地铁与轻轨设计第7.6节地铁工程的防水

1、第六节地铁工程的防水一、防洪涝积水回灌二、地铁工程防水材料三、地铁车站防水四、盾构法圆形隧道衬 砌结构防水一、防洪涝积水田灌车站出人口及通风亭的门洞下沿应高出室外地面150450mm；必要时设临时防水淹措施；在地铁车站、区间隧道设置足够的泵房设备；位于水域下的区间隧道两端应设电动、手动防淹门。 二、地铁工程防水材料 防水卷材主要用于防水层、防腐层、建筑防潮、简易防水及临时性建筑防水等；目前防水卷材主要为沥青系防水卷材、高聚物改性系防水卷材、合成高分子防水卷材三大系列，若干品种规格。防水涂料防水涂料主要用于构筑物内外墙防水、装饰工程的防渗、堵漏。结构自防水材料 结构自防水材料又统称刚性防水材料，

2、是指以水泥、砂石为原材料，掺入少量外加剂、高分子聚合物等材料，通过调整配合比，抑制或减少孔隙率，改变孔隙特征，增加材料界面间密实性的方法，形成一种具有一定抗渗能力的水泥砂浆、混凝土类防水材料，可达到增强混凝土结构自身防水性能的目的。水泥砂浆类防水材料多作为附加防水层，用于有防水、防潮等要求的地下工程的迎水面和背水面，弥补工程中出现的蜂窝、麻面等缺陷； 混凝土类防水材料是一种既可防水又可兼作承重围护结构的材料，可用于地下工程及各种防水、输水、贮水结构工程中。 这种材料具有较高的抗压（抗拉）强度、耐久性，抗冻、抗老化性能较好，一般为无机材料，不燃烧、无毒、无异味，有透气性，材料易得，造价低廉，施工

3、方便，便于修补，综合经济效果理想。嵌缝密封材料 建筑工程用密封材料，主要用于填充构筑物接缝、裂缝、镶嵌部位等，能起到水密、气密性作用。 防水混凝土一般分为普通防水混凝土、外加剂防水混凝土和膨胀水泥防水混凝土三种，其特点和适用范围如表7-l7所列。 种类最高抗渗压力(MPa)特点使用范围普通混凝土3.0施工简便、材料来源广泛适用于一般工业、民用建筑及公共建筑的地下防水工程外加剂防水混凝土引气剂防水混凝土2.2抗冻性好适用于北方高寒地区，抗冻性要求较高的防水工程及一般的防水工程，不适用于抗压强度大于20MPa或耐磨损要求较高的防水工程防水混凝土的适用范围 表7-17种类最高抗渗压力(MPa)特点使

4、用范围外加剂防水混凝土减水剂混凝土2.2拌和物流动性好适用于钢筋密集或捣固困难的薄壁型防水构筑物，也适用于对混凝土凝结时间(促凝或缓凝)和流动性有特殊要求的防水工程(如泵送混凝土工程)三元醇胺防水混凝土3.8早期强度抗渗强度高适用于工期紧迫，要求早强及抗渗性较高的防水工程及一般防水工程氯化铁防水混凝土3.8适用于水中结构的无筋、少筋的厚大防水混凝土工程及一般地下防水工程，砂浆修补抹面工程在接触直流电源或预应力混凝土及重要的薄壁结构上不宜使用膨胀水泥防水混凝土3.6密实性好、抗裂性能好适用于地下工程和地上防水构筑物、山洞、非金属油罐和主要工程的后浇缝续上表离壁式衬套拱顶与侧墙防水技术 右图为山体

5、中地铁车站主洞室的离壁式支护防水设计图。卷材每卷长20m，幅长2.05m，厚1.02.0mm。 三、地铁车站防水图7-18 车站主洞室断面防水设计示意 (尺寸单位：mm)卷材粘贴：PVC卷材粘贴之前，基层应平整、清洁，坚硬的杂物用刀具清洗干净；卷材与卷材的连接可搭接或对接，长边搭接不少于5cm，短边搭接不少于10cm，对接面上加焊PVC卷材条，宽度不少于10cm；卷材搭接热焊时要保证焊接受热均匀，有熔浆；卷材与混凝土面粘结采用聚氨酯粘合剂，涂抹均匀，卷材敷贴平顺； 离壁式衬套支护侧墙可以用轻质混凝土砌块砌筑，应以膨胀防水水泥砂浆抹面。 离壁式支护拱肩部位是拱部渗漏水汇集处。在拱肩部位的卷材边缘

6、用水泥砂浆压实，落水口间距1015m，落水口接有落水管，落水管长2.02.5m。如图7-19所示。 图7-19 拱肩防排水设计示意(尺寸单位：mm) 复合式衬砌防水技术通常由初期支护、缓冲层、防水卷材、二次衬砌模注混凝土结构；初期支护为钢筋格栅加钢筋网再加喷射混凝土，厚度0.250.30m；缓冲垫层用较柔软且具有相当强度的片材，以克服喷射混凝土粗糙凹凸不平的基面对防水板（膜）的损伤；防水板（膜）具有不透水性，耐久性良好和接缝处严密且操作简单的特点；二次衬砌为模注防水混凝土，其抗渗等级S8。 选择防水材料时应注意以下几点： 缓冲层选用聚乙烯（PE）泡沫塑料衬垫，厚度40.5mm，幅宽120050

