武汉地铁车站结构防水总结及展望

李 坤

(中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北 武汉 430063)

1 概述

截至目前，武汉市已开通运营1号线、2号线、3号线、4号线、6号线一期、8号线一期、21号线等线路，运营里程237 km，在建2号线南延线、5号线、7号线一期、8号线二、三期、11号线一期、二期、纸坊线、蔡甸线，第四轮建设规划已上报国家发改委待批复。武汉轨道交通除1号线为全高架线路外，其余线路均为地下线路或以地下线路为主。作为地下工程，结构防水是工程设计和施工的重点和难点。防水问题直接影响到轨道交通结构及运营安全性、结构耐久性、维护经济性、服务舒适度等，处理不好极易造成不良的社会影响。武汉轨道交通从建设之初至今，一直强调结构防水的设计与施工，在结构防水问题上积累了一定的经验，当然也存在一些值得反思和改进的问题。

2 武汉地铁车站结构防水设计与施工总结

2.1 地下车站结构防水设计原则

同许多其他城市一样，武汉地铁车站结构防水设计遵循：“以防为主、防排结合、刚柔相济、多道防线、因地制宜、综合治理”的原则，强调以混凝土结构自防水为根本，采取材料、构造、施工等综合措施控制结构混凝土在施工及使用过程中的干缩、徐变及裂缝的开展，提高混凝土的抗渗性能和耐久性能；以施工缝、变形缝、后浇带、穿墙管、桩头等细部构造的防水为重点；同时在结构迎水面设置柔性全包防水层。地下车站、行人通道和机电设备集中区段的防水等级应为一级，不允许渗水，结构表面无湿渍；明挖区间及连接通道等附属结构防水等级应为二级。

2.2 地下车站结构防水设计具体细节

2.2.1关于混凝土结构自防水

地下工程混凝土开裂渗漏的因素十分复杂，包括混凝土原材料、配合比、环境条件、结构尺寸、施工方式等诸多因素，而上述因素又涉及到设计、材料、施工、检测等多个环节。因此，明确各环节控制指标，进一步拉通各个环节形成闭环控制是实现地下工程混凝土裂缝控制及刚性自防水的关键。

1)严格控制原材料：明确水泥种类、强度等级、比表面积、总碱含量、游离氧化钙含量、氯离子含量等控制指标，对混凝土粗细骨料、掺合料、添加剂、拌合水质量均作明确的质量要求。

2)严格控制配合比设计：根据结构所处的环境类别和作用等级及设计强度等级，对水泥、胶凝材料、掺合料、拌合水、外加剂用量做相应要求，并根据骨料级配情况及试验结果进行合理调整。

3)加强结构构造措施：通过合理的结构构造措施，减少混凝土收缩、温度变化及结构变形产生的应力，通常采用以下手段：合理设置施工缝、后浇带或膨胀加强带，并采用跳仓施工，适当增加分布筋配筋率及优化钢筋布置方式。

4)严格控制施工质量：施工前必须根据设计对防水混凝土的质量要求进行配合比设计与试配，同时完成混凝土坍落度机器损失、含气量、泌水和凝结时间试验，直至满足要求为止；混凝土浇筑施工时，要求模板安装牢固规范，螺栓防水处理到位，严格控制入模温度，机械振捣均匀适度；混凝土养护时，要求养护方式得当，养护时间充分。

2.2.2关于细部节点防水

地铁多为超长结构，大体积混凝土浇筑易产生温度应力，所以在施工过程中多通过变形缝、诱导缝、施工缝、后浇带等措施防止混凝土开裂，此外为了满足承载或抗拔的要求，底板下常见桩基，又或者是各种引入引出地铁的管道，这些部位往往是防水薄弱环节，需要重点设防。

1)施工缝：结构中部预先设置钢边橡胶止水带，新老混凝土界面凿毛并清理干净，涂刷一道水泥渗透结晶型涂料，迎水面增设外贴式止水带，防水层增设加强层。对于无法预先设置中置式止水带部位的施工缝，中置式止水带以全断面注浆管+两侧各一道遇水膨胀止水胶代替。

2)变形缝：变形缝一般设于附属结构与车站主体结构连接处，车站纵向范围内不设变形缝。变形缝处结构中部预先设置钢边橡胶止水带，中置式止水带外迎水侧设置全断面注浆管，底板与侧墙结构迎水面设置外贴式止水带，顶板结构迎水面处设置泡沫棒嵌缝并用密封胶密封，防水层均设置加强层，顶板及侧墙内侧设置不锈钢接水盒。

3)离壁沟挡水坎：与结构中板一次浇筑完成，并且连续封闭，将附属变形缝位置可能渗漏的水引入离壁沟引排，离壁沟内侧涂刷10 mm厚聚合物水泥砂浆，沟底用聚合物水泥砂浆找出排水坡度，坡向横截沟或地漏。中板孔洞周边亦设置挡水坎，防止渗漏水在装修层中流窜至孔洞周边向站台层滴漏。

