南京地鐵一號線南京站站防水設計與施工
摘 要 結合南京地鐵一號線南京站站所處的工程環(huán)境及施工特點，介紹南京站站的防水設計原則，并詳細闡述了南京站站所采用的防水形式及其施工工藝，對類似地鐵車站防水具有一定的借鑒作用。
關鍵詞 地鐵車站 防水 設計 施工
1 引言
近年來地鐵建設迅速發(fā)展，同時地下地鐵車站的防水形勢也越來越嚴峻。地下地鐵車站大都埋藏較深，結構空間大，稍有不慎，極易發(fā)生滲漏。而地下車站的防水屬于隱蔽工程，事后處理起來相當困難。因此要想結構防水達到相應的標準，就必須在防水設計和施工上下工夫，力爭做到防患于未然，確保萬無一失。南京地鐵一號線南京站站靠近玄武湖，地下水位較高，并且工程地質和水文地質條件較復雜。該地下車站在防水上通過精心設計和施工，達到了所要求的防水標準，即結構不滲不漏，表面無濕漬。本文就該地下車站明挖部分防水工程進行論述。
2 工程概況
2．1 工程簡介
南京地鐵一號線南京站站(K14+91．35～K14＋376．67)位于南京火車站地區(qū)，以80°的角度下穿既有鐵路站場。受鐵路站場分隔，地鐵車站主體結構分南區(qū)、北區(qū)和過站區(qū)三部分。其中南區(qū)和北區(qū)為明挖區(qū)，分別在鐵路站場南面和北面；過站區(qū)為暗挖隧道，在鐵路站場下面。南京站南、北區(qū)為地下雙層島式車站，結構主體采用三跨(南區(qū)站廳層四跨)現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結構，基坑圍護形式為人工挖孔灌注樁，基坑平均深度約16m。主體結構內襯墻和各層樓板與圍護樁脫離，內襯墻與圍護樁形成重合墻，主體結構施工均采用明挖順筑法。過站區(qū)采用雙隧道式車站隧道過站。
2．2 工程地質與水文地質
站址場地位于山前平面與古河道交接地帶，場地南端處于河漫灘之上，中、北部位于階地之上，基巖面落差大。各巖土層主要分布情況自上而下描述如下：①人工填土層厚0．9～5．6m；②粉質粘土層厚3．2～4，8m；③淤泥質粉質粘土～粉質粘土層厚4．4～7．5m；④粉質粘土層厚2．3～20，4m；⑤粉土層厚0～3．6m；⑥混合土層厚1，0～4．5m；⑦強風化閃長巖層厚2．6～11．3m。
該工程地下水類型為：①第四系孔隙潛水 主要賦存于表層填土及上覆土，受地下管道滲漏和大氣降水補給，含水性不均勻，一般為微透水～不透水；②基巖裂隙、巖溶裂隙水 場地內基巖巖性為閃長巖、角礫狀灰?guī)r，一般情況下閃長巖中裂隙的透水性和富水性不大，角礫狀灰?guī)r中含相對較豐富的地下水。地下水位埋深0．6～3．0m，水位變化受大氣降水入滲影響，年變幅0．8～1．5m左右。
3 防水設計
3．1 防水設計原則及標準
地鐵南京站由南區(qū)、北區(qū)、過站區(qū)及四個出入口組成，南區(qū)和北區(qū)為地下二層三跨明挖箱型框架結構，過站區(qū)為暗挖雙洞式車站隧道，因而車站結構型式比較復雜，開口多、接口多。由于本工程南臨玄武湖，地下水位高，水源補給足，同時基坑開挖后，周邊孔隙潛水、裂隙水以及地表水會向基坑集中，形成積水，難免會透過圍護樁滲入。因此本車站采取“以防為主，防排結合，多道防線，因地制宜，綜合治理”的防水原則，以結構自防水為主，附加外防水為輔。車站主體結構和出人口通道防水標準為一級，即結構不漏水，結構表面不得有濕漬。
