地铁车站结构渗漏原因分析及其控制措施以昆明地铁3号线某车站防水设计为例

某车站防水设计为例

摘要：针对目前地铁工程渗漏是现今国内常见的一种工程缺陷，尤其在地下水位较高的地区，它不仅与工程周边水文环境、结构埋深、防水设计方案、防水材料等有关，还与结构混凝土性能、施工工艺等有关。现我对车站易渗漏的薄弱环节进行了分析，提出地铁渗漏工程中可有效减少渗漏的技术措施，并对进一步探讨的问题进行了分析，旨在为类似工程项目提供参考。 关键词：地铁车站 结构渗漏 因素 措施

随着昆明轨道交通建设的快速发展，昆明现已开通形成约75公里左右的轨道交通网络，规划将共建造9条（304余公里）轨道交通线，将由核心区向外围四大城区纵向辐射、外围城区之间横向联系的格局，并连接东西南北客运站、长水机场、安宁、嵩明等重要对外交通枢纽。在已运营的轨道交通线路中，大部分为地下结构，由于地下线路相互交错、地面高程相对变化等方面的影响，致使车站的施工深度在不断加大，所处环境越来越复杂，防渗漏的难度越来越大。渗漏已经成为地铁工程的常见病和多发病，其长期的渗漏会不仅会影响车站的正常使用、增加运营成本，而且会缩短其使用寿命。因此有必要对影响地铁车站渗漏的原因进行分析，并提出针对性的防治措施。 1. 地铁车站易渗漏的环节 1.1. 变形缝、施工缝、诱导缝

根据目前地铁车站的调查发现，工程中的变形缝、施工缝、诱导缝、穿墙管及临时立柱桩等部位是渗漏水的易发部位，其易发点的构造设计及施工质量好坏直接决定了工程防水效果的成败。 1.1.1 变形缝

变形缝主要设计在车站主体结构、区间隧道及车站附属结构之间，以减小两者之间的差异沉降，同时也是两者不同时间段施工必须采取的一种施工方式。变形缝一般设计多道防水措施，地铁车站常使用外贴式止水带、带注浆花管中置式止水带、背贴式止水带、加强防水层等。 1.1.2 施工缝

目前昆明地铁工程地下车站横向和纵向施工缝的防水处理一般是采用涂刷水泥基渗透结晶混凝土界面剂、一道水膨性止水胶及预埋注浆管以硫化硬质橡胶管、塑料管或螺旋管为骨架，单侧或四周设置出浆孔，出浆孔外侧覆盖硫化海绵或泡沫橡胶层，橡胶层与骨架采用胶粘或尼龙丝固定）。在下一段施工前，应对施工缝处混凝土进行凿毛处理，封侧模前应将墙体下面的垃圾清理干净，在新、老混凝土交接表面涂刷水泥基渗透结晶混凝土界面剂、安装注浆管及水膨性止水胶。一旦施工缝处混凝土浇筑振捣不密实，可进行注浆处理。

在工程实践中，渗漏难以控制的主要是施工缝的防水处理。图1为昆明地铁3号线某车站站施工缝的防水设计。首先在昆明多雨的季节或因围护结构等渗水原因水膨性止水胶在新混凝土浇筑前早已膨胀完毕，完全起不到应有的效果；其次在模板上设置预留孔注浆管（为橡胶管）在拆除模板及脚手架过程中容易被破坏。因此建议在施工缝防水设计使用镀锌钢板止水带，取消原有注浆管（防水设计图2），通过延长其渗水路径达到止水的效果。经现场试验表明，后期车站内施工除个别十字交叉施工垃圾堆积过多致使施工缝位置出现渗漏水外，其余段很少有渗漏水现象。

图1 车站施工缝防水设计图

图2 施工缝防水设计图 1.1.3 诱导缝

设置诱导缝对减少车站的开裂有一定的作用，但诱导也是防水的薄弱部位，需采取多道防排水措施。诱导缝出主要采用外贴式止水带和中埋式止水带防水，一旦外侧基面不平整，会极大地消弱外贴式止水带的防水作用。因此要严格按设计及施工规范要求，采用聚合物防水砂浆找平基面，阴角部位修成圆弧形倒角，使外贴式止水带紧贴于基面。各层板面及强身诱导缝中的中埋式钢边止水带，应避免定形钢筋安装后止水带与固定钢筋直接接触，并采取措施使止水带下的混凝土振捣密实，中置式钢边止水带的闭口连接处，应配专人进行黏合处理。 1.2 穿墙管、临时立柱桩等部位

