地鐵隧道復合式襯砌防水施工技術綜述
      對地鐵區間隧道復合式初砌的防水機理、防水層結構設計、防水材料與緩沖層材料的選用、防水施工工藝、防水層的保護等， 作了系統的介紹。


　　當前， 多數地鐵區間隧道采用了復合式襯砌結構， 防水一般共設三道防線， 第一道是初期支護加背后注漿， 第二道是設置封閉防水板，第三道是二次襯砌， 并對施工縫、變形縫等作專門處理。大量工程實踐表明， 復合式襯砌結構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藝等方面的問題， 導致第二道防水線時常會出現嚴重的缺陷。因此， 為提高隧道復合式襯砌防水的可靠性，選用合適的防水層（緩沖層）材料、適當的防水層結構設計以及嚴格的防水施工工藝， 是完全有必要的。
　　1、復合式初砌防水機理及防水層結構設計
　　（1）防水機理隧道
　　復合式初砌是分內外兩層先后施作的隧道襯砌結構， 即在隧道開挖后立即施作網噴混凝土作為初期支護， 經監控量測確認圍巖及初期支護基本穩定后再鋪設防水層， 最后澆筑二次襯砌防水混凝土。
　　復合式襯砌防水主要依靠全封閉的防水層和二次襯砌混凝土， 兩者相輔相成， 缺一不可。二次襯砌防水混凝土在硬化過程中，內部存在著溫度應力和收縮應力， 這些應力的存在會使防水混凝土產生變形； 而初支混凝土表面粗糙、凹凸不平，必然會對二次襯砌混凝土產生相當大的約束力， 阻止其變形， 于是就產生了拉應力。當拉應力大于二次襯砌混凝土抗拉強度時， 混凝土即被拉裂，特別是在隧道起拱線應力集中區產生的裂縫最多。如果設法消除或減弱初期支護噴射混凝土對二次襯砌混凝土的約束， 使其自由變形或約束力減小，所產生的拉應力小于混凝土的抗拉強度， 二次襯砌混凝土就不會產生裂縫。因此封閉的防水層多選用不透水、表面光滑的塑料片材， 它不僅起到防水作用，而且還能隔離、潤滑初支噴射混凝土和二次襯砌混凝土， 減少二次襯砌混凝土的開裂。
　　（2）防水層結構設計
　　地鐵隧道要根據工程所處地質、水文條件及不同的使用要求， 采用不同的防水層結構設計。一般大城市地鐵隧道多埋置于地面以下，有水不能自流排出，宜采用全封閉型防水結構。防水層設計主要有兩種形式： 一是單層防水板（膜）鋪設于初期支護噴射混凝土上， 用于無水地段；二是雙層結構， 先鋪設一層較柔軟且具有相當強度的片材作緩沖層， 克服初支噴射混凝土基面凹凸不平、易損傷防水板（ 膜） 的弊病，然后在其上再鋪設防水板（膜）， 用于防水要求高的隧道及有水地段。


　　2、防水材料的選擇
　　目前，隧道復合式襯砌防水層主要選用 PVC（ 聚氯乙烯）、ECB（ 乙烯- 共聚物瀝青）、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）， 應用最多的是 EVA 膜。常用防水材料的主要性能指標見表 1.由表 1 中可看出： EVA、LDPE、HDPE 及 ECB 技術性能皆優于 PVC板； 從價格看 LDPE 膜最低， 其技術性能也較好。因此，在滿足防水要求的前提下， 地鐵隧道宜采用LDPE 膜或 EVA 膜作防水層， 厚度 0.8 mm， 這樣能做到防水可靠、施工方便及造價適中。
    緩沖層材料的選擇可供選擇的緩沖層材料主要有無紡布和聚乙烯泡沫塑料襯墊（以下簡稱 PE 襯墊）兩種。無紡布是用合成纖維材料經熱壓針刺無紡工藝制成的土木工程用卷材， 厚度 3～5 mm， 幅寬 2 m， 按單位面積質量有300 g/m2、400 g/m2、500 g/m2 及 600 g/m2 幾種。PE 襯墊是由化學交聯、化學發泡制成的團孔 PE 泡沫塑料材料，其厚度一般為（4±0.5） mm， 幅寬一般為（1 200±50） mm， 表觀密度為（45±5） kg/m3， 拉伸強度≥0.4MPa，斷裂伸長率≥100%.由于 PE 襯墊具有良好的彈性和物理力學性能，易于鋪設且價格較低， 所以隧道復合式襯砌結構一般選用其作為緩沖層材料。
　　3、防水施工工藝要點
　　隧道復合式襯砌防水除選擇合適的材料外， 采取嚴格的防水施工工藝也至關重要。
　　（1）噴射混凝土基面處理
　　由于噴射混凝土基面粗糙、凹凸不平， 表面可能存在錨桿頭外露等現象， 會對鋪設的防水層帶來很大的損害，因此必須先對混凝土基面突出物進行處理。當噴射混凝土基面有突出的鋼筋、鐵絲時，按圖1所示進行施工處理； 當噴射混凝土基面有鋼管突出時，則按圖 2 所示進行處理； 當錨桿端部外露較長時， 則在末端切斷時預留 5 mm， 并在割除部位用砂漿抹成圓曲面， 以免防水層被扎破，同時，噴射混凝土基面平整度需滿足 D/L≤1/6、拱頂 D/L≤1/8 （L——噴混凝土相鄰兩凸面間的距離； D——噴混凝土相鄰兩凸面與凹面之差），方可鋪設防水層。隧道遇斷面變化或轉彎時的陰角應抹成R≥5 cm 的圓弧。防水層施工時基面不得有明水，如有明水應采取措施封堵或引排。


