明挖现浇隧道防水体系实施简析

宋子鹏

（中交三航局第二工程有限公司，上海 200122）

引言

隧道工程防水质量问题会导致隧道渗水、漏水，影响工程外观质量，严重时甚至影响使用功能和耐久性，对工程使用和后期维护产生诸多不利影响。近年来在我国城市化建设和交通建设过程中，兴建了大量的地下工程，如城市地铁、下穿河底隧道、海底隧道等。在许多工程案例中，如地铁或隧道的渗水、漏水，大都因为防水体系失效或部分失效导致。因此，地下工程的防水问题已经成为工程技术人员需要重点关注的问题。

南岭路隧道为下穿明挖隧道，总体防水等级为二级。本文通过对南岭路下穿隧道防水体系的研究，阐明了明挖隧道防水的设计和施工要点，并对施工效果进行了总结，供类似工程参考。

1 工程概述

南岭路下穿主河涌设置南岭路隧道全长660 m。下穿隧道布置采用挡土墙段、U 型槽敞口段、箱型框架暗埋段的型式（图1）。其中起点挡土墙长20 m，起点侧U 槽敞口段长150 m，中间暗埋段长345 m，终点U 槽敞口段长125 m，终点侧挡土墙长20 m。隧道宽27.8～29.8 m，隧道主体结构采用现浇法施工。

图1 南岭路隧道结构示意图

南岭路隧道防水设计采用了多道防线共同作用的综合防水体系，由内至外采用混凝土结构自防水、伸缩缝（施工缝）防水、外包防水卷材和喷涂聚脲防水涂料，形成完整的防水体系，确保了隧道的防水效果。

图2 南岭路隧道防水体系图

2 结构自防水

2.1 防水施工

隧道主体结构混凝土采用海工高性能混凝土，强度等级为C45，混凝土抗渗等级P8。依靠结构混凝土自身的抗渗性和密实性进行防水是隧道防水的根本，对防水起着至关重要的作用。因此，应从结构混凝土的配合比和现场的施工工艺进行严格控制，确保混凝土的施工质量。

根据隧道自防水的设计要求，进行混凝土配合比设计，要求混凝土满足强度、抗渗性能，且最大限度减少混凝土裂缝的产生，确保防水性能。

隧道主体结构用C45 混凝土配合比[1]见表1。其中，胶凝材料用量470 kg/m3，水胶比0.33，表观密度2 386 kg/m3，砂率40 %；减水剂采用高性能减水剂，其掺量为1.2 %。为减少混凝土裂缝的产生，混凝土掺入抗裂剂，经试验验证后掺量为28 kg/m3。

表1 混凝土配合比

采用上述配合比混凝土性能试验结果如下，从下表可以看出，混凝土各项性能满足要求。

表2 混凝土性能测试结果

现场试配时，利用搅拌站2 m3的搅拌机进行试拌，试拌方量为1 m3。拌好的混凝土保水性好、粘聚性以及流动性良好，坍落度和扩展度满足设计以及现场施工要求。

2.2 混凝土施工质量保证

1）加强混凝土振捣

混凝土下料后及时振捣，振捣时应快插慢拔。快插，迅速地将振捣器垂直没入混凝土中，短时间内达到最深点，防止顶部混凝土先被振捣密实，导致上下部分混凝土分层离析；慢拔：以一定速率慢慢垂直提拔，以便在振捣器后方不产生残留孔穴；顶板底板浇筑时采用梅花形振捣，振捣棒靠近底膜，使底部气泡排除，在预埋件、模板阴阳角处加强振捣。

2）浇筑墙体，顶板等部位时，对于混凝土下落高度超过2 m 的部位应设置溜槽或串筒，防止混凝土下落过程中离析。

3）防止冷缝的产生

混凝土浇筑时进行分层分段浇筑，分层厚度不大于300 mm，分段长度根据浇筑能力一般为10 m 左右，避免间隔时间过久形成冷缝，降低混凝土的抗渗性。

4）做好混凝土养护[2]

