1、軌交及其他隧道工程防水設(shè)計(jì)與施工概述,上海隧道工程軌道交通設(shè)計(jì)研究院朱祖熹教授級(jí)高工,1 國內(nèi)外的地下工程防水等級(jí)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及滲漏水檢測(cè)方法,1.1我國的地下工程防水等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及 相應(yīng)的工程類型,1.1.1 地下工程防水等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,地下工程防水技術(shù)規(guī)范中的地下工程防水等級(jí)標(biāo)準(zhǔn),1.1.2 地下工程防水等級(jí)的適用范圍,1.1.3 我國分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的特點(diǎn),1.一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：不允許滲水，結(jié)構(gòu)表面無濕漬 2. 二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：提出隧道工程總濕面積不應(yīng)大于總防水面積的2/1000，與任意100 m2內(nèi)防水面積的濕漬不超過3處，單個(gè)濕漬最大面積不大于0.2 m2的說法，基本是合理的。“整體”與“任意”的關(guān)系，同樣分別為

2、2倍4倍，考慮到隧道的總內(nèi)表面積通常較大，故定為3倍。 3. 設(shè)計(jì)人員可提出比國標(biāo)規(guī)定要求高的規(guī)定量。,1.2. 國外的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),1.2.1德國的防水等級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 1). 滲漏量與濕漬的關(guān)系 2). 整體滲漏與局部滲漏的關(guān)系,德國鐵路隧道及地下工程防水等級(jí),1.2.2 國外分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的特點(diǎn),國際常例，隧道工程即使12級(jí)防水都應(yīng)提出L/m2.d的滲漏量指標(biāo)，隧道工程中的滲漏量應(yīng)等于濕漬對(duì)應(yīng)的滲水量加上底部測(cè)到的積水量之和 濕漬與漏量的關(guān)系應(yīng)結(jié)合空氣濕度、風(fēng)速，最終來建立這種關(guān)系,1.3 防水等級(jí)分級(jí)檢測(cè)法,介紹兩種主要的滲漏水量的檢測(cè)法 (1) 集水井積水量測(cè) (2) 有流動(dòng)水的隧道內(nèi)設(shè)定水堰,1.3

3、.1隧道內(nèi)設(shè)集水井積水量檢測(cè)法,(以某道路隧道江中段為例),隧道內(nèi)設(shè)貯水堰積水量檢測(cè)示意圖 檢測(cè)每天.每m2的出水量為Q1,1.3.2 有流動(dòng)水的隧道內(nèi)設(shè)定水堰,1.3.3漏水量為貯水檢測(cè)量與蒸發(fā)量之和,鄰近貯水堰處，放設(shè)一個(gè)面積為1 m2的混凝土盛水儲(chǔ)盤，同樣，經(jīng)24小時(shí)，測(cè)得儲(chǔ)盤蒸發(fā)的水量Q2。 由于，儲(chǔ)盤與貯水堰所處的工況條件幾乎一致，故可將此蒸發(fā)量看作貯水堰中貯水蒸發(fā)量。該范圍內(nèi)的實(shí)際漏水量Q3 (L/ M2 d) ：Q3= Q1，+ Q2,a灑水造濕的地點(diǎn)，應(yīng)在濕跡的附近，濕度、溫度、風(fēng)速相近。b. 灑水涂抹形成濕跡的潮濕程度與滲入濕跡接近,1.3.4濕跡用灑水造濕方法檢測(cè)與近似換算

4、,A. 點(diǎn)漏的檢測(cè)最為簡(jiǎn)單。點(diǎn)漏以有刻度的玻璃量杯、 量筒為容器，量測(cè)漏點(diǎn)每分鐘滴水。 B. 難以用容器測(cè)的，也可以6滴/ml計(jì)。,1.3.4 點(diǎn)滴的檢測(cè),1.4防水設(shè)防要求 1.4.1-1 明挖法地下工程防水設(shè)防要求,續(xù),表1.4.1-2暗挖法地下工程防水設(shè)防要求,2.地鐵地下車站、區(qū)間隧道構(gòu)造防水,2.1 地下明挖暗埋車站防水構(gòu)造 2.2 地下區(qū)間隧道防水構(gòu)造 同類構(gòu)造的其它功能隧道也可參考,2.1.1 疊合墻車站防水構(gòu)造,2.1.2復(fù)(重)合墻車站防水構(gòu)造,2.1.3 分離墻車站防水構(gòu)造(一),2.1.3 分離墻車站防水構(gòu)造(二) 設(shè)壓頂梁(牛腿)抗浮的分離墻,2.1.3 分離墻車站防水

