浅论地铁工程防水

地铁工程防水设计综述
一、地铁防水设计总要求
(一)、地铁防水设计原则及标准
设计原则
地铁防水须从源头抓起，从设计理念做起。

防水设计原则是地铁设计的基本出发点。

各地的防水设计原则为：上海地铁“以防为主，多道设防，因地制宜，综合治理，防排结合” ；广州地铁“以防为主，防排结合，多道设防，刚柔并进” ；深圳地铁“以防为主，防排结合，刚柔相济，多道防线，因地制宜，综合治理”；香港地铁：“以混凝土自防水为主，防排结合”。

其中香港地铁明确指出“以混凝土自防水为主” ，强调结构自防为本。

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。

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。

设计标准
依据《地下工程防水技术规范》 (GB50108-2001 )及《地下铁道设计规范》 ( GB50157-92 )，
并根据相关工程的经验，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。

(二)、地铁结构混凝土结构自防水要点
地铁结构防水根本在于“混凝土结构自防水” 。

在实际工程中，往往重防水材料，轻防水混凝土，造成大量投资浪费。

解决方案：
1、严格控制主体结构的实际强度
在满足荷载条件的前提下，尽可能选用中等标号的混凝土，主体结构防水混凝土的设计标号不得超过C30S8。

2 、优化混凝土配合比设计
减少水泥用量，增加其他水硬性胶凝材料如磨细矿渣、优质粉煤灰的比例，水泥用量不超过280kg/m3,优质粉煤灰不低于胶凝材料的30%。

3 、严格控制混凝土的坍落度
明确坍落度的最高限值，即车站控制在100mm以内；区间控制在120mm以内。

4、完善地铁结构抗裂设计措施
主体结构施工，缩短施工缝间距很重要，其分段长度宜控制在16m以内，底板、边墙、中板、顶板应分别灌注。

严格控制混凝土的人模温度，一般应不高于30 C,特殊情况不高
于32C，应尽可能避免在高温时段灌注混凝土。

对采用排桩复合式结构的围护结构，其桩柱间用喷射混凝士找平，并堵漏修补，同时必须在围护结构无渗漏条件下施作内衬，以确保二次混凝土灌注质量。

以上是对地铁结构防水的综合要求，下面针对地铁不同工法形成的结构，分别进行防水
设计的说明。

二、明、盖挖法结构的防水设计
目前，国内地铁工程中明、盖挖结构在满足结构自防水要求的基础上，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。

(一)、明、盖挖地下车站设计要点
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；(2)施工缝、变形缝防水采用3道防水方案。

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(二八明、盖挖地下区间设计要点
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；(2)施工缝、变形缝采用3道防水方案。

总体来讲，明、盖挖地下车站和区间与常规民用建筑的地下室在防水设计上的做法基本相同。

三、暗挖法（含矿山法、超大管棚顶管法）结构的防水设计
目前，国内地铁工程中暗挖法结构在满足结构自防水要求的基础上，普遍采用塑料防水板，也有采用预铺式自粘防水卷材，并预埋注浆和分区系统，如西安地铁、重庆地铁、成都地铁、沈阳地铁等。

针对暗挖区间变形缝等部位少量渗水，设计时考虑引排措施。

暗挖法采用复合式衬砌结构，防水一般共设三道防线，第一道是初期支护加背后注浆，第二道是设置封闭防水板，第三道是二次衬砌，并对施工缝、变形缝等作专门处理。

大量工程实践表明，复合式衬砌结构的防水效果基本是可靠的，但由于防水材料本身和防水施工工艺等方面的问题，导致第二道防水线时常会出现严重的缺陷。

因此，为提高隧道复合式衬砌防水的可靠性，选用合适的防水层（缓冲层）材料、适当的防水层结构设计是完全有必要的。

（一）、暗挖法结构防水机理复合式初砌是分内外两层先后施作的暗挖法衬砌结构，即在暗挖法结构开挖后立即施作网喷混凝土作为初期支护，经监控量测确认围岩及初期支护基本稳定后再铺设防水层，最后浇筑二次衬砌防水混凝土。