在地铁车站施工过程中，由于需要与外界电力、电信、给排水等系统的连接，往往在浇筑顶板、侧墙及底板的过程中提前预留这些管道；如果这些位置处理不当或者不到位，将极易出现渗漏水。因此，在设计过程中需考虑在穿墙的预留管道上设置止水钢板，有条件的情况下尽可能加大止水钢板的宽度。对于车站出入口有密集型的管道需要预埋时，将采用整块止水钢板切孔来代替单个管道设置的止水钢板。

对于车站内设置的需要拔除的临时立柱桩，往往在施工完成中板或顶板后才可以拔除，此时临时立柱桩在底板预留位置基本上成为底板的一个泄水孔；采用后浇法施工时根本无法施作聚氨酯防水涂料和水膨性聚氨酯止水胶（车站临时立柱桩穿底板防水设计图3）来进行补偿收缩混凝土方法施工，建议在今后设计过程中提供此类节点合理的施工方法。

图3 车站临时立柱桩穿底板防水设计

1.3 施工过程中混凝土由于各种原因产生渗漏 1.3.1 围护结构存在渗漏的情况下浇筑侧墙

在昆明地铁施工中，由于地下水位较高，无论采用排桩、连续墙均有可能出现接缝处渗漏水。一般要求在施工侧墙之前，要求对围护结构的渗漏水进行封堵，但实际施工过程中施工单位往往忽视了这一点。由于刚浇筑的侧结构强度低，渗漏水的压力极易在新混凝土中形成渗水通道，最终将此处的混凝土中的水泥浆全部带走留下渗水隐患。

1.3.2 混凝土坍落度过大导致的收缩开裂

在地铁施工过程中，往往本层的顶板和侧墙一起浇筑，为了提高混凝土的流动性，施工现场随意加大坍落度的情况时有发生；塌落度过大会导致后期混凝土的收缩变形增大，容易产生裂纹，所以需严格控制混凝土的坍落度。目前地铁规范要求顶板、底板、侧墙混凝土坍落度控制在110～140mm之间，在施工过程中必须严格按照设计施工。

1.3.3 分层混凝土浇筑间隔时间长导致的冷缝

地铁中常用侧墙厚度在800～1000mm之间，中板厚度在400～700mm之间，顶板、底板厚度在700～1200mm之间，分段长度一般控制在12m左右。一次浇筑量少则在几百方，往往在施工过程中由于泵送能力、混凝土的运输能力等方面的原因，导致分层浇筑的新旧混凝土间隔时间过长形成冷缝，此处新旧混凝土的粘结力很少极易形成渗漏。

1.3.4 混凝土的自由落差大导致的离析

昆明施工的地铁车站通常为两层和三层结构，结构高度在16～23m之间，在垂直方面分层一般4～5次浇筑完成。除底板浇筑一次外，平均每次浇筑的高度均在5m以上。根据目前地铁侧墙的设计拉筋采用间距很小且采用梅花形布置，要想在侧墙中伸入串筒、溜槽几乎是不可能的事情，通常施工单位在没有任何措施的情况下浇筑侧墙混凝土，在施工缝处混凝土出现离析导致渗漏。合理的混凝土自由垂直落差使其不离析是控制施工缝处混凝土防治渗漏的关键，所以建议设计过程中提供混凝土浇筑点或拉筋采用方格布置或标明可以平移拉筋的区域。 1.3.4 混凝土施工振捣混乱导致不密实

混凝土振捣前应先根据具体的结构物设计振捣点，对于施工人员严格划分施工区域，振捣时间一般为10～30s，以混凝土开始出浆和不冒气为准，避免漏振、欠振和超振。对于新旧混凝土结合面、沉降缝、施工缝、诱导缝及穿墙管位置需要严格按设计的振捣点和时间来控制振捣。 2. 有效控制地铁车站渗漏的措施

