范連勇，楊洪娜，李圣瑞

（中國(guó)電建市政建設(shè)集團(tuán)有限公司，天津 300384）

隨著城市地下空間的拓展與利用，作為地下與地上交通銜接點(diǎn)的地鐵車(chē)站，已成為城市人們生活出行的重要組成部分[1]。地鐵車(chē)站結(jié)構(gòu)與地上車(chē)站結(jié)構(gòu)不同之處不僅僅是周?chē)鷰r土介質(zhì)所產(chǎn)生的土壓力作用，而且還要長(zhǎng)期承擔(dān)城市地下水所產(chǎn)生的水壓力影響。城市地下水可以通過(guò)車(chē)站結(jié)構(gòu)中的縫隙滲透到結(jié)構(gòu)內(nèi)部，對(duì)車(chē)站結(jié)構(gòu)質(zhì)量與安全產(chǎn)生嚴(yán)重的影響[2-3]。雷永生等[4]依托西安地鐵二號(hào)線工程，深入調(diào)查分析了滲漏水位置、特點(diǎn)和原因，并提出了施工中應(yīng)該注意的問(wèn)題以及預(yù)防措施和改進(jìn)建議。陳云飛[5]主要討論了地鐵防水工程在施工過(guò)程中影響防水效果以及施工質(zhì)量的控制措施。Gattinoni P等[6]研究了米蘭市地鐵站中地下水位變化對(duì)地下車(chē)站結(jié)構(gòu)滲漏的影響效應(yīng)。牛江威[7]在總結(jié)地鐵車(chē)站滲漏危害及特點(diǎn)基礎(chǔ)上，分析設(shè)計(jì)、施工、結(jié)構(gòu)形變、侵蝕環(huán)境對(duì)滲漏的影響以及現(xiàn)行防水技術(shù)規(guī)范的適用局限，提出“反濾+引排”防水設(shè)計(jì)新思路及小微構(gòu)件的自防水措施等優(yōu)化方案。

由以上分析可知，造成地鐵車(chē)站滲漏水病害的原因很多，雖然施工因素占主要原因，但是設(shè)計(jì)原因包括多種因素并且缺少系統(tǒng)性的總結(jié)與分析，也會(huì)造成滲漏水病害。為此，本文針對(duì)地鐵車(chē)站設(shè)計(jì)中存在的不足之處，通過(guò)詳細(xì)分析地鐵車(chē)站鋼筋布置方式與間距、后澆帶設(shè)置條件、混凝土澆筑等不合理引起滲漏水病害的作用機(jī)理與發(fā)展過(guò)程，并與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比分析，研究結(jié)論為地下工程滲漏水病害處理提供了重要的理論參考。

1 滲漏水病害的表現(xiàn)形式

城市地鐵車(chē)站的防水設(shè)計(jì)要求標(biāo)準(zhǔn)為一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，即結(jié)構(gòu)不允許出現(xiàn)滲水、內(nèi)襯表面不得有濕漬?；趯?duì)已有地鐵車(chē)站現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研與文獻(xiàn)查找，地鐵車(chē)站豎向墻和橫向板一旦出現(xiàn)裂縫通常就會(huì)引起滲漏水情況。由此可見(jiàn)，滲漏水病害的表現(xiàn)形式主要是以裂縫分布特征為衡量標(biāo)準(zhǔn)，如圖1所示。為此，需要分析地鐵車(chē)站豎向墻和橫向板裂縫發(fā)生的原因，從設(shè)計(jì)角度出發(fā)，減少裂縫的發(fā)生概率，為地鐵車(chē)站設(shè)計(jì)提供重要的理論依據(jù)。

2 滲漏水病害的成因

圖1 地鐵車(chē)站滲漏水病害的表現(xiàn)形式

地鐵車(chē)站作為永久地下結(jié)構(gòu)物，長(zhǎng)期承載著巖土介質(zhì)產(chǎn)生的土壓力和地下水產(chǎn)生的水壓力的共同作用，孔隙水在多種壓力耦合作用下沿著巖土介質(zhì)內(nèi)部孔隙浸入地鐵車(chē)站結(jié)構(gòu)周邊，進(jìn)而沿著結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的縫隙滲入車(chē)站結(jié)構(gòu)內(nèi)部，從而產(chǎn)生滲漏水病害。總結(jié)其主要原因體現(xiàn)在下以三個(gè)方面。

（1）施工原因，如混凝土運(yùn)輸時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、澆筑不連續(xù)、振搗不均勻、養(yǎng)護(hù)不合理、模板體系接縫不嚴(yán)等。

（2）設(shè)計(jì)原因，如防水設(shè)計(jì)不合理、鋼筋間距較小等。

（3）材料原因，如商用混凝土質(zhì)量、防水材料等級(jí)等。

3 設(shè)計(jì)因素分析

依托某地鐵車(chē)站防水設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)滲漏水情況統(tǒng)計(jì)，結(jié)合工程地質(zhì)水文情況，重點(diǎn)研究與分析地鐵車(chē)站防水設(shè)計(jì)中需要進(jìn)一步改進(jìn)和優(yōu)化的主要因素，為降低車(chē)站滲漏水情況的發(fā)生以及減少后期堵漏成本和運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)提供理論參考。

