摘  要：根据工程沿线场区的水文地质条件，结合其他城市地铁建设的经验，苏州地铁4号线车站采用了以混凝土结构自防水为根本、以接缝防水为重点、并辅以膨润土防水毯为主要防水材料的附加防水层的防水设计，其中施工缝和变形缝等细部构造作了加强防水处理。

关键词：地铁车站；防水；膨润土防水毯；施工缝；变形缝

 

      规划中的苏州市地铁4号线总体呈南北走向，连接了相城区、古城区、吴中区、吴江市松陵镇等地区，是苏州市南北方向的骨干线路，将与地铁2号线共同支撑城市发展副轴。苏州地铁4号线主线全长41.1 km，设车站30座（均为地下站）；支线长9.29km，设车站6座（不含接轨站，均为地下站）。4号线全线顶板防水层施工面积超过14万m²，施工缝超过100 km。

 

      地下工程的防水设计，应考虑地表水、地下水、毛细管水等的作用，以及由于人为因素引起的附近水文地质改变带来的影响^[1]。我国地铁防水设计主要采用全防型和防排结合型两种设计，其中全防型多见于北方地区修建的地铁，防排结合型多见于南方地区修建的地铁。主要原因是北方天气干燥，地下水位低，地铁车站受地下水影响的机会远远小于南方；而南方潮湿多雨、地下水位高，需“以防为主、刚柔结合”，并对进入主体结构内的极少量渗水进行疏排。该设计思路已体现于相关的设计规范中^[2-3]。

 

      TB 10003—99《铁路隧道设计规范》、GB 50157—2003《地铁设计规范》以及GB 50108—2008《地下工程防水技术规范》，对于地下工程的防水设计思路基本一致，要求主体结构采用防水混凝土，并应根据防水等级的要求采取其他防水措施。无论是从结构强度还是从防水的角度来看，混凝土的抗裂性能非常重要。一旦结构有了裂纹，在地下水压力的作用下，裂纹会往更大的方向发展，在混凝土中形成贯通的毛细通道，具有压力的地下水将会沿缝流出，导致整个地下结构防水工程失效^[1]。防水设计的重点还是在于“防”，即加强主体结构自防水，以及附加层和各类施工缝、节点部位的防水。

 

      苏州水文地质及土质情况与上海类似，可汲取上海地铁建设过程的经验。苏州地铁4号线车站针对防水进行了一定的改进，主要为：1）围护采用复合墙结构体系，以便体现全包防水效果；2）采用地下连续墙压顶梁取代抗拔桩进行结构抗浮，以减少底板与桩接头的防水薄弱点；3）全包防水材料采用效果显著的钠基膨润土毯。

 

      工程沿线场区微承压水主要赋存于粉土粉质黏土层中。微承压水补给来源主要为大气降水、地表水、上部潜水的垂直渗流，民间取水及向周围湖（河）网的侧向径流为其主要的排泄方式。根据区域观测资料，苏州市历史最高微承压水水位标高为1.74 m，近3~5年最高微承压水水位标高为1.60 m左右，地下水位年变化幅度约为0.8 m。

 

4.1防水设计原则

      1）防水设计和施工遵循“防、排、截、堵相结合，刚柔相济、因地制宜、综合治理”的原则。在漏水量小于设计要求，且疏排水不会引起周围地面下沉和影响结构耐久性时，可对进入主体结构内的极少量渗水进行疏排。

      2）以混凝土结构自防水为根本，以接缝防水为重点，并辅以附加防水层加强防水，满足结构使用寿命的要求。

 

4.2防水设计标准

      1）地下车站（包括出入口通道）及机电设备集中区段的防水等级为一级，即：不得有渗水，结构表面无湿渍。

      2）风道、风井的防水等级为二级，即：不允许漏水，结构表面可有少量湿渍，总湿渍面积不应大于总防水面积的2/1 000，任意100 m²防水面积上的湿渍不超过3处，单个湿渍的最大面积不大于0.2 m²。

 

5.1混凝土结构自防水

   苏州地铁4号线混凝土结构自防水的相关技术要求和参数基本按GB 50108—2008《地下工程防水技术规范》的规定执行。需要特别说明的是，本工程要求混凝土入泵坍落度控制在140±20 mm，入泵前坍落度每小时损失值不应大于20 mm，坍落度总损失值不应大于40 mm。

 

5.2附加防水层

5.2.1主要防水材料

      本工程地铁车站主要防水材料为钠基膨润土防水毯，同时还选用了单组分聚氨酯防水涂料和自粘聚合物改性沥青防水卷材。表1为膨润土防水毯主要性能指标。

5.2.2基层处理

      1）施工基面应清洁、坚实、平整，无尖角和凹陷，平整度应符合：D/L=1/10~1/6，其中：D为基面相邻两凸面凹进去的深度；L为基面相邻两凸面之间的距离。对不满足以上要求的基面，要用水泥砂浆修补找平，金属突出物等应截除，并用水泥砂浆覆盖。