根据目前车站常见的渗漏的环节，本人认为应从以下几点可以有效控制渗漏点的出现。

2.1 严格控制混凝土配合比

在混凝土的生产过程中⑴原材料比例必须控制在规定的误差之内；⑵外加剂必须采用聚羧酸等高效减水剂；⑶采用低热化水泥，减少混凝土内外温差导致的开裂；⑷活性掺合量的选用：混凝土胶凝材料必须掺用Ⅱ级以上的粉煤灰。 2.2 侧墙防水布铺设必须与基面密贴

昆明地铁车站防水材料多采用预铺式改性树脂防水卷材，在铺设之前设计要求围护结构基面平整顺直，在阴阳转角处预先采用水泥砂浆做成圆角或倒角再铺设防水卷材。往往在施工过程中忽视了基面的平整度的要求，在铺设防水卷材未能紧贴基面，导致在混凝土防水卷材过于紧绷，在浇筑混凝土的过程中出现崩裂或撕开防水卷材接头位置，以致防水失效。

2.3 钢支撑的拆除必须根据侧墙的混凝土试块的实验结果确定

作为车站围护结构内撑体系的钢支撑的拆除，必须按照设计要求侧墙的施工高度和强度满足之后方可进行。何时拆除钢支撑，必须以置换钢支撑体系的侧墙支撑体系混凝土试块的试验结果来确定。但在施工过程中由于工期等方面压力原因，拆除钢支撑的手续和时间很不规范，提前拆除钢支撑会导致侧墙强度不足而开裂的情况，形成混凝土的自防水系统的破坏。

2.4 施工过程中严格控制混凝土浇筑时间、养护时间、养护方法等

混凝土的浇筑时间应尽可能按照在温差变化小的时段，最大限度降低混凝土的初凝温度。由于混凝土内部与表面的散热速率不一致，在表面会形成较大的温度梯度。此时温差产生的表面拉应力超过此时的混凝土的极限抗拉强度，就会在混凝土表面产生裂缝。在混凝土浇筑后，应采用按时洒水、覆盖麻袋等方法，且养护时间不应小于14d，尤其要重视侧墙及顶板底的养护。 2.5 重视侧墙施工前围护结构的防水处理

在车站开挖过程中，应重视围护结构的堵漏工作，要求在围护结构表面不得有明显的渗漏水现象。但在实际施工过程中，围护结构的渗水现象比较普遍，这样既影响基坑工程的安全，又对施工防水及主体结构防渗带来不利。建议对围护结构渗水位置采用水泥液注浆等措施进行堵漏，同时也可减少车站主体结构后期的渗漏水。

3. 需共同探讨的问题

3.1 车站防水采用涂料防水层

在地铁工程设计中，车站防水多采用预铺式改性树脂防水卷材，一方面分层分段浇筑的接头位置难以保护，经常施工等各方面的原因导致接头位置难以满足设计要求抗拉强度。另一方面防水卷材未能全部密贴（尤其在侧墙位置）导致在混凝土浇筑过程中拉裂防水卷材。涂料防水能够很好的解决与基面的密贴和接头的破损处理的相关问题，前提是必须保证基面的清洁和无明显渗漏以及涂料防水的厚度和质量控制。

3.2 车站侧墙采用预制配件通过预应力手段组装而成

车站侧墙采用预应力预制配件组装的优点：⑴运用预应力原理使得迎水面受压，防止混凝土受压，减少接缝处渗水；⑵通过预制配件上的预留的注浆孔在需要注浆的时候可以重复注浆；⑶可以加快施工进度，减少现场的圬工量，起到环保的效果；⑷通过预应力可以减少侧墙的配筋率。 参考文献：

［1］GB50157-2013，地铁设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2013. ［2］GB50010-2010（2015版），混凝土结构设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2015.

［3］GB50108-2008，地下工程防水技术规范[S].北京：中国计划出版社，2008.

［4］昆明地铁3号线工程车站防水通用图.2011.

作者简介：康艳武（1983-）.男，工程师。2006年毕业于山西省太原理工大学，现在中铁开发投资集团有限公司从事高速公路工程技术管理工作。