3.1 車(chē)站結(jié)構(gòu)外防水層設(shè)計(jì)

明挖車(chē)站結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)防水一般采用全包防水作業(yè)，底板、側(cè)墻防水層應(yīng)選用耐老化、耐腐蝕、易操作，適合在潮濕基面施工的預(yù)鋪高分子防水卷材（P類(lèi)），高分子主體材料的厚度一般為1.5mm。由于底板施工過(guò)程中不可避免地對(duì)防水材料產(chǎn)生小范圍影響甚至破損，在城市地下水壓力作用下，地下水就會(huì)沿著底板與防水層之間的孔隙滲透穿過(guò)破損區(qū)域，導(dǎo)致車(chē)站結(jié)構(gòu)內(nèi)部滲漏。與此同時(shí)，防水卷材在鋪設(shè)過(guò)程中，橫向和縱向都會(huì)產(chǎn)生較多的拼縫，在車(chē)站結(jié)構(gòu)發(fā)生沉降變形時(shí)，卷材的搭接部位就容易發(fā)生拉裂從而導(dǎo)致車(chē)站地板滲漏，但是通過(guò)增加防水材料鋪設(shè)厚度的方法，又會(huì)增加建設(shè)成本。為此，可以通過(guò)對(duì)拐角處、誘導(dǎo)縫等關(guān)鍵部位增加鋪設(shè)防水材料厚度，提高地鐵車(chē)站的防水性能。例如，在我國(guó)東北地區(qū)某市地鐵車(chē)站底板防水層鋪設(shè)過(guò)程中，采用在底板拐角處預(yù)鋪高分子防水卷材的基礎(chǔ)上，再增加一層高分子防水卷材作為加強(qiáng)層，從而提高了地鐵車(chē)站底板拐角處的防水性能，如圖2所示。

圖2 底板轉(zhuǎn)角處預(yù)鋪高分子防水卷材（P類(lèi)）

車(chē)站頂板防水可以采用單組份聚氨脂防水涂料均勻涂抹在結(jié)構(gòu)頂板上。然而，在我國(guó)多雨地區(qū)，以及頂板拐角及特殊部位，為了更好地防止地下水滲入車(chē)站頂板結(jié)構(gòu)內(nèi)部，可以在原有單組份聚氨脂防水涂料基礎(chǔ)上增加低模量聚氨脂嵌縫密封膠和單組份聚氨脂防水涂料加強(qiáng)層，從而有效地提升和完善車(chē)站頂板的自防水能力。

3.2 車(chē)站結(jié)構(gòu)縫處防水設(shè)計(jì)

（1）在車(chē)站混凝土結(jié)構(gòu)縫處應(yīng)當(dāng)盡量避免使用非定型產(chǎn)品。由于非定型產(chǎn)品需要現(xiàn)場(chǎng)二次加工和涂抹，材料穩(wěn)定后才能發(fā)揮防水作用，這就需要現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)尺寸、各工序緊密配合，而各工序要求越嚴(yán)格，工序越復(fù)雜，越容易出錯(cuò)，從而導(dǎo)致施工效果未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，降低了施工成效[8]。

（2）誘導(dǎo)縫、變形縫所使用的填縫材料性能應(yīng)予以重視。《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》（GB 50108—2008）規(guī)定，遇水膨脹止水條（膠）應(yīng)具有緩脹性能，7d凈膨脹率≤最終膨脹率的60%，最終膨脹率≥220%[9]。但是目前我國(guó)對(duì)市場(chǎng)上的遇水膨脹止水條要進(jìn)行質(zhì)量抽檢的觀念是很欠缺的，這對(duì)于地鐵工程質(zhì)量的保證是不利的。

（3）全斷面注漿管設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)首要考慮施工縫表面土的平整度影響以及混凝土振搗帶來(lái)的破壞問(wèn)題。已澆筑完成的混凝土表面經(jīng)過(guò)鑿毛處理后，一般平整度較差，所以在全斷面注漿管安裝時(shí)往往會(huì)存在位置不準(zhǔn)確以及固定不牢固的問(wèn)題，因此防水設(shè)計(jì)難以在實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)中實(shí)現(xiàn)。

（4）遇水膨脹止水條作為止水最后一道防線，在地下工程變形縫的維修中作為已經(jīng)失效的中埋式止水帶的彌補(bǔ)更為合適，在新建工程中則稍為勉強(qiáng)[10]。中埋式止水帶不能粘貼在主體和圍護(hù)結(jié)構(gòu)間，采用“注漿管+止水條”的設(shè)計(jì)方式雖然滿足了防水技術(shù)規(guī)范要求，但是無(wú)法滿足結(jié)構(gòu)變形要求。防水技術(shù)規(guī)范中“防水卷材+注漿管+止水條”防水模式注重于“防”，但在防水卷材失效的前提下，單獨(dú)依靠止水條與注漿顯然無(wú)法達(dá)到防水效果。所以，現(xiàn)行防水技術(shù)規(guī)范在指導(dǎo)設(shè)計(jì)活動(dòng)方面存在適用局限問(wèn)題[7]。