5、構(gòu)造(三) 設(shè)下設(shè)牛腿抗浮的分離墻,2.1.4 單墻車站防水構(gòu)造,2.1.4-1奧地利地鐵單層墻結(jié)構(gòu),2.2. 盾構(gòu)區(qū)間隧道防水,江中盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu) 采用鋼筋混凝土通用管 片錯(cuò)縫拼裝，襯砌外徑 為15m。,管片厚度為650mm， 環(huán)寬為2000mm， 混凝土強(qiáng)度為C60。,2.2.1. 盾構(gòu)隧道的襯砌防水措施,不同防水等級(jí)盾構(gòu)隧道的襯砌防水措施,2.2.2 盾構(gòu)隧道接縫及其密封墊防水構(gòu)造,2.2 .2-1盾構(gòu)隧道兩種接縫密封墊的特長及耐久性的評(píng)價(jià),彈性橡膠密封墊是以彈性壓密(壓縮反力止水； 遇水膨脹橡膠密封墊是以膨脹樹脂的膨脹應(yīng)力止水。 注意這“材料”與“膠料”的差別正在于前者指成品加工制成

6、試樣檢測(cè)的性能，后者指由膠料硫化后直接做試樣檢測(cè)的性能，因此兩者差值大，要求有一定的比例關(guān)系。 多孔型彈性橡膠密封墊長期壓縮下的應(yīng)力松弛是影響耐久性的關(guān)鍵 遇水膨脹橡膠密封墊長期壓縮下的膨脹樹脂的析出與老化是影響耐久性的關(guān)鍵,2.2 .2-2盾構(gòu)隧道接縫橡膠密封墊試驗(yàn),1.應(yīng)進(jìn)行模擬一字縫或十字縫水密性的試驗(yàn)檢測(cè),2.2.2-3盾構(gòu)隧道接縫密封墊截面要求,密封墊溝槽的截面積 大于或等于密封墊的截面積， 其關(guān)系宜符合下式規(guī)定： A=11.15A0 因國外設(shè)計(jì)一些超多孔（稱“蜂窩狀”）的三元乙丙橡膠彈性密封墊的允許壓縮率就已近50 %，由于硬度大，其回彈功效仍然良好，耐久性也不差,2.2.3盾構(gòu)隧

7、道接縫其它防水構(gòu)造2.2.3-1接縫傳力襯墊與螺孔密封,2.2.3-2盾構(gòu)隧道管片接縫嵌縫防水,隨著盾構(gòu)隧道防水技術(shù)的發(fā)展和隧道滲漏水量的減少，嵌縫功能弱化， 目前國內(nèi)外越來越少進(jìn)行管片整體嵌縫(國外近年幾乎沒有管片嵌縫了)。目前的嵌縫更多是起堵水與引排水功效。,2.2.4預(yù)制襯砌與耐侵蝕措施,1.盾構(gòu)隧道開挖掘進(jìn)中用現(xiàn)澆混凝土成為隧道襯砌的方式，雖然還存在，但國內(nèi)工程中極少使用，絕大部份都采用預(yù)制襯砌。 2.當(dāng)隧道處于侵蝕性介質(zhì)的地層時(shí)，首先應(yīng)考慮耐侵蝕混凝土措施；也可采用外防水涂層來抵御侵蝕性離子侵入的措施。對(duì)于嚴(yán)重腐蝕地層,兩項(xiàng)耐侵蝕措施一起采用更為可靠。,2.2.4-1外防水涂料與內(nèi)襯

8、,1. 外防水涂料的使用范圍。外防水涂料的品種，包括了水泥基滲透結(jié)晶型、硅氧烷類滲透型材料與環(huán)氧類封閉型材料。 2.盾構(gòu)隧道設(shè)計(jì)與施工內(nèi)襯的做法，總體上在不斷減少。盾構(gòu)隧道如果施作內(nèi)襯，則主要根據(jù)使用功能的需要，設(shè)計(jì)全內(nèi)襯砌或局部?jī)?nèi)襯,2.2.4-2管片混凝土防水與耐久性要求,1.混凝土試塊的抗?jié)B等級(jí)都大于P8，通常達(dá)到P12； 2.管片宜進(jìn)行混凝土氯離子擴(kuò)散系數(shù)或混凝土滲透系數(shù)的檢測(cè)及單塊抗?jié)B檢漏，滿足設(shè)計(jì)要求后方可使用 3.如檢測(cè)Cl-擴(kuò)散系數(shù)的自然擴(kuò)散法、RCM法、NEL法以及電量法等等）要求不一，檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)尚無正式規(guī)定，因而條文中也不作具體規(guī)定（包括定量要求）。,2.2.5 盾構(gòu)隧道連接

