词：轨道交通；结构自防水；外包防水；接缝防水；
1 长春轨道交通工程防水设计概况
目前，长春轨道交通已建成的项目有1号、2号、3号、4号、8号线，在建的有2号线西延线、3号南延线、5号、6号、7号线、空港线，未来还将建设多条线路。
针对长春地区的地质特点，结合轨道交通工程建设相关规范以及其他省市轨道交通工程建设的经验，通过对长春轨道交通工程防水设计及施工的总结，进一步完善了防水设计理念，从材料选择、工艺性能、安全质量及耐久性等多方位对防水设计予以了明确。为今后长春轨道交通新线工程的防水及耐久性设计提供技术基础和规范化要求。
根据岩土工程勘察报告，长春轨道交通主要拟建工程场区地下水对混凝土结构无腐蚀性，对钢筋混凝土结构中钢筋无腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。长春轨道交通地下结构埋深较浅，一般不超过30 m,均采用复合墙结构形式，在积极完善各类接缝防水的同时，通过采用全包外包防水层设计，加强车站结构的防水性能和耐久性。
2 对"以防为主"与"以排为主"设计原则的认识
不同领域地下结构因施工工艺和使用功能的不同，其防水设计原则各有差异。采用矿山法施工的国防、铁道及山岭公路隧道等大多遵循"以排为主、以防为辅、排防结合、综合整治"的防水设计原则；轨道交通、人防工事等城市地下民生工程大多遵循"以防为主、刚柔结合、多道防线、因地制宜、综合治理"的防水设计原则。无论是"以防为主"还是"以排为主",都必须从所涉工程的实际出发。长春轨道交通地下工程作为大型城市公共交通工程，根据国家标准及工程实际，均严格遵循"以防为主、刚柔结合、多道防线、因地制宜、综合治理"的防水原则进行设计与施工。
3 明挖法及暗挖法结构外包防水材料差异
外包柔性防水层是对结构自防水及接缝防水的加强和完善。地下结构迎水面通过设置外包防水层以提高防水效果和结构的耐久性。当前国内外包防水层的种类繁多，从材质上分主要有改性沥青、合成高分子、无机材料等几大类，从类型上分有卷材或涂料两大类。不同材料由于其材料性能、施工工艺的不同而适用于不同的工法及防排水方案。柔性防水材料的选择及施工质量与结构工法、基面条件、施工环境、水文气候等有着密不可分的关系。国内已建和在建城市轨道交通地下工程结构顶板与底板、侧墙采用的外包防水层不尽相同。结构顶板大多采用涂料类防水材料，而侧墙和底板的柔性外包防水层常常选用预铺防水卷材。上述材料在轨道交通建设工程中也得到了越来越广泛的应用。
对于暗挖法施工的地下结构，受工法的限制，防水材料需选用耐穿刺、对基面不平整度有一定适应性的材料，因此大多采用塑料类防水板（ECB/EVA/PVC等）。该类材料均具有窜水性，因此需要在防水层表面增加注浆系统来进行弥补，同时在变形缝位置设置分区止水带。因此，明挖结构不推荐采用塑料防水板类。
考虑到长春地区的地质环境及气候条件，从工程管理的角度出发，为了确保施工质量和材料检测的统一性，长春轨道交通工程明挖法及暗挖法施工的外包防水层经多方考证比选，分别确定如下：
1）明挖结构顶板或放坡开挖侧墙的外包防水层采用单组份聚氨酯，一级设防要求时涂层厚度为2.5 mm,二级设防要求时涂层厚度为2.0 mm;冬季施工期间，采用2 kg/m2的非固化橡胶沥青防水涂料+单层0.7 mm厚的聚乙烯丙纶复合防水卷材。而有围护结构的侧墙和底板采用4 mm厚沥青基聚酯胎预铺防水卷材（PY类）。
2）暗挖结构外包防水层根据不同防水等级要求选用不同的防水材料以满足相应的防水要求。其中，一级设防要求的矿山法结构采用2 mm厚ECB防水板进行全包防水；二级设防要求的矿山法结构采用1.5 mm厚EVA防水板进行全包防水。
4 盾构法隧道防水系统
长春轨道交通采用盾构法施工的区间隧道防水均遵循"以管片混凝土自防水为根本，接缝防水为重点"的原则。
由于钢筋混凝土管片为预制结构，其浇筑、振捣、养护条件较好，混凝土强度一般均为C50及以上，抗渗等级均能超过P10,裂缝控制均为0.2 mm以下，除在管片安装过程中避免管片混凝土出现局部应力过于集中而出现顶裂破损外，结构自防水均能得到有效的保证。
盾构法隧道防水效果主要体现在接缝防水，目前国内外均采用以弹性密封垫为主的接缝防水设计。国内常用的弹性密封垫主要有遇水膨胀橡胶弹性密封垫、三元乙丙橡胶弹性密封垫以及遇水膨胀橡胶与三元乙丙橡胶复合密封垫3种。不同材质弹性密封垫性能对比见表1.