3.3 其他方面防水設(shè)計(jì)

（1）設(shè)計(jì)人員缺乏對(duì)結(jié)構(gòu)防水重要性、材料選用和設(shè)計(jì)方式的認(rèn)知，錯(cuò)誤地認(rèn)為地下滲漏水不會(huì)影響地下結(jié)構(gòu)安全，或者缺乏對(duì)實(shí)際防水情況的認(rèn)知，設(shè)計(jì)方案結(jié)合結(jié)構(gòu)特征研究不充分，設(shè)計(jì)時(shí)完全局限于規(guī)范要求而不考慮區(qū)域差異，這是不合理的，應(yīng)該結(jié)合規(guī)范要求根據(jù)結(jié)構(gòu)特征和所處的具體部位有針對(duì)性地進(jìn)行合理設(shè)計(jì)[7]。

（2）排水溝設(shè)計(jì)方面要注意以下幾個(gè)方面。①排水溝找坡應(yīng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)確，排水溝導(dǎo)水管間距不宜過(guò)長(zhǎng)，可考慮每個(gè)導(dǎo)水管獨(dú)立設(shè)置找坡，以增大坡度。②出入口電梯端部下方易形成隱蔽的滯水區(qū)，積水不易排出。③車(chē)站穿越中板的線纜及管路一般為緊靠側(cè)墻設(shè)置，與排水溝互相干擾，易造成沿孔洞滲漏。

（3）一般地鐵車(chē)站結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度約為200m，屬于超長(zhǎng)框架結(jié)構(gòu)，混凝土溫度變化會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力和收縮，由此造成地基發(fā)生不均勻沉降，作用于車(chē)站會(huì)產(chǎn)生裂縫，通過(guò)設(shè)計(jì)后澆帶的辦法可以解決上述問(wèn)題，如圖3所示。地鐵車(chē)站結(jié)構(gòu)施工使用后澆帶，可以緩解和減少車(chē)站大體積混凝土澆筑過(guò)程中熱脹冷縮變化導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)裂縫，調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)內(nèi)外張力均衡。與此同時(shí)，地鐵車(chē)站底板下部地層也通常是不均勻的，存在地基剛度的差異性，因重力等原因造成不均勻沉降發(fā)生，解決的辦法是設(shè)置后澆帶來(lái)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，但是后澆帶不能呆板地限定為一定長(zhǎng)度，而應(yīng)結(jié)合施工季節(jié)變化有一定的靈活性。

圖3 底板后澆帶

（4）車(chē)站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中往往關(guān)注的是結(jié)構(gòu)自身抗扭剪能力，而忽視了鋼筋布設(shè)過(guò)密導(dǎo)致的鋼筋間距較小，無(wú)法滿足混凝土粗骨料的填充尺寸，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)澆筑過(guò)程中某些特殊部位出現(xiàn)結(jié)構(gòu)薄弱區(qū)域。在長(zhǎng)期土壓力和孔隙水壓力作用下，結(jié)構(gòu)薄弱區(qū)域較易出現(xiàn)裂縫，致使車(chē)站結(jié)構(gòu)發(fā)生滲漏。因此，在對(duì)車(chē)站各個(gè)構(gòu)件進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)的時(shí)候，必須充分考慮現(xiàn)場(chǎng)施工條件。

4 結(jié)束語(yǔ)

作為城市軌道交通的重要組成部分，地鐵車(chē)站結(jié)構(gòu)要長(zhǎng)期承載周?chē)鷰r土介質(zhì)所產(chǎn)生的土壓力和地下水所產(chǎn)生的水壓力的共同影響，若車(chē)站結(jié)構(gòu)出現(xiàn)縫隙導(dǎo)致孔隙水滲透到結(jié)構(gòu)內(nèi)部，對(duì)車(chē)站結(jié)構(gòu)質(zhì)量與安全將會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。雖對(duì)車(chē)站滲漏水病害的成因及防治措施已有了較多的研究成果，但是在車(chē)站設(shè)計(jì)因素分析中缺少系統(tǒng)的總結(jié)。為此，文章得出地鐵車(chē)站滲漏水的設(shè)計(jì)因素有以下幾點(diǎn)。

（1）地鐵車(chē)站結(jié)構(gòu)外防水層設(shè)計(jì)，可以通過(guò)對(duì)拐角處、誘導(dǎo)縫等關(guān)鍵部位增加鋪設(shè)防水材料厚度，提高地鐵車(chē)站的防水性能。

（2）車(chē)站結(jié)構(gòu)縫處的防水設(shè)計(jì)，在非必要情況下應(yīng)避免使用非定型產(chǎn)品，特別需要重視誘導(dǎo)縫、變形縫所使用的填縫材料的性能。

（3）其他設(shè)計(jì)方面，包括設(shè)計(jì)人員素質(zhì)方面、鋼筋間距以及后澆帶設(shè)置等。

（4）對(duì)內(nèi)外防水層設(shè)計(jì)建議盡可能采用柔性材料，以減少因后期施工不配套而造成的隱患。