北京地鐵復八線工程防水技術
[摘要]北京地鐵復八線工程全長12．7km，在第四紀地層中修建，技術難度大，對防水要求標準高。本文根據(jù)近幾年地鐵復八線工程建設實踐，闡述了防水重要性及標準、防水原則、防水方法等。
[關鍵詞]地下鐵道防水技術施工方法
北京地鐵復八線工程是北京地鐵一號線的中段，西起復興門，東至八王墳，全長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。在第四紀地層中蘊藏著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，這不僅要求結構永久防水做到滴水不漏，而且要解決好施工期間治水問題，做到無水施工，否則工程難以進行。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構穩(wěn)定和運營安全、及施工順利進行的關鍵。根據(jù)《地下工程防水技術規(guī)范》，確定防水標準如下：車站及機電設備集中地段按1級，不允許滲水，圍巖結構無濕漬；區(qū)間隧道按2級，不允許漏水，圍護結構可有少量的濕漬。
1北京地鐵復八線工程防治水原則
(1)總原則是以防為主，多道設防、剛柔結合、綜合整治。
(2)對區(qū)間隧道及車站采用復合式襯砌，除做好防水層施工外，強調(diào)做好二次襯砌模注混凝土自防水，抗?jié)B等級不得小于S8。
(3)對變形縫、施工縫、穿墻管等特殊部位要采取多種加強措施。
(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“迷流”采用“防、排”結合的原則，做到防水與防“迷流”一體化設計和施工。
(6)做到在無水條件下進行開挖、支護和襯砌施工，本著簡便易行、效果顯著、造價低等因素選擇實踐應用證明有效的治水方法。當采用降水方案時，應考慮采取措施保護地下水資源。
2北京地鐵復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，但對于防治水來說卻有許多共同點：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合式襯砌結構，頂板采用外包防水層。復合式襯砌結構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)墻作為初期支護外，皆遵循剛柔結合的原則，二次襯砌采用模注防水混凝土，抗?jié)B等級S8。在隧道與車站施工全過程中都要采取治水措施，才能保證施工順利進行。
2．1施工期間治水措施
2．1．1降排水與回灌方法
降水與回灌結合的具體作法：沿隧道或車站結構兩側施設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，如合格，則灌入40m以下的深部含水層中。這樣既可保護水資源，減少水資源浪費，還可保證隧道與車站無水施工、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，但十幾個作業(yè)面均保證無水施工，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八線工程中全面推廣應用。
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、圍護結構，同時又可作為永久結構的一部分，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)仆點與排水結合的方法，以及在洞底設無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用，取得了較好的效果。但這種方法對水資源會造成浪費。
2．2永久放水方法
2．2．1復合式襯砌防水層材料的選擇
區(qū)間隧道設汁力復合式襯砌，由初期支護、防水層、二次襯砌模注混凝土構成。初期支護為鋼筋格柵加鋼筋網(wǎng)加噴射混凝土，厚0．25一0．30m。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S8。
緩沖層選用較柔軟且具有相當強度的片材，以克服噴射混凝土粗糙凹凸不平的基面對防水板(膜)的損傷。防水板(膜)除具有不透水性外，還應具有在二次襯砌灌注混凝土時承受機械作用下不致?lián)p傷的性能，具有耐久性良好、接縫處嚴密且操作簡便的特點。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l200±50mm；表觀密度45±5kg／m3；拉伸強度＞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)。其特點是拉伸強度、延伸率較大，比較柔軟，易于施工，在所應用塑料防水片材中價格最低，且電絕緣性好，耐酸堿，燃燒速度比EVA快，不耐陽光照射，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)。其特點是拉伸強度、延伸率大，比重小；柔軟性突出，易于鋪設；電絕緣性及耐酸堿性能良好，適宜用于復合式襯砌防水層。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。其特點是拉伸強度、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時效果更好。
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。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)西單站為復合式襯砌結構。拱頂及邊墻初期支護完成后施作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S8，混凝土中摻加了具有復合膨脹性能的外加劑。
(2)天安門西站亦為復合式襯砌結構。初期支護完成后，鋪設緩沖層一—PE泡沫塑料墊襯(厚4mm)，然后來用熱合工藝鋪設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，再在其上鋪設防水卷材和細石混凝土保護層。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)墻支護明挖順作法修建，采用復合式襯砌結構，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2層各3mm厚SBS改性瀝青防水卷材。
2．2．4加強對結構變形縫、施工縫的處理
根據(jù)地鐵工程特點，為使變形縫滿足密封防水、適應變形、施工方便等要求，采用復合型橡膠止水帶，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)側用雙組分聚硫橡膠嵌縫，最后在預留槽內(nèi)嵌入聚氨酪涂膜膠和遇水膨脹橡膠復合在一起的止水條，即氯丁橡膠和遇水膨脹橡膠復合形成止水條，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l992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構分別于1994年底和1995年3月相繼完成。天安門東站主體土建結構于l995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復合式襯砌結構防水層不宜采用涂料類材料。由于隧道內(nèi)初期支護(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復合式襯砌結構防水，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的混凝土表面凹凸不平對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。