9、通道復(fù)合式襯砌防水,1.復(fù)合防水層的設(shè)置是通道與隧道同壽命的必要措施 2 當(dāng)處于粉砂地層等不利施工環(huán)境時(shí)應(yīng)權(quán)衡安全性與防水性之輕重 3 內(nèi)防水層也是可選擇的方式,2.2.5 -1盾構(gòu)隧道連接通道接頭防水是關(guān)鍵、夾層防水為重點(diǎn),2. 3礦山法隧道防排水 2.3.1全封閉和限排導(dǎo)相結(jié)合的防水形式,限排導(dǎo)形式,全封閉形式,2.3.2典型的礦山法隧道復(fù)合防水層采用分區(qū)注漿系統(tǒng)的防水形式,2.3.3礦山法隧道塑料排水組合防排水,2.4沉管隧道防水,2.4.1沉管隧道管段接頭防水 2.4.2沉管管段的外防水,2.4.1沉管隧道管段頂板、底板、側(cè)墻接頭防水圖,2.4.1-1沉管隧道管段接頭GINA止水帶防水

10、,2.4.1-2 GINA止水帶水密性試驗(yàn)與壓縮剪切變形試驗(yàn),2.4.1-2GINA安裝完成后待浮運(yùn)的管段端部,2.4.1-3沉管隧道管段接頭OMEGA止水帶防水,2.4.1-4高水壓、大伸縮時(shí)的OMEGA止水帶防水,2.4.2沉管管段的外防水,1.鋼板防水層 2.帶鍵的塑料（uPVC）防水板防水層 3.水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料防水層 4.噴涂聚脲彈性體防水層 5.噴涂自閉型聚合物水泥砂漿防水層 6.無防水層。僅靠混凝土本體防水,2.5國外典型水底隧道結(jié)構(gòu)防排水設(shè)計(jì),3.地下工程防水的關(guān)鍵與重點(diǎn),3.1 混凝土結(jié)構(gòu)自防水(乃根本) 3.2 接縫與細(xì)部構(gòu)造(是重點(diǎn)) 3.3 混凝土結(jié)構(gòu)防水層(為

11、加強(qiáng)),3.1 防水混凝土,3.1.1 設(shè)計(jì)抗?jié)B等級(jí)與工程埋置深度的關(guān)系 3.1.2 水泥用量、礦物粉料添加量、水膠比（用水量）與耐久性、抗?jié)B性的關(guān)系 3.1.3 施工縫接漿、鑿毛與防水的要求,3.1.1 設(shè)計(jì)抗?jié)B等級(jí)與工程埋置深度的關(guān)系,表5 防水混凝土設(shè)計(jì)抗?jié)B等級(jí),3.1.2 膠凝材料用量、礦物粉料添加量、水膠比（用水量）與耐久性、抗?jié)B性的關(guān)系,.“粉煤灰的級(jí)別不應(yīng)低于級(jí)，燒失量不大于5，用量宜為膠凝材料總量的2030，當(dāng)水膠比小于0.45時(shí)，粉煤灰用量可適當(dāng)提高；” 技術(shù)規(guī)范中可不對(duì)水泥用量作出規(guī)定，突出最小、最大膠凝材料用量、最大水膠比的規(guī)定是必要的 .粉煤灰和礦渣微粉等活性摻和料已廣

12、泛地應(yīng)用在泵送混凝土中,不再規(guī)定粉煤灰用量不超過20 .雙摻技術(shù)與以耐久性為主要目標(biāo)的高性能混凝土巳在地下工程中廣泛應(yīng)用 .粉煤灰、磨細(xì)粒化礦渣微粉等雙摻（它們可以參與水化反應(yīng)）；在混凝土強(qiáng)度高（35Mpa）；水膠比較低（0.45）；較高（P8）；,3.1.4 底扳及與格構(gòu)柱交接處鋼筋過密，混凝土難澆實(shí),3.1.5 格構(gòu)柱穿過頂板時(shí)密封欠佳,3.2.1. 車站接縫及其它細(xì)部防水構(gòu)造(一),3.2.1車站接縫及其它細(xì)部防水構(gòu)造(二),1,3.2.2 細(xì)部構(gòu)造防水3.2.2-1 內(nèi)裝可卸式止水帶設(shè)計(jì)應(yīng)用要?jiǎng)t,3.2.3-1中埋式可注漿鋼邊橡膠止水帶 (一)可注漿鋼邊橡膠止水帶的設(shè)計(jì)與應(yīng)用要?jiǎng)t,可注

