地铁工程车站及区间防水设计技术方案.doc

地铁工程车站及区间防水设计技术方案1.1防水设计原则1.1.1 设计原则1）地下结构防水应遵循“以防为主、刚柔结合、多道防线、因地制宜、综合治理”的原则进行设计，并遵照有关规范执行。2）防水设计应根据不同的结构型式、水文地质条件、施工方法、施工环境、气候条件等，采取相适应的防水措施。3）确立钢筋混凝土结构自防水体系，即以结构自防水为根本，施工缝（包括后浇带）、变形缝、穿墙管、桩头等细部构造的防水为重点，并在结构迎水面设置柔性全包防水层加强防水。4）选用的柔性防水层材料种类不宜过多，并应具有环保性能；经济、实用；施工简便、对土建工法的适应性较好；适应当地的天气、环境条件；成品保护简单等优势。5）优先选用不易产生窜水的防水材料和防水系统，减少窜水对后期堵漏维修工作带来不利影响。1.1.2 防水标准1）地下车站、机电设备集中区段和区间上部空间开发结构的防水等级为一级，不允许渗水，结构表面无湿渍。2）明挖区间隧道及连接通道等附属的隧道结构防水等级应为二级，顶部不允许滴漏，其他不允许漏水（不包括有组织的疏排水部位），结构表面可有少量湿渍，总湿渍面积不大于总防水面积的6/1000，任意100m2防水面积上的湿渍不超过4处，单个湿渍的最大面积不大于0.2m2。3）隧道工程中漏水的平均渗漏量不大于0.05L/m2d，任意100m2防水面积渗漏量不大于0.15L/m2d。1.2盾构隧道防水设计1.2.1砼结构自防水要求1） 盾构管片采用自防水混凝土，防水混凝土的抗渗等级不得小于P10。2） 盾构法施工的隧道结构混凝土渗透系数不宜大于510-13m/s，氯离子扩散系数Dcl-宜大于810-9cm2/s。当隧道处于侵蚀性介质中时，应采用相应的耐侵蚀混凝土或在衬砌结构外表面涂刷耐侵蚀的防水涂层，其混凝土的渗透系数不宜大于810-14m/s，氯离子扩散系数不宜大于210-9cm2/s。氯离子扩散系数采用RCM法检测56天龄期。3） 管片混凝土的裂缝宽度不大于0.2mm，并不得贯通。4） 盾构隧道衬砌结构防水措施应符合下表1.2.1-1的要求。表1.2.1-1 盾构法施工的隧道防水措施防水措施衬砌结构自防水接缝防水弹性密封垫注入密封剂螺孔密封圈5） 管片接缝必须设置一道密封垫沟槽。防水材料的规格、技术性能和螺孔、嵌缝槽等部位的防水措施除满足设计要求外，尚应符合现行国家标准地下工程防水技术规范的有关规定。6） 管片接缝密封垫应满足在设计水压和接缝最大张开错位值下不渗漏的要求。1.2.2接缝防水设计1）弹性密封垫的材料比选为了满足接缝防水要求，在管片接缝处设置了框形弹性密封垫作为防水措施，并以其为主要防水措施。弹性密封垫的材料选择首先应能满足防水要求的各项技术指标。目前国内、国际采用的材料大体分为三种：氯丁橡胶与水膨胀橡胶复合型、水膨胀橡胶和三元乙丙橡胶，此外，还发展有三元乙丙橡胶与水膨胀橡胶的复合型。表1.2.2-1 防水材料性能比较表项目遇水膨胀橡胶三元乙丙橡胶氯丁橡胶示意图防水机理通过水膨胀力和橡胶的压缩弹性力止水。靠橡胶的压缩弹性力止水。通过水膨胀橡胶的水膨胀力和氯丁橡胶的压缩弹性力止水。压缩特征曲线曲线较陡压缩量在适中的区段，压应力与压缩变形曲线平缓曲线较陡断面形状矩形和矩形带凸缘；梯形和梯形带凸缘爪型；梳型；中孔爪型和梳型中孔爪型和梳型几何尺寸宽度、厚度较小宽度、厚度较大宽度、厚度较大构造特点矩形和梯形构造稳定，底面与沟槽尺寸相匹配，易固定，适应张开量小，带凸缘时适应张开量大。因中孔梳型构造和厚度大，在接缝张开量较大时，抗水压能力较强，密封垫完全压密时压应力也不至于太大。由于中孔梳型构造和厚度大，能适应较大张开量。氯丁橡胶具有使水膨胀橡胶膨胀只可在垂直方向膨胀，侧向膨胀受到限制的作用。耐久性耐久性的试验方法仍在探讨之中，老化标准不确定。采用温度加速老化试验推算其耐久性。认为30年后压应力变化量为50%。也有试验推算其寿命为50100年。一般认为其耐久性比氯丁橡胶和三元乙丙橡胶耐久性差。耐久性和耐老化性能优良。德国PHOENIX公司，通过大量的和长期试验研究表明，三元乙丙橡胶经过50年，其应力减少40%，并能达到100年的防水效果。