西安地铁2号线防水设计施工研究
摘 要：在西安地铁2号线防水设计、施工过程中，针对西安地区特有的地质情况，采用了多种防水措施。在介绍防水设计、施工效果的基础上，对成功的经验和存在的问题进行总结，同时对拟采取的改进措施进行研究，可作为今后西安地铁后续线路防水设计施工的参考，并对其他城市地铁防水设计施工提供借鉴。
关键词：地铁；防水；设计；施工
1 工程概况及地下水情况
西安地铁2号线（北客站—会展中心段（含））工程，线路长20.555 km，车站17座，除钟楼站采用明暗挖结合法施工外，其余车站均采用明挖法施工。地下线区间线路长度约17.84 km，区间大部分为盾构施工，长约11.18 km；其余矿山法区间5.57 km，明挖区间1.09 km。
2号线地下水位在地面下4～20 m，场地主要为浅部地下水，主要赋存于第四系松散堆积层中，属孔隙潜水，地下水对混凝土无腐蚀性，对钢结构具有弱腐蚀性。地下水主要接受大气降水、地表水、灌溉水入渗补给及浅层承压水的补给。
2 防水设计
目前，国内地铁工程中明挖结构普遍采用附加柔性防水材料，其种类有：结构顶板多采用涂料类防水层，如广州地铁采用高渗透环氧加自粘防水卷材的方案；侧墙和底板多采用预铺式冷自粘防水卷材，如北京地铁多采用SBS改性沥青防水卷材、膨润土防水毯，广州地铁大量采用塑料防水板作为防水隔离层，沈阳地铁1号线、天津地铁1号线、南京地铁1号线、深圳地铁等也采用塑料防水板。
矿山法结构普遍采用塑料防水板，也有采用预铺式自粘防水卷材，如西安地铁、重庆地铁、成都地铁试验段等。
2.1 防水设计原则及标准
(1）结构防水设计遵循“以防为主、刚柔结合、多道防线、综合治理”的原则。根据环境条件、结构形式、施工方法，选择有效、可靠、操作方便的防水方案。
(2）强调钢筋混凝土结构的自防水，即以结构自防水为根本，采取措施控制结构混凝土开裂的发展，保证防水混凝土达到规范规定的密实性、抗渗性、抗裂性、防腐性和耐久性。以诱导缝、变形缝、施工缝、后浇带、穿墙管、预埋件、预留孔洞、各型接头、各种结构断面接口、桩头等细部结构的防水为重点，辅以外包防水层加强防水，防水层兼做为隔离层。
(3）针对西安地区的环境和地下水条件，防水材料的选择以方便施工、可靠、耐久、经济、安全、环保为原则。
(4）地下车站及机电设备集中区段按一级防水等级要求设计，区间隧道及连接通道等附属的隧道结构防水等级为二级。
2.2 防水设计方案
2.2.1 地下车站
地下车站按一级标准设防，方案如下：
(1）防水混凝土（C30，P8、P10）结构自防水＋外包柔性防水卷材防水方案，柔性防水层方案见表1；
(2）施工缝、变形缝防水采用3道防水方案，表2为车站、区间施工缝防水方案，表3为变形缝（诱导缝）防水方案。
2.2.2 区间
区间按二级标准设防，方案如下：
(1）防水混凝土（C30，P8、P10）结构自防水+外包柔性防水卷材防水方案，柔性防水层方案见表1；
(2）施工缝、变形缝采用3道防水方案，表2为车站、区间施工缝防水方案，表3为变形缝（诱导缝）防水方案。
2.2.3 盾构区间管片
(1）盾构区间管片采用防水混凝土(C50，P10)进行结构自防水；
(2）管片接缝部位及螺栓孔、注浆孔采用弹性密封材料进行密封止水；
(3）管片内表面预留凹槽中嵌缝密封止水；
(4）盾尾地层和衬砌管片之间的环形空隙注浆防水。
2.2.4 特殊变形缝
地裂缝处特殊变形缝原设计设置3道止水线：第1道，外侧“且”型止水带；第2道，中部预压缩的1道中空压力止水带（可滑移止水带，在使用期内可拆卸、维修或更换）；第3道，内侧可卸式“Ω”型橡胶止水带（图1）。