混凝土二次收面完成后立即覆盖塑料薄膜进行养护，常温天气塑料薄膜上覆盖土工布，不间断洒水养护。气温较高时，可覆水养护。养护时间不少于14 天。

3 隧道外防水

隧道底板底部及侧墙迎水面采用外包防水卷材，防水卷材采用P 类防水卷材（即预铺式高分子自粘胶膜防水卷材）。此类防水卷材能在混凝土固化过程中和结构混凝土粘结成一体，起到较好的防水效果。

3.1 施工流程

混凝土面清理→测量放线→防水卷材铺设→验收

3.2 防水施工

1）混凝土面清理

铺设防水卷材前，对于隧道底部可浇筑一层C15 素混凝土垫层，对于侧面可采用挂网喷砼等措施进行找平，确保基面平整无杂物，防止浇筑混凝土过程中防水卷材产生过大变形撕裂，影响防水效果。

2）测量放线

根据结构物的尺寸定出卷材铺设的边线，并做好标记，以便计算出卷材的预铺尺寸，并保证卷材的搭接长度。

3）防水卷材铺设[3]

图3 防水卷材铺设

防水卷材施工时，应确保卷材的搭接质量，卷材纵横向分别采用自粘搭接和双面胶带搭接。自粘搭接时重叠长度不小于7.5 cm，双面胶带搭接长度不小于8 cm。搭接施工时，应注意搭接缝平整、密实、无气泡。

图4 防水卷材纵向搭接示意图

4）验收

防水卷材必须经验收合格后方可进行下步工序。防水卷材铺设应平整、搭接牢固、无破损，并应采取保护措施。

5）防水卷材的保护

防水卷材铺设采用后退法施工，减少工人在已铺好的卷材上进行操作。在防水卷材上进行钢筋绑扎作业时，应采取措施防止破坏防水卷材，钢筋放置在卷材上应下垫方木；进行钢筋焊接作业时应用湿毛巾遮挡防水卷材，避免烧穿防水层。混凝土浇筑前应对防水层进行检查，发现破损及时修补。