4)其余细部构造防水均设置多道防线，重点加强设防，具体做法与其他城市大致相同。

2.2.3关于附加防水层

随着地铁结构防水设计与施工实践经验的不断积累，材料科学的不断进步，现在的地铁结构的附加防水层不再片面追求自身的高性能，而越来越重视与其相互依存的材料的相容性，附加防水层的选择应着重于其与主体结构混凝土的有效融合，以发挥工程结构的整体防水能力。

武汉地铁车站结构附加防水层的选择上，着重考虑以下几点：

1)施工方便、成品保护简单、对土建工法的适应性较好；2)适应本地的天气、环境条件；3)优先选用不易窜水的防水材料，减少窜水对后期堵漏维修工作的影响。

按以上原则，武汉轨道交通地下车站附加防水层主要有以下几种：

1)2.5 mm厚单组分聚氨酯涂膜；2)4 mm厚自粘聚合物改性沥青(PY类)防水卷材；3)1.5 mm厚高分子自粘胶膜防水卷材(P类)；4)膨润土防水毯；5)4 mm厚弹性体(SBS)改性沥青防水卷材；6)水泥基渗透结晶型涂料(1.5 kg/m2)。其中最常用的为1)，2)两种，单组分聚氨酯涂膜用于结构顶板及具备外防外贴条件的侧墙结构防水；自粘聚合物改性沥青(PY类)防水卷材用于车站底板、侧墙的外包防水；在少量车站进行了尝试，尚未大规模推广；膨润土防水毯自重较大，用于侧墙防水时安装定位困难，对基面、天气要求严，雨天施工或基面潮湿时容易提前膨胀或颗粒流失，达不到预期的防水效果，基于以上原因，武汉地铁结构防水已基本不考虑采用；弹性体(SBS)改性沥青防水卷材在个别线路使用过，该材料的力学性能以及高、低温性能较高分子防水卷材弱，施工工艺主要采用热熔施工。弹性体改性沥青防水卷材对基面含水率、施工条件都有较高的要求，同时在地下密闭空间采用热熔法火烤施工会有严重的安全隐患，产品在生产及施工过程中会产生大量有毒害的烟气，污染环境，武汉地铁防水已不再使用；水泥基渗透结晶型涂料(1.5 kg/m2)主要用于个别叠合墙车站侧墙防水。武汉地铁车站典型结构防水剖面详如图1所示。

3 武汉地铁车站结构防水展望

3.1 加强贯彻混凝土结构自防水的根本地位

首先从设计入手，虽然武汉地铁结构防水设计一贯注重结构自防水作用，并进行混凝土结构抗渗性、耐久性的设计，但相关设计参数尚未具体量化。应加大结构混凝土自防水、耐久性的试验研究，设立专项科研课题，引入多因素，制定具体的混凝土配合目标，通过试验，结合对以往施工前试配的相关数据研究，得到适合武汉地区地铁结构常用设计强度和抗渗等级混凝土的配合方案，通过试点应用后进行推广。通过科研课题得到的配合方案，可大大避免试验的离散性带来的不利影响，施工前只需进行试配验证即可。如此可大大节省配合试验的周期，减少离散性带来的不利影响，便于防水混凝土的质量控制，方便工程检测和检验。在施工方面，大力加强防水混凝土施工质量的控制。严格按照设计的强度等级和抗渗等级进行混凝土配置，严格执行设计及相关规范对施工的要求。

3.2 加强新型防水材料的调研和应用推广

当下，科技发展日新月异，防水材料和施工工艺也在不断更新。武汉地铁车站防水常用的自粘聚合物改性沥青(PY类)防水卷材较之前常用的防水板材料有一定进步，可一定程度上解决窜水问题，但由于其粘性一般，与主体混凝土结构间属于弱粘结，尤其底板施工时，现场为方便施工，常在防水层上设置细石混凝土保护层，无法达到“皮肤式防水”的效果。而高分子自粘胶膜卷材、三元乙丙丁基橡胶卷材等材料，既可以方便的预铺施工，又可以与后浇混凝土发生一系列物理或化学反应，在外防内贴的底板及侧墙部位实现防水层与结构混凝土的满粘，形成完美的“皮肤式防水”，建议适度进行推广应用。另外，个别线路车站试点的顶板防水层采用非固化橡胶沥青防水涂料+聚乙烯丙纶复合防水卷材的组合形式，也取得了不错的效果，可以在适当改进的基础上加以推广应用。

3.3 加强防水施工质量的控制

地下车站结构工程防水施工是一项要求较高的专业技术，施工专业化是保证防水工程质量的关键，由于各种原因，在以往防水工程施工过程中，不按要求配制、浇筑和养护自防水混凝土、过早拆模或违规掺加早强剂、不按设计要求处理防水层基面、卷材搭接质量不过关、涂膜涂刷工艺不合要求等现象均有发生，直接影响了结构防水效果，给工程验收和后期运营均带来麻烦。为此，应全过程加强防水施工质量的控制，提供分包单位防水施工资质要求，加强各道施工工序的检测与验收，建立严格的管理机制，确保设计意图得以实现。

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