预制装配式地铁车站防水施工技术研究

李祥钰 张 路 郭 靖 王亦嘉 孙小力

（中建八局轨道交通建设有限公司，江苏 南京 210000）

近年来，城市基础配套设施建设中地铁隧道相关设施需求量迅速增大。为应对环境污染、劳动力短缺等问题，大力推动建筑业装配式建造技术的改革[1]，预制装配式工程逐渐普及。地下工程施工的一大重难点就是工程整体结构的防水问题，若地下工程出现渗水甚至涌水问题，将会严重威胁其内部作业及使用人员的生命安全。预制装配式工程与现浇施工的流程和方法不同，其防水工艺及施工技术也不同，因此需要对预制装配式地铁车站防水施工技术进行研究，保障相关项目的施工安全及工程质量。

1 预制装配式地铁车站概述

相比传统的现浇地铁车站，预制装配式地铁车站施工工序更简单，施工效率更高，工程成本更低，施工质量更好，现场作业更安全。预制装配式地铁车站以现有的技术手段为支撑，实现了施工装配化、构件生产工业化[2]。预制装配式地铁车站施工所用预制构件，首先由生产厂家在工程中按照标准进行生产，预制构件完成后进行检查和测试，符合标准的预制构件会通过大型运输车辆运输到施工现场进行存放或拼装。预制装配式施工技术虽然需要一定的装卸存放区域，但其施工过程减少了脚手架的使用，减少了现浇结构缺陷的改善步骤，使施工流程简便化、流畅化，提高了施工现场布置的简单性，提高了施工作业的效率和安全性。预制装配式地铁车站各环构件的拼装顺序及拼装方法相同，受天气、温度、潮湿程度等因素的影响较低，施工作业的变化性较少，因此施工活动及进度可提前预测，有利于对施工工程整体的把控和管理。可对装配式地铁车站施工技术重难点等进行提前预测和科学预案，有效减少施工突发情况，提高施工安全性，保障施工的质量。

预制装配式地铁车站的构件组成结构主要为混凝土结构和钢筋结构，虽然预制构件施工工序简便、工效较高，但防水结构不够完善，面临渗水、漏水甚至涌水的风险。如果防水问题无法很好地得到解决，将大幅度降低预制装配式地铁车站工程的施工及使用安全性，不利于施工作业的日常管理。基于对施工安全、工效、质量等多方面的考虑，在预制装配式地铁车站施工作业过程中，管理人员及技术人员应提高防水安全意识，深刻认识防水工作的重要性和必要性，设计科学的施工技术方法，采取必要的防水措施，有序进行预制装配式地铁车站防水施工作业，不断提高工程整体及关键节点位置的防水性。

2 工程概况

项目为青岛某装配式地铁车站工程，建设地铁主要方法为明挖法。车站全长218 m，宽19 m，采用桩锚、桩撑支护形式，主体结构采用闭腔薄壁构件结构，车站中部148 m采用装配式结构施工，共74环，装配式结构宽20.5 m，高18.5 m，环宽2 m。预制装配式地铁车站结构如图1所示。

图1 预制装配式地铁车站结构

起始段的2～5环为现浇段结构施工，施作构件锁定装置，逐步按顺序吊装底板预制构件A块、侧墙预制构件B块、顶板预制构件C/D块并张拉锁紧。以拼装完成的前一环为基准，按上述步骤，逐环向前拼装，每拼装5～10环底板构件便进行一次底板两侧肥槽回填，拼装10环后进行一次顶板涂膜防水层施工。预制构件每拼装完一环，同时进行内部结构拼装，预制装配式地铁车站预制环与内部结构可进行同步施工。

3 预制装配式地铁车站防水体系分析

3.1 重难点分析

预制装配式地铁车站构件与盾构法隧道管片整体都采用拼装方法施工，但由于拼装方式及使用功能的差异，盾构法隧道管片防水性能较易保障，预制装配式地铁车站接缝施工精度及防水功能保障更困难。

3.1.1 受力限制

盾构法隧道掘进顶推如图2所示。

图2 盾构法隧道掘进顶推

盾构机上以环排布的千斤顶通过对最前端管片顶推完成盾构机前进掘进作业，盾构法隧道管片不仅起到支撑土体、密封内部的作用，还会作为盾构掘进施工过程中前进推动的支撑，导致管片通常要承载盾构机约6 000 kN甚至更大的顶推力，顶推力的反向力对管片有较好的压实作用，管片间密封垫所受的压力约为350 kN/m，可使管片间接缝密实，因此盾构法隧道管片防水性能较易保障。