3．2 結構防水設計
3．2．1 結構自防水設計
結構自防水失效的一個主要原因就是大體積混凝土結構出現(xiàn)裂縫，本工程主體結構主要通過以下途徑來控制結構裂縫的產生：(1)控制車站縱向分段長度(即縱向施工縫間距)，每段長度盡可能縮小在15～17m左右，以減少混凝土由于收縮應力而引起的收縮裂縫；(2)采用C30P8高性能防水混凝土，抗?jié)B等級不低于0．8MPa，并且嚴格控制水泥用量，采用“雙摻”技術即摻粉煤灰和減水劑，改善混凝土品質；(3)加強施工養(yǎng)護，減少混凝土溫差應力，增加結構抗裂強度。(4)在圍護結構與主體結構內襯側墻之間設柔性防水層，兩墻形成疊合墻，兩者之間傳遞壓力，不傳遞剪力、拉力和彎矩，圍護結構和內襯墻不構成約束，有利于防止內襯墻收縮開裂。以上途徑中混凝土的合理配比是結構自防水的根本保證。在混凝土的配比設計過程中，應注意以下四個方面的問題：
(1)控制水泥用量
過量的水泥用量，會造成大量的水化熱，從而導致混凝土內部溫度應力過大而形成裂縫，降低混凝土的抗?jié)B能力。應將混凝土的水泥用量控制在300kg／m3左右，但也不宜低于280kg／m3。混凝土人模溫度控制在5～30℃為宜，最高不超過32℃。
(2)嚴格控制水灰比
混凝土理論水灰比在0．3左右，也就是說，0．3的水灰比就能滿足水泥水化成水泥石。如果水灰比過大，勢必造成混凝土的拌合物內含水量過多，多余的水分在蒸發(fā)過程中形成大量的貫穿通道，混凝土的抗?jié)B性能降低，同時也會造成混凝土的體積收縮、應力集中而產生收縮裂縫。綜合考慮施工中的和易性指標，水灰比應控制在0．5以內。
(3)采用適合的粉煤灰摻量
增加粉煤灰，一方面能增加混凝土的防水性能，但另一方面，又使混凝土的收縮量增大，增大了開裂滲水的可能性。因此粉煤灰摻人量必須把握好適度的原則，最大摻量不超過水泥用量的25％，其中代替水泥質量不超過20％。
(4)選用適合的外加劑
在較低水灰比的前提下，要確保混凝土的坍落度及和易性，加入減水劑是一個行之有效的方法。加入減水劑，混凝土的蠕動性好，避免產生離析泌水現(xiàn)象，方便泵送、易于振搗。
3．2．2結構外防水設計
本工程圍護結構兼作車站結構的一部分，因此圍護結構為地下車站防水的第一關。圍護結構采用φ1200人工挖孔樁，剛性咬合形式，以形成有效防水屏障。主體結構頂板采用聚氨脂防水涂料，側墻和底板均采用PVC塑料防水板，主體結構典型橫剖面防水見圖1。變形縫和施工縫處均采用PVC外貼式防水帶和中置式鋼板膩子止水帶進行防水處理。
圖1 典型橫剖面防水示意圖
在內襯墻和樁墻之間設置排水盲管，下部水平集水盲管盡量靠近下部水平施工縫部位，豎向排水盲管與內襯墻上的豎向施工縫對齊，將樁墻表面和接縫部位的水量滲漏水有組織地引排到底板道床上的排水溝內。
4 防水施工
4．1 地下圍護樁墻防水施工
地下圍護樁采用人工挖孑L樁剛性咬合形式。挖孔樁采用跳挖法施工，在相鄰新樁施工時需將前樁護壁鑿除，另外將樁芯鑿出新鮮面寬度不小于10cm，以有利于新老混凝土的密實結合，形成有效的防水屏障，見圖2。在地下水集中或地下水壓較高的地方，樁間縫易發(fā)生滲漏。遇滲水較大處通過鉆孔設置注漿管，采用水泥+水玻璃漿雙液壓力注漿封堵滲漏通道。