复合式衬砌防水主要依靠全封闭的防水层和二次衬砌混凝土，两者相辅相成，缺一不可。

二次衬砌防水混凝土在硬化过程中，内部存在着温度应力和收缩应力，这些应力的存在会使防水混凝土产生变形；而初支混凝土表面粗糙、凹凸不平，必然会对二次衬砌混凝土产生相当大的约束力，阻止其变形，于是就产生了拉应力。

当拉应力大于二次衬砌混凝土抗拉强度时，混凝土即被拉裂，特别是在隧道起拱线应力集中区产生的裂缝最多。

如果设法消除或减弱初期支护喷射混凝土对二次衬砌混凝土的约束，使其自由变形或约束力减小，所产生的拉应力小于混凝土的抗拉强度，二次衬砌混凝土就不会产生裂缝。

因此封闭的防水层多选用不透水、表面光滑的塑料片材，它不仅起到防水作用，而且还能隔离、润滑初支喷射混凝土和二次衬砌混凝土，减少二次衬砌混凝土的开裂。

（二）、暗挖法结构的防水方案地铁暗挖法结构要根据工程所处地质、水文条件及不同的使用要求，采用不同的防水层结构设计。

一般大城市地铁暗挖法结构多埋置于地面以下，有水不能自流排出，宜采用全封闭型防水结构。

防水层设计主要有两种形式：一是单层防水板（膜）铺设于初期支护喷射混凝土上，用于无水地段；二是双层结构，先铺设一层较柔软且具有相当强度的片材作缓冲层，克服初支喷射混凝土基面凹凸不平、易损伤防水板（膜）的弊病，然后在其上再铺设防水板（膜），用于防水要求高的隧道及有水地段。

防水措施采用三道防水。

初期支护是第一道防线,隧道开挖后立即进行钢筋格栅、钢筋网、纵向连接筋、锁脚锚管、喷射C20混凝土联合支护，喷砼厚度I类围岩300mm（n类
250mm）第二道防线为全封闭卷材防水, 采用1. 5mm 厚PVC 防水板+ 350g/ m2 无防布,用
无钉铺设技术；第三道防线为300mm 厚模注C25、S8钢筋混凝土二次衬砌，钢筋全断面设 置，主筋a 16 ,环向间距200mm ,纵向筋a 12，间距200mm ,拉筋a 8,间距400mm,梅花形 布置；另外要求在初期支护与围岩之间以及二衬与防水层之间进行回填注浆
，充填空隙，作为
第一、三道防线的加强和补充。

此外,在边墙底附近，防水层与二衬间安设横向塑料盲沟材
，将渗透水引入隧洞内两侧沟 集中后排走。

施工缝防水采用两道缓膨型遇水膨胀橡胶止水条
（BW96型）整个暗挖区间中 部不设变形缝，仅在区间两端和车站、明挖区间接口处设置 ，采用中置式PVC 止水带。

（三）、暗挖法结构防水材料的选择
目前，隧道复合式衬砌防水层主要选用 PVC （聚氯乙烯）、ECB （乙烯-共聚物沥 青）、LDPE
（低密度聚乙烯）、HDPE （高密度聚乙烯） 和EVA （乙烯-醋酸乙烯共聚 物）等防水板（膜），应用最多的是 EVA 膜。

EVA 、LDPE 、HDPE 及ECB 技术性能皆 优于PVC 板；从价格看LDPE 膜最低， 其技术性能也较好。

因此， 在满足防水要求的 前提下， 地铁隧道宜采用 LDPE 膜或EVA 膜作防水层， 厚度0.8 mm ,这样能做到防 水可靠、施工方便及造价适中。

缓冲层材料的选择可供选择的缓冲层材料主要有无纺布和聚乙烯泡沫塑料衬垫两种。

由 于PE 衬垫具有良好的弹性和物理力学性能，易于铺设且价格较低，
所以隧道复合式衬砌
结构一般选用其作为缓冲层材料。

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