7、mm，表观密度455kg/m3；拉伸强度0.5MPa，断裂延伸率100%；防水板（膜）选用以下三种材料：LDPE膜（即低密度聚乙烯膜，俗称高压聚乙烯）EVA膜（即乙烯一醋酸乙烯共聚物膜）EBC板（即乙烯醋酸乙烯与沥青共聚物合成）目前，北京地铁所用的LDPE膜（厚0.8mm）、EVA膜（厚0.8mm）、ECB板（厚1.2mm）性能指示如表7-l8所示。 项目名称(单位)LDPELLDPEEVAECB拉伸强度(MPa)17.923.7123.5816.95最大强度伸长率(%)685.4760.2742.8700抗渗透性0.2MPa24h不透水0.2MPa24h不透水0.2MPa24h不透水0.2M

8、Pa24h不透水低温弯折性-30无裂纹-40无裂纹-40无裂纹-40无裂纹LDPE、LLDPE、EVA、ECB防水板(膜)性能指标 表7-18卷材防水技术车站防水要求较高时，应采用全合成高分子防水卷材，厚度不应小于mm，高聚合物改性沥青防水卷材（聚脂胎）厚度不应小于5mm；防水要求较低时，上述卷材厚度可以相应减薄；卷材全外包防水宜采用“外防外贴”法；将卷材直接粘贴在侧墙的结构混凝土外侧，并与混凝土底板下面的卷材防水层连接，以形成整体封闭防水层。如图7-20、图7-21所示。 图7-20立面防水错槎接缝(尺寸单位：mm)1-立墙；2-防水层；3-找平层1-素土夯实；2-素混凝土垫层；3-防水砂浆

9、；4-聚氨酯底胶；5-基层胶粘剂；6-卷材搭接缝；7-卷材附加补强层；8-油毡保护隔离层；9-细石混凝土保护层；10-需防水结构；11-卷材附加层；12-嵌缝密封膏； 13-5mm厚聚乙烯泡沫塑 料保护层图7-21地铁工程卷材防水构造图外防外贴的施工：首先在抹好水泥砂浆找平层的混凝土垫层四周砌筑永久性保护墙，其高度约为所需防水结构厚度加上500mm，下部应干铺一层油毡隔离层，上部用石灰砂浆砌筑临时性保护墙，以便以后拆除；油毡防水层铺设完成后，应立即进行保护层施工； 在防水保护层完工后，再砌筑保护墙；全部完工后，按设计要求及时进行基坑回填土施工。 涂料防水材料选择 防水涂料防水卷材 施工工艺 涂

10、料配制 应根据涂料出厂使用说明现场配制施工要点 抹压法施工涂刷法施工填塞法施工 地铁车站内，内、外和外防水涂层的构造如图722所示。图7-22a)地铁内防水涂层构造1-防水涂层；2-砂浆或饰面砖保护层；3-细石混凝土保护层图7-22b)地铁内、外防水涂层构造1-防水涂层；2-砂浆保护层；3-细石混凝土保护层；4-嵌缝材料；5-砂浆或砖墙保护层；6-内隔墙、柱；7-施工缝图7-22c)地铁外防水涂层构造1-防水涂层；2-砂浆或砖保护层；3-施工缝；4-嵌缝材料 接缝防水施工缝无内衬墙车站结构，施工缝通过设置遇水膨胀腻子止水条等措施防水，见图723；对于纵向及环向的施工缝，也可设置镀锌止水钢板或橡

11、胶止水带防水。 图723 单层侧墙顶板与地下墙接头施工缝图(尺寸单位：mm) 伸缩缝（诱导缝）长条形的隧道和车站设置伸缩缝以释放变形引起的温度应力构造应力；在车站主体结构与出人口通道接口处，或与其他附属结构相接处，也要设置伸缩缝； 沿纵向一般3550m设一道伸缩缝，但应尽可能减少设缝的条数；伸缩缝间距与结构物的使用温度有关，可参考下述公式及表719。 伸缩缝的留设间距宜按下式选定：式中：l伸缩缝留设间距（m）； l构筑物允许的侧向变形（一般取0.01m）； a混凝土的膨胀系数（l）； t温度差，即混凝土的浇筑温度与使用期间所遭受的最大温度差（）。 结构作用温度()伸缩缝间距(m)结构作用温度(

