南京地铁一号线南京站站防水设计与施工
摘 要 结合南京地铁一号线南京站站所处的工程环境及施工特点，介绍南京站站的防水设计原则，并详细阐述了南京站站所采用的防水形式及其施工工艺，对类似地铁车站防水具有一定的借鉴作用。
关键词 地铁车站 防水 设计 施工
1 引言
近年来地铁建设迅速发展，同时地下地铁车站的防水形势也越来越严峻。地下地铁车站大都埋藏较深，结构空间大，稍有不慎，极易发生渗漏。而地下车站的防水属于隐蔽工程，事后处理起来相当困难。因此要想结构防水达到相应的标准，就必须在防水设计和施工上下工夫，力争做到防患于未然，确保万无一失。南京地铁一号线南京站站靠近玄武湖，地下水位较高，并且工程地质和水文地质条件较复杂。该地下车站在防水上通过精心设计和施工，达到了所要求的防水标准，即结构不渗不漏，表面无湿渍。本文就该地下车站明挖部分防水工程进行论述。
2 工程概况
2．1 工程简介
南京地铁一号线南京站站(K14+91．35～K14＋376．67)位于南京火车站地区，以80°的角度下穿既有铁路站场。受铁路站场分隔，地铁车站主体结构分南区、北区和过站区三部分。其中南区和北区为明挖区，分别在铁路站场南面和北面；过站区为暗挖隧道，在铁路站场下面。南京站南、北区为地下双层岛式车站，结构主体采用三跨(南区站厅层四跨)现浇钢筋混凝土框架结构，基坑围护形式为人工挖孔灌注桩，基坑平均深度约16m。主体结构内衬墙和各层楼板与围护桩脱离，内衬墙与围护桩形成重合墙，主体结构施工均采用明挖顺筑法。过站区采用双隧道式车站隧道过站。
2．2 工程地质与水文地质
站址场地位于山前平面与古河道交接地带，场地南端处于河漫滩之上，中、北部位于阶地之上，基岩面落差大。各岩土层主要分布情况自上而下描述如下：①人工填土层厚0．9～5．6m；②粉质粘土层厚3．2～4，8m；③淤泥质粉质粘土～粉质粘土层厚4．4～7．5m；④粉质粘土层厚2．3～20，4m；⑤粉土层厚0～3．6m；⑥混合土层厚1，0～4．5m；⑦强风化闪长岩层厚2．6～11．3m。
该工程地下水类型为：①第四系孔隙潜水 主要赋存于表层填土及上覆土，受地下管道渗漏和大气降水补给，含水性不均匀，一般为微透水～不透水；②基岩裂隙、岩溶裂隙水 场地内基岩岩性为闪长岩、角砾状灰岩，一般情况下闪长岩中裂隙的透水性和富水性不大，角砾状灰岩中含相对较丰富的地下水。地下水位埋深0．6～3．0m，水位变化受大气降水入渗影响，年变幅0．8～1．5m左右。
3 防水设计
3．1 防水设计原则及标准
地铁南京站由南区、北区、过站区及四个出入口组成，南区和北区为地下二层三跨明挖箱型框架结构，过站区为暗挖双洞式车站隧道，因而车站结构型式比较复杂，开口多、接口多。由于本工程南临玄武湖，地下水位高，水源补给足，同时基坑开挖后，周边孔隙潜水、裂隙水以及地表水会向基坑集中，形成积水，难免会透过围护桩渗入。因此本车站采取“以防为主，防排结合，多道防线，因地制宜，综合治理”的防水原则，以结构自防水为主，附加外防水为辅。车站主体结构和出人口通道防水标准为一级，即结构不漏水，结构表面不得有湿渍。
3．2 结构防水设计
3．2．1 结构自防水设计
结构自防水失效的一个主要原因就是大体积混凝土结构出现裂缝，本工程主体结构主要通过以下途径来控制结构裂缝的产生：(1)控制车站纵向分段长度(即纵向施工缝间距)，每段长度尽可能缩小在15～17m左右，以减少混凝土由于收缩应力而引起的收缩裂缝；(2)采用C30P8高性能防水混凝土，抗渗等级不低于0．8MPa，并且严格控制水泥用量，采用“双掺”技术即掺粉煤灰和减水剂，改善混凝土品质；(3)加强施工养护，减少混凝土温差应力，增加结构抗裂强度。(4)在围护结构与主体结构内衬侧墙之间设柔性防水层，两墙形成叠合墙，两者之间传递压力，不传递剪力、拉力和弯矩，围护结构和内衬墙不构成约束，有利于防止内衬墙收缩开裂。以上途径中混凝土的合理配比是结构自防水的根本保证。在混凝土的配比设计过程中，应注意以下四个方面的问题：
(1)控制水泥用量
过量的水泥用量，会造成大量的水化热，从而导致混凝土内部温度应力过大而形成裂缝，降低混凝土的抗渗能力。应将混凝土的水泥用量控制在300kg／m3左右，但也不宜低于280kg／m3。混凝土人模温度控制在5～30℃为宜，最高不超过32℃。