预制装配式地铁车站张拉锁紧如图3所示。

图3 预制装配式地铁车站张拉锁紧

预制装配式地铁车站构件仅依靠张拉锁紧进行紧固，没有承载顶推力的支撑作用，张拉锁紧拉力约为600 kN，构件间密封垫所受拉力约为77 kN/m，远低于盾构法隧道管片及密封垫所受拉力，有限的拉力限制了预制构件间的密封效果，即使适当提高张拉锁紧拉力，拉力上限也远低于盾构法隧道管片承载的顶推力，预制装配式地铁车站接缝施工精度及防水功能保障更困难，如何在较低的拉力下达到标准甚至优异的接缝密封性是该类工程施工技术重难点之一。

3.1.2 精度限制

由于预制装配式地铁车站拼装预制构件体积和质量较大，且拼装作业空间有限，工程拼装施工往往采用施工人员目测纠偏的方式，即使某些工程项目采用拼装设备进行辅助拼装，拼装设备的智能化程度也不高，适用性不强，依然以施工人员目测为主体，导致预制构件的安装精度难以保证。盾构法隧道管片拼装接缝通常约为1 mm，管片间的密封垫受到挤压后可较容易达到工程设计标准。而预制装配式地铁车站施工过程中，因拼装空间、测试精度以及施工误差等因素的影响，其构件接缝一般在3～8 mm，较难达到2 mm的工程标准。接缝过大会导致密封垫所受压力不够，直接影响接缝密封性，易出现安全风险，导致渗水、漏水甚至涌水等施工安全事故，影响施工进度及工程质量[3]。

3.1.3 施工影响

盾构法隧道管片拼装施工技术较为成熟，在常规施工条件下就能满足接缝密封要求，无须特殊处理。预制装配式地铁车站构件通常无法一次性精准定位拼装，构件拼装后会出现水平度、垂直度及纵向的偏移，需要进一步测试、定位以及纠偏。密封垫在构件拼装时会被挤压密封，纠偏作业过程中，构件位置的错动易带动受挤压的密封垫同时被动错动，此时受挤压的密封垫又承受了很大的摩擦力，平面方向上的摩擦力很容易导致密封垫粘贴受损或拉开，从而影响和破坏密封性。

3.1.4 设备限制

盾构法隧道管片拼装施工研究较早，各类地质、环境等条件下的工程项目量均较大，施工作业经验积累丰富，各种施工设备较齐全，工艺方法、体系研究较全面。预制装配式工程应用较晚，已建的预制装配式地铁车站工程项目量较少，其相关施工工艺、体系研究相对较少，拼装设备、辅助设备及系统很少，虽然已有的相关设备可以提高装配式车站施工的工效、精度和安全，但设计科学性、作业智能化、数据可视化以及拼装纠偏精度等方面仍有较大提升空间，现有的设备仍然无法满足该类工程对拼装作业精度和施工工程防水性能的需求，预制构件接缝施工精度及防水功能保障困难，限制了预制装配式地铁车站工程的推广和发展速度[4]。

随着预制装配式工程的应用及推广，该类工程项目量越来越大，施工技术和工程指标的要求也越来越高，解决上述问题是保证预制装配式地铁车站工程高防水性施工的关键。

3.2 防水施工要点

预制装配式地铁车站防水施工技术研究主要综合考虑预制构件混凝土预制构件自防水、构件间接缝防水、现浇段与预制构件接口防水、顶拱防水以及渗漏水治理等方面，保障工程防水等级达到一级标准[5]。预制装配式地铁车站防水体系如表1所示。

表1 预制装配式地铁车站防水体系

标准横剖面防水如图4所示。

图4 标准横剖面防水

3.3 施工结果

根据青岛黄海学院站预制装配式地铁车站的实际施工情况，针对不同节点和施工部位，选择适合的施工方式、科学的施工流程、规范化的施工作业、先进的防水施工方法，有效提高了预制装配式地铁车站的防水性，保证了施工作业及管理运营的安全性，保障了施工进度及工程质量。

4 结语

为了保证预制装配式地铁车站施工的安全性及施工质量，应在施工前做好工程防水方法设计及防水施工规范，培养作业人员防水安全意识，合理应用防水施工技术工艺，充分发挥预制构件主体防水、材料防水等防水手段，塑造安全、通畅的施工条件及运营环境。在预制装配式地铁车站施工过程中，工作人员应根据现场施工状况及施工条件，对防水施工工艺进行不断优化和改进，根据工程流程设计及施工规范落实各项具体工作，构建科学和完善的防水体系，保障地下预制装配式工程的安全和质量。