圖2 挖孔樁咬合處理示意圖
4．2底板防水施工
底板防水卷材施工前，首先要做好地下結構的排水工作，在基坑內采用集水井將地下水位降至防水層施工底部最低標高以下30em，嚴禁帶水帶泥施工；底面墊層施工完成后，依次做防水砂漿找平，鋪土工布緩沖層，鋪貼塑料防水板，最后做細石混凝土保護層，細石混凝土保護層中放一層鋼絲網。
4．3側墻防水施工
側墻混凝土澆注前，圍護結構應達到無明顯滲漏水，先鑿除圍護樁護壁，對圍護結構進行封堵補漏，再做防水砂漿找平層，鋪土工布緩沖層，鋪貼PVC塑料防水板，鋪土工布保護層。
(1)緩沖層的鋪設
①基面處理完畢并達到要求后，即可開始鋪設防水層的土工布緩沖層，緩沖層采用水泥釘或膨脹螺栓和與防水板配套的圓墊片固定在基面上，固定點之間呈正梅花形布設，在側墻上的固定間距為lm。
②緩沖層之間采用搭接法進行連接，搭接寬度為50mm，搭接縫部位可采用點粘法進行焊接；土工布緩沖層鋪設時應盡量與基面密貼，不得拉得過緊或起大包，以免影響防水板的鋪設。
(2)塑料防水板的鋪設
①在鋪設好的緩沖層的基面上鋪設防水板時，應按車站的橫向(環(huán)向)順序進行鋪設，采用熱熔法將防水板固定于圓墊片上。
②防水板之間采用雙焊縫進行熱熔焊接，焊接完畢后采用充氣法對每條焊縫進行檢測，充氣壓力為0．15MPa，保持該壓力不小于5分鐘，否則應對漏氣的焊縫進行全面的手工補焊。
③防水板鋪設完畢后應對其表面進行全面的檢查，發(fā)現(xiàn)破損部位及時進行補焊，補丁應剪成圓角，不得有三角形或四邊形等尖角存在，補丁邊緣距破損邊緣的距離不得小于70mm。
(3)在鋪設的側墻防水層表面鋪設一層土工布保護層，保護層的搭接寬度為50mm。
4．4頂板防水施工
頂板防水材料采用《上隧牌》EPU彩色聚氨脂涂膜防水膠，防水層設計厚度2．5mm。
(1)基面處理
必須保證基面平整，含水率<9％，干凈、堅固、不起砂、無浮漿、無浮灰，如遇油污，需用溶劑(二甲苯)清洗。
(2)防水涂料施工
《上隧牌》EPU彩色聚氨脂涂膜防水膠為非焦油型聚氨脂防水涂料。它是一種雙組份反應型聚氨脂防水涂料，其主要特點：具有優(yōu)良的防水性，潮濕基面施工，冷施工，涂膜無縫，附著力強，耐老化等。該涂料由主劑A組和副劑B組組成，將A：B＝1∶2(重量比)混合攪拌均勻，涂刷在防水部位，數(shù)小時后固結成彈性、無縫、堅韌、耐久的涂膜防水層。
(3)保護層施工和回填
涂膜防水層施工完后馬上進行70cm厚細石混凝土保護層施工，隨后進行素土分層回填夯實。
4．5 施工縫和變形縫防水施工
變形縫和施工縫處均采用PVC外貼式防水帶和中置式鋼板膩子止水帶進行防水處理。
(1)施工縫防水施工
①施工縫表面鑿毛處理時，不得損壞止水帶。水平施工縫澆注混凝土前，將其表面浮漿清除，先鋪一層凈漿，再鋪3～5cm厚的1∶1水泥漿，并及時澆注混凝土。
②澆注和振搗第一段混凝土時，應觀察止水帶的位置是否發(fā)生移動，必要時邊澆注和振搗混凝土邊用手將止水帶扶正，應注意止水帶中線與結構中心線之間的偏離誤差不得大于20mm。
③在澆注施工縫一側混凝土前，不得將同側的鋼板膩子止水帶保護膜提前去掉。