第2道可滑移止水带经过多次改进后，通过实验验证其防水效果可达到设计要求，经在工地现场了解实际装配工况后发现，可滑移止水带均不具有现场安装的条件，主要问题是已完成的特殊缝宽窄变化较大，实际宽度最大达到13 cm，最小的小于3 c m，加之部分区间已安装电缆，止水带需要现场合拢，而原设计的产品结构为中空充压，现场合拢无法完成。在此情况下，经过项目各方的多次分析和研究，最终决定在2号线取消可滑移止水带的安装，并将可滑移止水带与内侧“Ω”型止水带合并为“U”型止水带。目前，地裂缝防水方案改为2道防水线（特殊变形缝外侧设置“且”型止水带，内侧设置“U”型止水带），改进后的内侧“U”型止水带一方面具有可随上下盘主体结构的错动而变形的性能，可适应地裂缝处上下盘主体结构之间一定量的垂直错动和水平错动，同时在使用过程中可阻挡0.3 MPa的水压，在使用期内可拆卸、维修或更换，而且在使用过程中可防止渗漏水直接滴漏到隧道的主工作区域（图2）。
2.3 施工效果
从总体上看，地铁工程防水要求高，且防水材料繁多、工艺复杂，是我国地铁建设至今仍需重点研究的课题。与其他城市地铁防水工程相比，西安地铁2号线的防水施工整体效果还是比较好的，土建工程全线绝大多数地段基本达到了不流水不渗水的设防标准。但局部地段尚存在一些渗漏水问题。对局部地段出现的渗漏水问题，分别采用刻槽、涂抹堵漏王、钻孔注聚氨酯浆液、埋设盲管引排等措施对渗漏水点位进行了治理，车站、区间渗水点明显减少。
3 拟改进措施
3.1 防水设计
(1）采用全包防水的车站，不设或少设诱导缝。
(2）纵向水平施工缝宜采用中埋式镀锌钢板止水带，环向施工缝宜采用中埋式钢边橡胶止水带。
(3）变形缝宜采用中孔型或“Ω”型中埋式钢边橡胶止水带。
(4）特殊变形缝宜增设“Ω”型中埋式钢边橡胶止水带。
(5）针对暗挖区间变形缝等部位少量渗水，设计时应考虑引排措施。
3.2 防水材料
防水材料的选择应遵循“宁强毋弱、防水可靠、易于施工、易于检测”的原则。
(1）后续矿山法隧道外包防水材料宜采用塑料防水板并预埋注浆和分区系统。
(2）车站主体结构与出入口、风道、区间接口部位在破除主体围护桩时，要保护好预先埋入的止水带及防水卷材，避免卷材与围护结构粘贴过于紧密，不易分离，产生破坏。
3.3 施工工艺
(1）应力争在无水条件下施做防水层，以确保防水质量。
(2）车站底板防水材料铺设完毕后，应在其表面增设1层混凝土保护层，防止在后续工作中对已完防水板产生破坏。
(3）车站及隧道二衬混凝土必须分层浇注，并充分振捣，避免漏振、欠振和超振。
3.4 业主及监理监管
土建施工开工前，业主应组织防水方面专家、设计单位、相关防水材料生产厂家，结合防水设计，对相关人员进行培训，明确设计要求及防水施工过程中对质量有影响的关键环节和注意事项，对防水施工提出明确的要求，做到业主、监理、施工管理人员对防水施工过程中容易发生质量缺陷的地方了然于胸，更好地在施工过程中对防水质量进行控制。同时，业主应通过各种措施加强对现场的监管力度，要求设计、监理及施工各方从思想上高度重视防水工程的重要性，确保防水施工质量。地铁工程为百年工程，地铁防水应以结构自防水为主，其他防水措施辅助。为确保结构混凝土密实性、控制早期裂缝，应开展混凝土配比、施工工艺专项研究，提出设计指南和施工操作细则
参考文献
[1] GB50108-2001 地下工程防水技术规范[S]. 北京: 中国计划出版社, 2001.
[2] GB50208-2002 地下防水工程质量验收规范[S]. 北京: 中国计划出版社, 2002.
[3] GB50157-2003 地铁设计规范[S].北京: 中国计划出版社, 2003.
[ 4 ] 鞠建英 . 实用地下工程防水手册[M]. 北京: 中国计划出版社,2002.
[5] 王启耀, 彭建兵, 黄强兵. 西安地铁二号线地裂缝段防水设计探讨[J]. 现代隧道技术, 2009, 46(1):71-75.
[6] 李红旺. 沈阳地铁1、2号线工程防水设计[J]. 中国建筑防水, 2010(20): 28-33
[7] 孟海峰. 北京地铁施工缝防水处理方法[J]. 隧道建设, 2008, 28(1):85-88.
[8] 孙宗军, 范涛, 朱业飞. 地铁区间隧道防水工程实践[J]. 建筑技术,2005, 36(2): 131-132.
京公网安备 11010202007575号