13、漿鋼邊橡膠止水帶構(gòu)造詳圖,3.2.3-2可注漿鋼邊橡膠止水帶(二)可注漿鋼邊橡膠止水帶安裝詳圖,3.2.3-2可注漿鋼邊橡膠止水帶 (三)可注漿鋼邊橡膠止水帶施工要?jiǎng)t,1.頂板、側(cè)墻可注漿管及吊環(huán)應(yīng)因定模板并外露； 2.底板處可注漿管及吊環(huán)應(yīng)低于砼面，以免損害； 3.外露部應(yīng)有醒目標(biāo)志與保護(hù)措施。,3.3 防水層,3.3.1 防水層厚度、層數(shù)、保護(hù)層的要求（包括聚合物砂漿的厚度） 3.3.2 卷材防水層品種與設(shè)計(jì)厚度 3.3.3 防水涂料及其性能指標(biāo)的要求 3.3.4 膨潤土防水毯,3.3. 1防水層厚度、層數(shù)、保護(hù)層的要求（包括聚合物砂漿的厚度),頂板防水涂料立面保護(hù)板鋪設(shè),3.3.2 卷材

14、防水層品種與設(shè)計(jì)厚度,3.2.2-1.不同品種的卷材厚度,注重本體自粘聚合物改性瀝青防水卷材,聚合物改性瀝青自粘性卷材在鋪設(shè)中,3.3.3 防水涂料性能指標(biāo)、保護(hù)層的要求,3.3.3-1無機(jī)防水涂料 表8 無機(jī)防水涂料的性能指標(biāo),3.3.3-2有機(jī)防水涂料,有機(jī)防水涂料的性能指標(biāo),車站頂板的單組分聚氨脂涂料,表10 聚合物水泥涂料的性能指標(biāo),3.3.3-3 聚合物水泥涂料,未完全封閉,3.3.4 外防水層處理不當(dāng)?shù)穆┧?.3.4.1 外防水層在支撐頭位置不密封,3.3.5 膨潤土毯在地下結(jié)構(gòu)底板、頂板防水施工,上海地鐵地鐵8號(hào)線人民廣場(chǎng)站換乘大廳膨潤土毯側(cè)墻掛鋪、固定施工,先用于金屬防護(hù)等，后

15、在混凝土防護(hù)上的應(yīng)用迅增； 美國波士頓地鐵雙孔沉管隧道側(cè)墻與頂面防水， 北卡羅來州的高速公路隧道(長329m，高12m)墻面，噴涂施工1.25mm的芳香族聚脲， 香港地鐵隧道噴涂聚脲做外防水，厚度為1.5mm，總長度為10Km， 國家大劇院屋面、首都工人體育場(chǎng)改造工程看臺(tái)、屋面，京津城際高鐵，成渝城際高鐵，紹興和蕭山污水處理廠混凝土污水池。 北京奧運(yùn)中心,國家大劇院水池，壘球、曲棍球、網(wǎng)球看臺(tái) 2004年上海新江灣電力隧道工程。,3.5.1噴涂新型聚脲彈性體SPUA應(yīng)用令域,3.5.1-2.技術(shù)難點(diǎn),(1)涂層厚度、保護(hù)層設(shè)置等技術(shù)要求與國家、行業(yè)規(guī)范的規(guī)定有異，待協(xié)調(diào)； (2)底涂料的優(yōu)化：

16、1.封閉基層混凝土水汽和空氣；2.增加聚脲的粘附能力；3.對(duì)表層加固； (3)針對(duì)工程需求，噴涂彈性體（包括聚氨酯、聚氨酯-聚脲、聚脲）的界定與理化性能指標(biāo)的正確選定。,3.5.1-3日本東京地鐵涉谷車站墻體防水,日本東京地鐵涉谷車站墻體防水采用SPU 。涉谷站既是東京地鐵線最早的銀座線的一個(gè)站，又是最新的地鐵13號(hào)線、JR城際線等多線換乘站。工程條件復(fù)雜。,3.5.1-4墻上掛布噴涂,車站圍護(hù)為錨釘墻結(jié)構(gòu)，內(nèi)側(cè)鋪以木板，板上掛置土工布，而后連續(xù)噴涂聚氨酯涂料2mm，而后澆筑主體內(nèi)襯混凝土，構(gòu)成有外包防水層的復(fù)合式結(jié)構(gòu)側(cè)墻,3.5.1-5噴涂界面粘結(jié)劑,注意：在澆筑主體內(nèi)襯混凝土前，這層土工布噴涂聚脲涂料內(nèi)表面，需涂刷0.28Kg/m2特殊樹脂界面劑，使它能與主體內(nèi)襯混凝土“咬