氯丁橡胶具有较好的耐久性；复合的水膨胀橡胶材料是因掺有遇水膨胀树脂影响其耐久性；氯丁橡胶和水膨胀橡胶的复合型耐久性试验标准和方法仍在探讨之中。施工性厚度薄、整体性好，易粘贴，管片拼装容易；水膨胀橡胶在漏涂缓膨剂时遇水，雨淋、遇潮及下坡施工时，会发生预膨胀，导致密封垫不能装入沟槽而造成漏水。虽然，厚度较大，但由于其压缩特性曲线较平缓，拼装时，不会产生较大的压缩应力，不会对管片产生开裂；冬季施工时施工操作材料不会发生结晶变硬。水膨胀橡胶须涂缓膨剂；冬季施工时材料会发生结晶变硬，须进行烘烤。应用情况首先由日本使用，亚洲普遍使用，我国上海盾构隧道、广州地铁均大量应用。欧洲管片接缝防水的主流产品；近年来我国上海地铁二号线、黄浦江人行隧道，广州地铁，北京地铁，南京地铁，天津地铁等已开始使用在我国上海应用最广泛，是上海管片接缝防水的主流产品。方案推荐比选方案推荐方案比选方案弹性密封垫作为隧道防水的主要防线，其选择必须慎重，从结构和防水材料的耐久性和耐腐蚀性角度出发，确定选用三元乙丙橡胶弹性密封垫。2）弹性密封垫技术指标密封垫上表面也可预留凹槽，内嵌遇水膨胀橡胶条；密封垫应符合下列要求：（1）密封垫沟槽截面积应大于等于密封垫的截面积，其关系应满足：A=11.15A0式中：A密封垫沟槽截面积；A0弹性密封垫截面积；（2）为确保接缝两侧密封垫接触宽度，管片环缝错台量不大于10mm，错台率不大于10%。弹性密封垫的构造形成经试验确定，要求在接缝张开量为6mm、错缝10mm时能长期抵抗0.8MPa的水压。（3）密封垫在长期压应力作用下，其压缩永久变形应25%；（4）纵缝间距为0mm时，密封垫的压缩力不应对拼装产生不良影响；（5）变形缝部位的环形密封垫应能够适应更大的变形量，可采用在EPDM密封垫上表面增设3mm厚的遇水膨胀橡胶片的方法满足防水要求；2）在弹性密封垫的迎水面一侧设置遇水膨胀橡胶片，断面尺寸宜为254mm。3）盾构进出洞、横通道洞口两侧各25环做整环、纵缝嵌缝，其余嵌缝范围为拱底90及拱顶45范围内。另外，凡钢管片、拱顶45范围内及衬砌变形缝均以聚氨酯密封胶嵌缝。1.2.3螺栓孔及吊装孔的防水1） 螺栓孔防水采用可更换的遇水膨胀橡胶密封圈，利用压密和膨胀双重作用加强防水。2） 吊装孔（注浆孔）防水当吊装孔和注浆孔结合使用时，为减少注浆孔作为隧道渗水的薄弱环节，在吊装孔的管片外侧30毫米的素砼，当需要进行衬砌背后二次注浆时，将吊装孔素砼破开，作为注浆孔使用。注浆孔设置一道水膨胀螺孔密封圈加强防水。1.2.4防腐蚀在管片混凝土结构自防水能力不能满足相关技术要求的前提下，或根据水文地质条件及地层中侵蚀性介质的情况，应适当考虑隧道管片耐侵蚀措施。具体可采用在管片外背面涂刷耐侵蚀防水涂层加强管片的耐侵蚀能力，涂层可采用环氧聚氨酯防水涂料或水泥基渗透结晶型防水材料等。1.3其他结构防水1.3.1盾构区间隧道1）管片其它部位防水管片角部应粘贴未硫化的丁基橡胶腻子薄片。管片通缝拼装后形成的“十”形缝及错缝拼装后形成“T”形缝是防水的一个薄弱环节，因此要求在管片角部粘贴橡胶薄片，以加强角部部防水，包括防止同步注浆浆液的漏入。附属结构与主隧道间的施工缝要求采用遇水膨胀止水条防水。图1.3.1-1管片与联络通道接触面防水2）工作井与盾构隧道接头防水（1） 设置环形钢筋混凝土保护圈，采用掺合成纤维和复合膨胀剂的混凝土。（2） 保护圈混凝土与工作井井壁内衬钢板，管片混凝土之间均设遇水膨胀橡胶止水条。（3） 井圈混凝土施工缝内侧预留嵌缝槽，用高模量聚硫密封胶嵌填。（4） 管片混凝土面涂刷水泥基渗透结晶型防水涂料。（5） 盾构进出洞附近衬砌管片设置较密的变形缝环，以适应工作井与盾构隧道不均匀沉降，在变形缝前、后环的相对环面设置了加厚的弹性密封垫及传力衬垫，确保环缝较大的张开。图1.3.1-2 衬砌环和盾构井接触面防水2）联络通道防水暗挖联络通道外包柔性防水层采用厚度不小于1.5mm厚的EVA防水板进行全包防水处理，缓冲层材料采用单位重量为400g/m2的无纺布。同时在防水板表面设置分区系统和注浆系统。一般环、纵向施工缝，均采用30cm宽的中埋式镀锌钢板并在施工缝表面涂刷优质水泥基渗透结晶防水涂料的方法加强防水；洞口施工缝及无法设置止水带的施工缝可采用止水胶+注浆管的方式加强防水。