4 变形缝、施工缝防水

4.1 止水结构

顶板、底版节段变形缝及侧墙变形缝止水结构如图5-图8 所示。

图6 底板变形缝防水示意图

图7 侧墙变形缝防水示意图

图8 敞口段侧墙顶部变形缝防水示意图

4.2 变形缝、施工缝防水处理

变形缝中部设置宽度为300～350 mm 钢边橡胶止水带防水，转弯半径≥200 mm，钢边橡胶止水带兜绕成环，止水带的钢边两端应设置预埋注浆管；

横向垂直施工缝中部采用钢边橡胶止水带防水，靠结构内壁四分之一厚度处设置遇水膨胀止水胶，同时施工缝应凿毛处理，并涂刷水泥基渗透结晶型防水涂料；

纵向水平施工缝中部采用自粘丁基橡胶钢板止水带防水，靠结构内壁四分之一厚度处设置遇水膨胀止水胶，同时施工缝应凿毛处理，并涂刷水泥基渗透结晶型防水涂料；

外包防水卷材与背贴式橡胶止水带应进行粘结，防水卷材、背贴式止水带与基层的粘结必须采用以防水卷材及背贴式止水带均相容的粘结剂；

转角及特殊地方要增设1～2 道加强防水卷材；

变形缝位置应设置卷材、涂料加强层，卷材、涂料加强层均指与原防水层同材质、同厚度的防水材料，卷材加强层与原防水卷材之间增设一道丁基橡胶自粘胶带；

施工缝位置按施工实际情况考虑，施工缝与墙体上预留的孔洞边缘距离不宜小于300 mm；

铺设止水胶时，应在止水胶表面完全硬化后，方可浇筑下一段混凝土。在浇筑下一次混凝土时，应采取弱振捣，避免振捣棒直接碰到止水胶；

隧道的底板和侧墙在节段与节段之间的变形缝处迎水面采用外包式橡胶止水带防水，顶板变形缝采用低模量聚氨酯密封胶嵌缝。

敞口段变形缝中设置的钢边止水带在侧墙顶部以下采用腻子型膨胀橡胶块包裹其端头。在浇筑混凝土前，以厚度为10 mm 的腻子型膨胀橡胶块包裹止水带端头截面。

5 防水涂料

本隧道结构底面和侧墙迎水面设置外贴式防水层。其中顶板及放坡开挖施工的侧墙采用喷涂聚脲防水涂料，厚度为1.5 mm。

喷涂聚脲防水涂料施工主要有混凝土基面处理和聚脲防水层施工两个步骤。

5.1 基层表面的处理

1）基层的打磨、除尘和修补。

防水涂料施工前因进行混凝土面的检查，混凝土表面应光洁、平整，无污染，不符合要求时应进行打磨或修补。

2）基层的干燥。

混凝土面应尽量干燥，含水量越低越有利于涂料和混凝土的粘结。

3）基层的防污染。

在防水涂料施工前，应采取防护措施防止混凝土面遭受粉尘或油污的污染。

4）孔洞修补

喷涂防水涂料前混凝土表面的气泡、孔洞必须进行修补，气泡、孔洞的修补采用嵌缝材料。

5）涂覆底涂料

选用与喷涂聚脲防水涂料相容性好的底涂料，底涂料施工采用涂刷或滚刷等方式，底涂料厚度应均匀无漏刷，厚度不超过20 微米。底涂料干燥后，方可进行聚脲防水层喷涂。

5.2 聚脲防水层施工

聚脲防水层在基层处理剂涂刷完成且表面干燥后实施。防水层施工时不得在强风下进行，风速过大难以进行喷涂作业，造成少喷或漏喷。

图9 防水层喷涂施工作业流程图[4]

聚脲防水涂层的施工要点如下：

1）防水涂料喷涂前应预热管道，达到规定的温度后，方可进行喷涂作业。

2）在喷涂施工前应检查甲组分和乙组分物料是否正常，乙组分(B 料桶)中一般均含有颜填料，故其为密度较大的组分，长期静置容易出现分层，因此在喷涂作业前应用专用的搅拌器充分搅拌20 min 以上。

3）考虑到喷涂聚脲作业受现场条件和操作人员等诸多因素的影响很大，为确保工程质量，在每日大规模施工前应进行试喷，由技术人员对试喷效果进行检查，确定各项工艺参数后，方可进行大规模施工。

4）喷涂施工时，喷嘴应垂直于混凝土面，喷涂移动速度要缓慢均匀。

5）喷涂施工应先细部后整体、先下后上、先边角后中间，喷涂应连续施工，一次多遍，纵横交叉，直至达到设计要求的厚度。两次喷涂作业面之间的搭接宽度不应小于15 cm。

6）应按设计要求先做好工程细部构造处理后，方可进行大面积的喷涂，如对于边角等细部部位则应预先喷涂增强层，其涂层厚度约0.5 mm,宽度约30 cm,然后进行大面积喷涂。

7）喷涂厚度应均匀，喷涂下一涂层要覆盖上一道涂层的50 %，喷涂多遍时，两遍之间要交叉喷涂，确保厚度均匀，同时在施工过程中，应随时检测涂层的厚度。

8）两次喷涂时间的间隔不得超出厂家规定的复涂时间，否则应在前一次涂层的表面涂刷一层层间处理剂。

6 结语

南岭路隧道通过抗渗混凝土、伸缩缝防水、外包防水层形成一套完整的防水体系。目前隧道已基本完工，经效果检查，隧道防水效果良好，满足设计二级防水要求。本文所述防水体系可供类似工程参考。