遇水膨胀橡胶密封垫早期在日本多有应用，国内仅深圳、广州等个别区间隧道曾使用。目前国内已少有工程单独采用遇水膨胀型密封垫。复合型弹性密封垫效果与三元乙丙弹性密封垫基本相同，但因其遇水膨胀性具有更好的适应性，为现行管片变形缝密封垫的首选。长春地下工程盾构管片接缝防水均采用三元乙丙弹性密封垫，根据管片密封垫槽口大小、管片厚度、管径等去匹配设计密封垫尺寸。
表1 不同材质弹性密封垫性能对比表
5 防水细部构造
长春轨道交通在施工缝、变形缝等特殊节点部位虽然加强了接缝防水措施，但接缝部位时常因施工过程中保护措施不到位而破坏了外包防水层，在结构结合面产生不少缝隙，造成渗漏水。因此，按照相关规范要求，对不同的接缝形式分别采用相应的橡胶止水带、止水胶、止水条、涂刷水泥基渗透结晶涂料、注浆管等各种组合方式实现加强防水。
5.1 施工缝防水材料性能比较
无论设计理念还是工程实践都充分显示，性能优良、设置合理的橡胶止水带是接缝防水效果的重要保障。但施工缝中预设的中埋式钢边橡胶止水带安装位置的准确性和现场衔接质量均无法在施工中得到充分保证，这对现浇混凝土的钢筋绑扎、支模、混凝土的振捣等也有一定的影响。而镀锌钢板止水带在施工缝中使用，虽然安装和对接接头比较简单，但极易锈蚀，其耐久性也不如钢边橡胶止水带，在使用中还需要考虑电腐蚀的影响。因此现在通常采用遇水膨胀止水胶与全断面注浆组合防水，或采用反应型丁基橡胶腻子钢板止水带，该止水带既有钢板止水带的特性，又可避免诸多弱点，是个不错的选择。
对于过往常用的成品型遇水膨胀材料，既要防止其提前遇水膨胀，又要注意该材料难与施工缝表面密贴、影响防水质量、单独使用时很难满足施工缝的设防要求等缺点。相比较而言，采用遇水膨胀止水胶代替成品型止水条，配合水泥基渗透结晶材料对接缝界面予以处理的防水措施可在最大程度上满足施工缝防水的要求。注浆管的设置原则上可对疏松结构及咬合不够密实的施工缝在后期给于最大限度的弥补，但施工过程容易导致注浆管堵塞、损坏，从而影响后期注浆效果。
长春轨道交通地下工程施工缝防水在梳理总结了已有施工工艺的基础上，分别采用了如下组合防水：
1）环向施工缝：钢边橡胶止水带+注浆管（二级设防不设）。
2）纵向施工缝：钢边橡胶止水带+止水胶（二级设防不设）。
3）新老交接施工缝：双道止水胶+注浆管。
4）楼板施工缝：遇水膨胀橡胶止水条。
5）施工缝表面界面剂采用水泥基渗透结晶型防水涂料1.5 km/m2.
5.2 变形缝防水
与国内大多地区轨道交通防水设计理念相同，长春轨道交通明挖或暗挖法施工的地下结构变形缝防水设计均采用中孔型中埋式钢边橡胶止水带、外贴式橡胶止水带和背水面高模量密封胶嵌缝3道措施，以满足规范中一级防水的要求。明挖结构顶板变形缝在迎水面以低模量密封胶嵌缝并与侧墙外贴式橡胶止水带衔接，从而使变形缝由内到外构成3道封闭防水构造。不同工法结构变形缝防水设计对比见表2.
表2 不同工法结构变形缝防水设计对比
6 结语
长春轨道交通工程建设均以国家标准为基础，结合当地水文地质环境和工艺工法等实际情况，其防水原则及理念均满足和适应重大地下工程建设的要求。