(2)严格控制水灰比
混凝土理论水灰比在0．3左右，也就是说，0．3的水灰比就能满足水泥水化成水泥石。如果水灰比过大，势必造成混凝土的拌合物内含水量过多，多余的水分在蒸发过程中形成大量的贯穿通道，混凝土的抗渗性能降低，同时也会造成混凝土的体积收缩、应力集中而产生收缩裂缝。综合考虑施工中的和易性指标，水灰比应控制在0．5以内。
(3)采用适合的粉煤灰掺量
增加粉煤灰，一方面能增加混凝土的防水性能，但另一方面，又使混凝土的收缩量增大，增大了开裂渗水的可能性。因此粉煤灰掺人量必须把握好适度的原则，最大掺量不超过水泥用量的25％，其中代替水泥质量不超过20％。
(4)选用适合的外加剂
在较低水灰比的前提下，要确保混凝土的坍落度及和易性，加入减水剂是一个行之有效的方法。加入减水剂，混凝土的蠕动性好，避免产生离析泌水现象，方便泵送、易于振捣。
3．2．2结构外防水设计
本工程围护结构兼作车站结构的一部分，因此围护结构为地下车站防水的第一关。围护结构采用φ1200人工挖孔桩，刚性咬合形式，以形成有效防水屏障。主体结构顶板采用聚氨脂防水涂料，侧墙和底板均采用PVC塑料防水板，主体结构典型横剖面防水见图1。变形缝和施工缝处均采用PVC外贴式防水带和中置式钢板腻子止水带进行防水处理。
图1 典型横剖面防水示意图
在内衬墙和桩墙之间设置排水盲管，下部水平集水盲管尽量靠近下部水平施工缝部位，竖向排水盲管与内衬墙上的竖向施工缝对齐，将桩墙表面和接缝部位的水量渗漏水有组织地引排到底板道床上的排水沟内。
4 防水施工
4．1 地下围护桩墙防水施工
地下围护桩采用人工挖孑L桩刚性咬合形式。挖孔桩采用跳挖法施工，在相邻新桩施工时需将前桩护壁凿除，另外将桩芯凿出新鲜面宽度不小于10cm，以有利于新老混凝土的密实结合，形成有效的防水屏障，见图2。在地下水集中或地下水压较高的地方，桩间缝易发生渗漏。遇渗水较大处通过钻孔设置注浆管，采用水泥+水玻璃浆双液压力注浆封堵渗漏通道。
图2 挖孔桩咬合处理示意图
4．2底板防水施工
底板防水卷材施工前，首先要做好地下结构的排水工作，在基坑内采用集水井将地下水位降至防水层施工底部最低标高以下30em，严禁带水带泥施工；底面垫层施工完成后，依次做防水砂浆找平，铺土工布缓冲层，铺贴塑料防水板，最后做细石混凝土保护层，细石混凝土保护层中放一层钢丝网。
4．3侧墙防水施工
侧墙混凝土浇注前，围护结构应达到无明显渗漏水，先凿除围护桩护壁，对围护结构进行封堵补漏，再做防水砂浆找平层，铺土工布缓冲层，铺贴PVC塑料防水板，铺土工布保护层。
(1)缓冲层的铺设
①基面处理完毕并达到要求后，即可开始铺设防水层的土工布缓冲层，缓冲层采用水泥钉或膨胀螺栓和与防水板配套的圆垫片固定在基面上，固定点之间呈正梅花形布设，在侧墙上的固定间距为lm。
②缓冲层之间采用搭接法进行连接，搭接宽度为50mm，搭接缝部位可采用点粘法进行焊接；土工布缓冲层铺设时应尽量与基面密贴，不得拉得过紧或起大包，以免影响防水板的铺设。
(2)塑料防水板的铺设
①在铺设好的缓冲层的基面上铺设防水板时，应按车站的横向(环向)顺序进行铺设，采用热熔法将防水板固定于圆垫片上。
②防水板之间采用双焊缝进行热熔焊接，焊接完毕后采用充气法对每条焊缝进行检测，充气压力为0．15MPa，保持该压力不小于5分钟，否则应对漏气的焊缝进行全面的手工补焊。
③防水板铺设完毕后应对其表面进行全面的检查，发现破损部位及时进行补焊，补丁应剪成圆角，不得有三角形或四边形等尖角存在，补丁边缘距破损边缘的距离不得小于70mm。
(3)在铺设的侧墙防水层表面铺设一层土工布保护层，保护层的搭接宽度为50mm。
4．4顶板防水施工
顶板防水材料采用《上隧牌》EPU彩色聚氨脂涂膜防水胶，防水层设计厚度2．5mm。
(1)基面处理
必须保证基面平整，含水率<9％，干净、坚固、不起砂、无浮浆、无浮灰，如遇油污，需用溶剂(二甲苯)清洗。
(2)防水涂料施工