④鋼板膩子止水帶采用搭救接法進行連接，搭接寬度為20em，當止水帶與膨脹橡膠條交叉連接時，先將遇水膨脹橡膠條從中間剖開，從兩側將鋼板膩子止水帶包住，必要時交接部位的兩側用水泥釘將遇水膨脹橡膠條固定在混凝土基面上，以保證兩種密封材料的連接性。
(2)變形縫防水處理
①采用鐵絲將止水帶拉展固定在結構鋼筋上，利用擋頭板的支持作用將止水帶定位，固定在結構斷面設計位置上，并確保止水帶中間變形孔與變形縫重合，為避免止水帶在混凝土灌注時跑位，加強擋頭板支持系統(tǒng)，并具有一定的剛度。在澆注變形縫一側的混凝土時，為防止另一側橡膠止水帶受到破壞，擋頭板應做成箱形。
②底板與頂板的止水帶采用盆式安裝方法，以利于振搗混凝土時產生的氣體順利排出，振搗時嚴禁振搗棒接觸橡膠止水帶。
③在進行縫內雙組分聚硫橡膠嵌縫前，要求對縫隙內進行清理，使縫內混凝土表面保持干凈、干燥、無起皮、油污、掉砂現(xiàn)象，如有滲漏水部位，應及時做好引排工作。
④止水帶的接頭部位不得留置在轉角部位，并且盡量采用現(xiàn)場硫化的方法進行連接。橡膠止水帶在轉角部位的轉彎半徑不得小于100mm。
4．6 車站隧道與明挖接口處防水
由于隧道開挖時，對站隧接口處圍巖有擾動而使土體松散，易形成過水通道，因此，在圍護樁外側6m范圍內隧道的周邊進行雙液注漿，注漿范圍為開挖輪廓線外3m，以隔離地下水的滲透。注漿采用似2小導管，長3m，仰角60°，間距1．5m×l.5m，梅花形布置。區(qū)間隧道防水板伸到端墻圍護樁頂，并在防水板端頭處用專用壓板條將防水層固定在基面上，在壓板條上采用聚氨脂密封膏覆蓋密封，見圖3。
圖3 站隧接口防水示意圖
4．7 接地引出線的防水
在車站底部接地網引出線穿過底板防水層，使底板防水層出現(xiàn)客觀洞穿，此處外防水需進行特殊處理，現(xiàn)采用法蘭盤式防水。法蘭盤為環(huán)狀，內徑略大于鋼管外徑5cm。在地面將中間有孑L的防水板壓在兩法蘭盤之間，螺栓固定，防水板兩側加墊板。施工時將法蘭盤連同防水板套在鋼管外側，與周邊防水板焊接一起。待防水板鋪設完成后，進行混凝土灌注。施工時法蘭盤兩面要進行除銹、磨光，法蘭盤周圍及螺栓孔處、防水板上、下面均涂抹SBS瀝青防水密封，詳見圖4。
圖4 車站接地網防水剖面示意圖
5 結束語
南京站站從2002年元月開始主體結構施工，到2003年3月北區(qū)主體結構全部結束。期間經歷了雨季的考驗，主體結構不滲不漏，表面無濕漬，這說明防水是成功的。通過本工程防水實踐，得出以下幾點體會：
(1)地下車站的防水工程屬于隱蔽工程，一經滲漏，修復起來非常困難。因此必須在防水設計上考慮一定的安全儲備，在防水原則上宜采取“以防為主，防排結合，多道防線，因地制宜，綜合治理”的防水原則。
(2)地下工程防水屬于特殊工種，防水施工隊伍必須具備防水施工資質，技術熟練并且富于經驗，只有這樣才能確保防水施工的質量。
(3)結構的各類縫，不同結構形式的接口處都是防水的薄弱環(huán)節(jié)，也是防水的關鍵環(huán)節(jié)，必須采取加強措施，精心施工。
參 考 文 獻
1 地下工程防水技術規(guī)范（GBJ l08—87)．北京：中國計劃出版社．
2 單兆鐵．地鐵工程結構的防水設計．中國土木工程學會隧道及地下工程學會防排水專業(yè)委員會第十屆學術交流會論文集，2001．