　　（2）緩沖層處理
　　先在噴射混凝土隧道拱頂部位正確標出隧道縱向的中心線， 將 PE 襯墊的橫向中心線與隧道縱向中心線相重合， 從拱頂部開始向兩側下垂鋪設； 再用塑料脹管、木螺絲和熱塑性塑料圓墊片將 PE 襯墊固定在噴射混凝土上， 有時也可用熱風塑料焊槍將 PE 襯墊熱粘在基面上， 翹凸處及其它必要點可進行加強固定； 布設熱塑性塑料圓墊片時，按照拱頂每隔 50cm、邊墻每隔 100 cm、底板每隔 150 cm 的梅花形布置。緩沖層 PE 襯墊和塑料墊片的施工。
　　（3）防水板的鋪設與焊接
　　首先裁剪卷材， 要考慮搭接接頭的預留部分； 然后在隧道拱頂部位 PE 泡沫塑料墊襯上標出隧道縱向中心線，再使防水板的橫向中心線與該中心線相重合，從拱頂開始向兩側下垂鋪設， 邊鋪邊與塑料圓墊片熱熔焊接；鋪設時要注意與噴混凝土表面凹凸不平相密貼，并不得拉得太緊，一定要留出搭接余量。用塑料熱合機進行焊接材質較薄的防水膜時，還可采用反彎法進行施工。即首先將兩層膜對接，然后熱合焊接，當雙焊縫經檢查合格后，將其彎向一側點焊在卷材上，這樣可避免焊縫180°剝離。
　　目前，常用的 EVA、LDPE、ECB 等防水板幅寬一般為 2.1 m，接縫焊接是否嚴密直接關系到防水效果的可靠性。施工過程中，一般選用國產自動爬行熱合機。兩層膜搭接100mm， 焊成雙焊縫，每條焊縫寬10 mm，中間留有空腔供充氣檢查焊縫之用， 見圖6所示。對熱合的雙焊縫進行嚴密性檢驗時，一般采用充氣法，所用設備包括空心針、空壓機、壓力表和連接管等，它的工作原理是利用充氣設備向焊縫空腔里加壓，在氣壓達到 0.1￣0.15 MPa 后停止充氣。壓力表讀數保持 5 min 左右不下降或下降不超過 10%， 說明焊縫質量合格； 如壓力下降較多，說明有未焊好之處，可用肥皂水涂在焊接縫上， 產生氣泡的地方用熱風焊槍和電烙鐵等補焊， 直到不漏氣為止。焊縫檢驗時一般焊接1 000 延米抽檢1處焊縫。
　　4、防水層的防護
　　防水層施工完后， 必須注意嚴加防護， 否則極易被人為破壞，導致防水質量下降乃至完全失效。在沒有保護層部位（如拱頂、側墻）綁扎鋼筋時， 必須注意不得破壞防水層；焊接鋼筋時必須在此周圍用石棉水泥板進行遮擋， 以免濺出火花燒壞防水層； 在澆筑二襯混凝土時， 振搗棒要特別注意不得接觸防水層，因為由振搗棒引起的對防水層的破壞不易被發現、也不易修補。