深圳地铁车竹区间矿山法隧道的防水设计施工

深圳地铁车竹区间矿山法隧道的防水设计与施工
摘　要:结合深圳地铁一期工程车公庙～竹子林暗挖区间隧道设计与施工的实际情况,谈一些经验和体会,可供在建及二期地铁矿山法隧道防水设计与施工作参考。
　矿山法隧道施工技术在北京地铁、广州地铁一号线中被广泛应用,它具有施工工艺简单、应用灵活、减少拆迁和交通疏解造价合理等优点,深圳地铁一期工程中就有九个区间采用矿山法施工,可见矿山法隧道施工技术具有较强的适应性。暗挖隧道多位于水位线之下,且主体结构混凝土施工工艺较明挖区间复杂,因此隧道结构防水设计与施工质量的好坏是矿山法隧道应用于地铁工程成败的关键。深圳地铁一期工程矿山法隧道的防水设计借鉴了以往城市地铁防水设计和施工的经验,防水体系得到进一步完善,防水标准也有所提高,但从实际施工情况看,仍不同程度存在渗漏、裂纹等现象,反映出深圳地铁一期工程矿山法隧道的防水设计和施工仍有待完善之处,下面结合车竹区间暗挖隧道的防水设计和施工情况谈一些体会。
1 　车竹区间暗挖隧道的防水设计
车竹区间暗挖隧道位于深圳市深南大道下面,为双线两单洞结构,马蹄形断面,全长890. 6m(双线延米) ,采用矿山法施工隧道从第四系粘性土、砂层及圆砾层中穿过,隧道埋深5. 1～ 13. 3m ,地下水埋深1. 6～6. 5m。粘性土中地下水含量较少,具弱透水性;砂层及圆砾层中地下水具微承压性,地下水丰富,具强透水性,且其中的地下水对混凝土结构具弱腐蚀性,对混凝土结构中的钢筋无腐蚀。车竹区间暗挖隧道防水设计遵循“以防为主、多道防线、因地制宜、综合治理”的原则。具体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( Ⅱ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á 16 , 环向间距200mm , 纵向筋á 12 , 间距200mm ,拉筋á8 ,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。车竹区间暗挖隧道防水断面图见图1 。
2 　车竹区间暗挖隧道的防水施工方案
2. 1 　施工部署防水施工在初期支护结构基本稳定后进行。防水层由具备资质的防水专业队伍施作。钢筋在地面加工,运至洞内绑扎。防水层铺设和钢筋绑扎采用自制走行式简易台架作为操作平台。二次衬砌采用自行液压整体式钢模板台车、泵送商品混凝土进行灌注。隧道防水层、钢筋、二次衬砌分两步施工,先仰拱底板后拱墙。通常仰拱底板一次施作30m ,模板台车随后施作拱墙二衬混凝土,每组8. 9m。
图1 　区间隧道防水断面图
2. 2 　施工工艺流程暗挖隧道防水施工工艺流程见图2 。
2. 3 　施工技术及质量控制措施
2. 3. 1 　基面处理
铺设防水层前必须对初期支护凹凸不平处用砂浆找平;对外漏的钢管头、钢筋头等切除,并用砂浆抹平。
2. 3. 2 　防水层铺设
无防布采用射钉和PVC 垫片固定在初期支护上,然后用手持式焊枪将PVC 防水板热熔焊在PVC 垫片上。PVC 防水板采用自动爬行式热熔双焊缝焊机焊接,搭接宽度100mm ,用真空充气检查双焊缝的焊接质量。
2. 3. 3 　防水层保护
隧道仰拱防水层施作验收后,及时摊铺50mm 厚C15 细石混凝土作保护层,其余部位采用移动保护板防护,防止钢筋绑扎和杂散电流焊接等作业损伤防水层。
2. 3. 4 　钢筋绑扎
(1) 钢筋混凝土保护层厚度控制直接影响二衬结构的外观效果、抗裂性和耐久性。施工中采用五寸台法控制钢筋绑扎的设计尺寸。钢筋迎水面净保护层厚度≥50mm ,背水侧保护层厚度可根据初支净空适当调整,但应≥30mm ,控制保护层的垫块用高标号混凝土制作,避免台车顶升时被压碎。
(2) 拱部钢筋较长,在洞内搬运时,应在钢筋端头加扣塑料冒,以防扎破防水板。
(3) 为尽可能减少钢筋焊接时对防水层的损伤,将钢筋焊接接头改为绑扎接头,杂散电流电气连续必须进行焊接作业时,采用移动保护板,防止烧坏防水板。
2. 3. 5 　施工缝防水
(1) 施工缝止水条预留槽体的施工质量直接影响施工缝的防水效果,经过实践最终采用止水条厂家推荐的止水条橡胶模具, 该产品具有强度高、成槽尺寸准确、易拆卸并可重复使用等特点。
(2) 台车施工缝的挡头板应待混凝土达到一定强度后拆除, 避免止水条橡胶模具拆卸时破坏预留槽体。施工缝混凝土的凿毛、清理、止水条安设应按相关要求施作。
(3) 模板台车和上一组混凝土搭接处,采用密封海绵条,防止混凝土灌注振捣时跑浆、离析,影响施工缝的防水效果。
2. 3. 6 　拱墙混凝土灌注拱墙混凝土采用钢模板台车一次灌注,由于断面为马蹄形, 钢筋较密,混凝土流动受限制,灌注过程中可视度、可控性差,因而二衬混凝土质量控制是矿山法隧道施工的关键。
(1) 经施工优化的泵送商品混凝土配合比见表1 。
表1 　混凝土配合比
425 # 水泥(kg)
中粗砂(kg)
碎石(mm) (kg)
粒径水（kg)
Ⅱ级粉煤灰（kg)
高效减水剂(kg)
砂率水胶比坍落度(cm)
仰拱280 891 10255 5～25 170 8413. 1 47 % 0. 47 10 ±2
拱墙280 831 1015 5～20 175 84 14. 6 45 % 0. 48 16 ±2
(2) 模板台车技术参数要点:模板台车板面厚度> 6mm ,支撑系统刚度、强度应满足振捣、泵压要求,台车长度应考虑最小曲线半径对二衬净空的影响,台车断面尺寸可调并满足设计尺寸要求,顶模板与侧模板结合部最大缝隙应< 4mm。为利于混凝土分层灌注和振捣,每侧边模设两排浇筑口,每排3 个;拱顶浇筑口设1 排共3 个,应保证位于台车顶模的中线上,避免泵送灌注时,两侧混凝土流动不均,易造成台车跑位。根据浇筑口位置在台车内表面安设平板振动器,数量应≥12