12、)伸缩缝间距(m)-10以下2010035-5102510以上500530伸缩缝间距选择参数表 表7-19伸缩缝的防水主要有埋入式止水带和外贴式止水带，均为橡胶类材料。常用形式如图724、图725、图726。上海地铁新客站出人口变形缝如图727。图724 顶板伸缩缝图（尺寸单位：mm）图725 埋入式金属止水带变形缝图（尺寸单位：mm）图726 粘贴橡胶变形缝图（尺寸单位：mm）图727 上海市地下铁道新客站出入口变形缝图（尺寸单位：mm） 诱导缝与变形缝的使用功能基本一致。从防水施工上分析，诱导缝处混凝土可以连续浇筑，内表面留有一定深度与宽度的凹槽；变形缝处则必须支撑模板，中止混凝土浇筑，待

13、混凝土硬化后拆除模板，方可继续混凝土的施工；上海地铁1号线在1992年以后施工的6个车站均设置“诱导缝”，在防止底板与墙面开裂中收到明显的效果。 底板与侧墙诱导缝如图728图729。图728 底板诱导缝图图729 侧墙诱导缝图 后浇带（后浇缝）在后浇混凝土中渗人UEA膨胀剂，并使浇捣混凝土强度等级高于两侧混凝土，起到补偿收缩作用；宜选择在气温低于主体结构施工时的温度或气温较低时浇筑，以避免或减少收缩裂缝；此外还要保证14天以上的湿养护期。 四盾构法圆形隧道衬砌结构防水防水设计衬砌结构：预制钢筋混凝土管片高强螺栓连接；复合式双层衬砌结构：装配式衬砌结构防水卷材现浇整体式混凝土（防水等级较高的隧道

14、）；国内盾构法隧道施工经验表明，单层衬砌，采用一系列防水措施，也能达到防水要求。 防水技术要求 根据地下铁道设计规范（GB501572003）规定：区间隧道及连接通道等附属的隧道结构防水等级应为二级，顶部不允许滴漏，其他不允许漏水，结构表面可有少量湿渍，总湿渍面积不应大于总防水面积的61000；任意100m2的防水面积上的湿渍不超过4处，单个湿渍的最大面积不大于0.2m2。防水原则和规定 采取“以防为主、多道防线、综合治理”的原则。 所谓多道设防，是指采用地层处理、衬砌结构自防水、接缝沟槽密封垫、螺栓孔密封垫片及内嵌槽绝等防水措施。隧道管片混凝土渗透系数不宜大于510-3m/s，氯离子扩散系数

15、不宜大于810-9cm2/s；混凝土管片应根据所处地层水头压力梯度，达到衬砌结构的自防水；管片接缝至少设置一道沟槽密封橡胶止水垫；防水材料的规格、防水技术措施还应符合现行国家标准地下工程防水技术规范（GB 501082001）的有关规定。 衬砌混凝土自身防水和外防水涂层保证管片的出厂质量；在管片吊运、堆放中采取保护措施，凡有缺损者均应修补，以确保管片的防水效果；对于埋深较大或有显著侵蚀性环境的地段，管片采用增强防水、防腐蚀性的外防水涂料。 管片接缝防水弹性密封垫 上海地铁1号线隧道采用了甲、乙、丙三种不同类型的钢筋混凝土管片，其中甲、丙型管片采用氯丁橡胶加遇水膨胀止水橡胶复合型密封垫，见图73

16、0；乙型管片则选用掺聚氨酯类水膨胀树脂的遇水膨胀橡胶。 图7-30 甲丙型管片弹性密封垫剖面图（尺寸单位：mm)嵌缝防水 嵌缝的范围： a.进出洞2030m环； b.联络通道两侧810m处等变形量大的衬砌环 段进行整环嵌填； c.其余区段则在拱底90范围内嵌填。嵌缝材料：遇水膨胀橡胶腻子、外封氯丁胶乳水泥和特殊齿形橡胶条内插塑料芯材等。a.遇水膨胀橡胶腻子的防水效果较好，具有能适应接缝缝隙不同宽窄、错位、高差等优点； 遇水膨胀橡胶腻子的技术性能指标见表7-21。 项目指标吸水膨胀率(%)6010伸长率(%)400剪切粘接强度(MPa)0.1体积电阻(cm)109 伸缩缝间距选择参数表 表7-2

17、1b.特殊齿形橡胶条内插塑料芯材法，可预制成型、可调换、作业环境无污染，但对较窄接缝的适应性较差，如图7-31、图7-32所示。 图7-31 7-32 甲乙型管片嵌缝防水构造图（尺寸单位：mm）楔形管片环面垫片与纵向传力衬垫片在平曲线和竖曲线地段，根据环、纵面的不同受力特点和压缩要求，分别采用石棉橡胶片和丁腈软木橡胶；环面纠偏时，衬垫片应贴成渐变曲线，避免大阶梯型，以免影响纠偏效果，进而降低防水效果；纵缝传力衬垫片是用以解决衬砌环面内、外张角所造成的局部应力集中。螺栓密封与螺栓防腐蚀采用螺栓密封垫圈（遇水膨胀橡胶类），利用压密和膨胀双重作用止水；其设计要点是：a.密封圈与沟槽外形应相匹配；b.要充分考