      2）基面裂缝宽度≥1.5 mm时应作嵌填处理，方法是先骑缝凿V型槽，再用水泥砂浆或膨润土防水粉或膨润土防水浆嵌填。

      3）施工基面要求无明水、无积水，否则要进行堵漏或排水后方可施工；潮湿基面不需要特殊处理。

      4）所有阴阳角部位均应采用50 mm×50 mm的1∶2.5水泥砂浆进行倒角处理。

5.2.3施工顺序

      1）施工准备

      施工设备和机具（简易吊装设备、铺挂台架、射钉枪、铁锤、剪刀等）准备就绪，膨润土防水毯主材及配套材料按施工计划准备充足，下料场地要开阔、干燥、干净。下料前必须先查勘现场，根据工程特点，确定铺设方案，尽量减少防水毯的搭接。

      2）膨润土防水毯的固定

      膨润土防水毯高密度聚乙烯（HDPE）薄膜的一面应朝向迎水面，防水毯用水泥钉及垫片穿孔固定，  水泥钉长度不小于40 mm。垫片可以为圆形或方形，其直径或边长不小于30 mm，钉孔呈梅花形布置，水泥钉间距立面不大于500 mm，平面仅在搭接缝处用水泥钉固定。在搭接部位，水泥钉距搭接缝边缘应为15~20 mm，垫片可用水泥钉配套的圆垫片，也可用不小于1.5 mm厚镀锌铁皮裁剪而成的方形垫片，或厚度2.0 mm以上有一定刚性、能满足挂设要求的塑料垫片。

      3）膨润土防水毯的搭接

      膨润土防水毯自然搭接，搭接宽度不小于100mm。大面防水毯的搭接缝不宜设在拐角处，搭接缝应离拐角500 mm以上，拐角处防水毯应增设附加层，附加层沿拐角两侧各300 mm宽。如在立面（侧墙）、平面（底板）拐角处的搭接不可避免，则搭接宽度应为600 mm，即立面、平面上的防水毯在拐角处均再往平面和里面延长300 mm，不另设附加层，且立面的防水毯必须压在平面的防水毯之上。防水毯的搭接必须是上幅压下幅，接缝应尽量减少并错开，接缝密贴、平整，严禁皱折，搭接缝必须用膨润土防水浆封闭。

      4）甩头保护和连接

      甩头的预留长度应比钢筋头长200 mm以上，且必须大于500 mm，并用收边压条收边密封。立面上甩头用300 mm宽的白铁皮保护，平面上甩头用柔性临时保护层作U形包裹后，再压临时保护板覆盖保护。甩头连接时，不应将已发生一定程度水化的甩头截掉，新防水毯可直接搭接在甩头上，并与附加层对接，甩头对接缝必须用膨润土防水浆封闭，连接时应先拆掉收边条。

      5）收头处理

      收头用30 mm宽、1.0 mm厚的白铁皮收口，并用水泥钉固定，钉距不大于300 mm，防水毯末端必须用膨润土防水浆封口。

5.2.4注意事项

      1）膨润土防水毯铺设过程中应尽量防止施工用水引起膨润土早期水化。

      2）明挖施工铺设防水毯前应注意天气变化，防止雨雪前铺设。

      3）铺设立面拐角处防水毯时，应先顺拐角用钉子固定防水毯，再固定其他部位，以防止防水毯空鼓、紧绷。

      4）转角处及阴阳角等特殊部位，应增贴一层防水毯作为附加层，宽度600 mm（转角、阴阳角两侧各300 mm），附加层铺设完毕后再大面铺设防水毯。

 

6.1施工缝防水设计

      施工缝有以下3种防水做法：

      1）明挖车站迎水面结构施工缝，有条件安装止水带的部位，均采用宽度约为35 cm的钢板止水带进行防水处理，如图1所示。

      2）车站与出入口通道接口部位施工缝、车站与区间接口部位施工缝、车站与通风道接口部位施工缝、盾构洞口后浇环梁两侧施工缝、所有与既有结构接口部位的施工缝（新老结构接口部位）、车站和区间迎水面结构无法安装钢板止水带的施工缝，均采用双道止水条（专指遇水膨胀止水胶）与预埋注浆管的方法进行防水处理，如图2所示。

      3）结构永久竖井施工缝、通风井施工缝、车站楼板施工缝等非迎水面结构施工缝均采用腻子型膨胀橡胶止水条进行防水处理（止水条的断面尺寸为10mm×20 mm），如图3所示；腻子型膨胀橡胶止水条安装方法如图4所示。

6.2变形缝防水设计

      变形缝处除柔性防水层及加强层外，另设3道各自成环的止水、排水措施：1）变形缝中部设置中置式橡胶止水带，形成一道封闭防水线；2）变形缝顶板、侧墙、底板临水侧用聚硫密封胶嵌缝，密封胶闭合成环；3）变形缝顶板及侧墙内侧设置不锈钢接水槽，将少量渗水有组织地引入区间排水沟并排入废水泵房。变形缝防水设计见图5。

      底板和侧墙变形缝两侧结构的厚度不同时，需要将变形缝两侧结构做等厚度处理。在距变形缝不小于300 mm以外的部位再进行变断面处理，这样利于柔性防水层及防水附加层的铺设，确保变形缝部位的防水效果。

      中埋式钢边橡胶止水带的施工要求：