《上隧牌》EPU彩色聚氨脂涂膜防水胶为非焦油型聚氨脂防水涂料。它是一种双组份反应型聚氨脂防水涂料，其主要特点：具有优良的防水性，潮湿基面施工，冷施工，涂膜无缝，附着力强，耐老化等。该涂料由主剂A组和副剂B组组成，将A：B＝1∶2(重量比)混合搅拌均匀，涂刷在防水部位，数小时后固结成弹性、无缝、坚韧、耐久的涂膜防水层。
(3)保护层施工和回填
涂膜防水层施工完后马上进行70cm厚细石混凝土保护层施工，随后进行素土分层回填夯实。
4．5 施工缝和变形缝防水施工
变形缝和施工缝处均采用PVC外贴式防水带和中置式钢板腻子止水带进行防水处理。
(1)施工缝防水施工
①施工缝表面凿毛处理时，不得损坏止水带。水平施工缝浇注混凝土前，将其表面浮浆清除，先铺一层净浆，再铺3～5cm厚的1∶1水泥浆，并及时浇注混凝土。
②浇注和振捣第一段混凝土时，应观察止水带的位置是否发生移动，必要时边浇注和振捣混凝土边用手将止水带扶正，应注意止水带中线与结构中心线之间的偏离误差不得大于20mm。
③在浇注施工缝一侧混凝土前，不得将同侧的钢板腻子止水带保护膜提前去掉。
④钢板腻子止水带采用搭救接法进行连接，搭接宽度为20em，当止水带与膨胀橡胶条交叉连接时，先将遇水膨胀橡胶条从中间剖开，从两侧将钢板腻子止水带包住，必要时交接部位的两侧用水泥钉将遇水膨胀橡胶条固定在混凝土基面上，以保证两种密封材料的连接性。
(2)变形缝防水处理
①采用铁丝将止水带拉展固定在结构钢筋上，利用挡头板的支持作用将止水带定位，固定在结构断面设计位置上，并确保止水带中间变形孔与变形缝重合，为避免止水带在混凝土灌注时跑位，加强挡头板支持系统，并具有一定的刚度。在浇注变形缝一侧的混凝土时，为防止另一侧橡胶止水带受到破坏，挡头板应做成箱形。
②底板与顶板的止水带采用盆式安装方法，以利于振捣混凝土时产生的气体顺利排出，振捣时严禁振捣棒接触橡胶止水带。
③在进行缝内双组分聚硫橡胶嵌缝前，要求对缝隙内进行清理，使缝内混凝土表面保持干净、干燥、无起皮、油污、掉砂现象，如有渗漏水部位，应及时做好引排工作。
④止水带的接头部位不得留置在转角部位，并且尽量采用现场硫化的方法进行连接。橡胶止水带在转角部位的转弯半径不得小于100mm。
4．6 车站隧道与明挖接口处防水
由于隧道开挖时，对站隧接口处围岩有扰动而使土体松散，易形成过水通道，因此，在围护桩外侧6m范围内隧道的周边进行双液注浆，注浆范围为开挖轮廓线外3m，以隔离地下水的渗透。注浆采用似2小导管，长3m，仰角60°，间距1．5m×l.5m，梅花形布置。区间隧道防水板伸到端墙围护桩顶，并在防水板端头处用专用压板条将防水层固定在基面上，在压板条上采用聚氨脂密封膏覆盖密封，见图3。
图3 站隧接口防水示意图
4．7 接地引出线的防水
在车站底部接地网引出线穿过底板防水层，使底板防水层出现客观洞穿，此处外防水需进行特殊处理，现采用法兰盘式防水。法兰盘为环状，内径略大于钢管外径5cm。在地面将中间有孑L的防水板压在两法兰盘之间，螺栓固定，防水板两侧加垫板。施工时将法兰盘连同防水板套在钢管外侧，与周边防水板焊接一起。待防水板铺设完成后，进行混凝土灌注。施工时法兰盘两面要进行除锈、磨光，法兰盘周围及螺栓孔处、防水板上、下面均涂抹SBS沥青防水密封，详见图4。
图4 车站接地网防水剖面示意图
5 结束语
南京站站从2002年元月开始主体结构施工，到2003年3月北区主体结构全部结束。期间经历了雨季的考验，主体结构不渗不漏，表面无湿渍，这说明防水是成功的。通过本工程防水实践，得出以下几点体会：
(1)地下车站的防水工程属于隐蔽工程，一经渗漏，修复起来非常困难。因此必须在防水设计上考虑一定的安全储备，在防水原则上宜采取“以防为主，防排结合，多道防线，因地制宜，综合治理”的防水原则。
(2)地下工程防水属于特殊工种，防水施工队伍必须具备防水施工资质，技术熟练并且富于经验，只有这样才能确保防水施工的质量。
(3)结构的各类缝，不同结构形式的接口处都是防水的薄弱环节，也是防水的关键环节，必须采取加强措施，精心施工。
参 考 文 献
1 地下工程防水技术规范（GBJ l08—87)．北京：中国计划出版社．
2 单兆铁．地铁工程结构的防水设计．中国土木工程学会隧道及地下工程学会防排水专业委员会第十届学术交流会论文集，2001．
