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地铁防水工程质量控制与管理

摘要：本文结合地铁工程防水工程的设计、施工及管理实践，对地铁防水工程的质量控制及管理问题进行了分析、总结、讨论。
关键词：地铁 防水工程 管理

1 前言
地铁工程依据环境条件、交通条件、地质条件等的不同，地铁车站施工工法分别采用明挖顺作法、盖挖顺作法；区间隧道施工工法主要采用暗挖法，还有少量的区间隧道采用明挖法和盾构法。
2 材料控制
为确保防水工程质量，必须把好商品混凝土及防水材料的入口关，主要采取如下措施：
1、通过公开测评，选定商品混凝土及防水材料的供应商。
通过综合测评申请人的资质、业绩、经验等因素，对商品混凝土及每种防水材料均选定了数家供应商，承担商品混凝土及防水材料的供应，从源头上控制质量。
防水材料应用于工程前，必须按照《建材取样送检规定》的要求，进行“见证送检”，检测合格后，方可使用。
2、对合格材料供应商进行定期或不定期的抽查
以商品混凝土为例，主要检查内容如下：
（1）要求供应商对于搅拌站实施技术改造。
（2）鼓励供应商开发搅拌站网络管理系统，将搅拌站的原材料、配合比、生产、质量、调度全过程由电脑化动态管理，以提高适时调配运输的能力。
（3）在原材料和生产质量保证方面，要求商品混凝土供应商优选合格供应商，相对稳定货源，严格管理，确保材料和生产两个方面的质量稳定。
在保证材料质量方面，为了控制砂石氯离子含量，要求搅拌站配备AG-100氯离子快速测试仪；对于原材料进厂，实行搅拌站不同部门联合检验，没有搅拌站试验人员检验合格的签字，不允许卸货；同时搅拌站中心试验室进行定期抽检，以保证原材料质量处于受控状态。
在保证生产质量方面，要求搅拌站每半月或一月检验搅拌站计量系统。
（4）定期检查搅拌站的质量体系及质量保证资料
为控制防水工程的质量，结合地铁工程特殊环境对防腐、抗裂的要求，开展了砼的自防水、防裂、抗腐蚀、超缓凝等一系列技术研究并及时将研究成果进行转化、应用。
4、改进混凝土配合比，控制商品混凝土出厂温度和浇注的入模温度
对高性能混凝土的配合比试验和足尺结构进行试验研究，减少单方混凝土的水泥用量，从而降低与侵蚀性介质发生化学反应的主要成分含量，有防腐要求的泵送C30混凝土的普通硅酸盐水泥用量降至不大于280kg/m3；加大粉煤灰的掺量，保证胶凝材料总量不低于400kg/m3,提高抗侵蚀性地下水的能力，满足抗腐蚀系数不小于0.8；水胶比一般控制在0.42一下，最大不超过0.45；针对不同的气候条件采用不同的配合比，以适应气候的影响。改进配合比后的混凝土更密实，抗裂性、抗渗性和抗氯离子扩散系数等各项性能指标优于前期混凝土。
5、对地铁工程所使用的防水材料质量控制要求
（1）防水材料应具有优良的耐久性、耐腐蚀性、抗渗抗裂性、相容性；适应结构的变形和断面变化的要求。
（2）防水材料应具有足够的强度、抗折强度、延伸率。
（3）材料与材料之间的搭接粘结力牢固、耐久、不透水；在潮湿基面能施工，材料与基面粘结密贴，有牢固的粘结力、不空鼓、不起泡、不串水。
（4）施工工艺简单，操作方便，对环境无污染，防火性能好，保证施工人员安全，无毒无异味。
3 设计控制
地铁工程的防水贯彻“综合治理”的指导思想，从凝土的配制及工艺、附加防水层的选材和工艺、施工缝的处理、防水设计及防水施工环节等方面进行了有效的综合控制。设计是防水工程质量控制与管理的基础环节之一，防水设计原则、标准如下：
3.1防水设计原则
（1）以“高标准、多设防、求保险”为方针，遵循“以防为主、刚柔结合、多道防线、因地制宜、综合治理”的原则，根据环境条件、结构形式、选择有效、可靠、操作方便的防水方案。
（2）地下结构应以混凝土结构自防水为主，确保混凝土结构的抗渗性、抗裂性和耐久性，然后再结构主体迎水面或复合式衬砌之间辅以附加柔性防水层。
（3）加强变形缝、施工缝、穿墙管（盒）、预埋件、预留通道接头、预留孔洞等细部构造防水措施。
（4）针对地下水位高、补给来源丰富、地层渗透系数较大的含水地层，地下水对混凝土和钢筋具有弱腐蚀性，优先采用柔性防水层全包防水方案。
（5）防水材料的选择应适应环境和地下水条件，以方便施工、可靠、耐久、经济、安全、环保为原则。
（6）地下结构的排水措施应以排除混凝土结构内渗漏水为原则。
3.2防水设计标准
（1）地下车站、机电设备集中地段和人行通道的防水等级为一级，不允许渗水，结构表面不得有湿渍。
（2）地下车站结构的防水，应采用钢筋混凝土结构自防水，抗渗等级≥S8，并根据需要敷设附加防水层或其他防水措施。对有侵蚀性介质地下水的地段，防水混凝土的奶侵蚀性系数不应小于0.8。
（3）区间隧道及连接通道等附属的隧道结构防水等级为二级，顶部不允许滴其他不允许漏水，结构表面可有少量湿渍，总湿渍面积不应大于总面积的6/1000；任意100m2防水面积上的湿渍不超过4处，单个湿渍最大面积不大于0.2m2。
（4）明挖法及矿山法区间隧道结构采用防水混凝土，抗渗等级≥S8，处于有侵蚀性介质地下水地段，防水混凝土的奶侵蚀性系数不小于0.8。
（5）装配式衬砌管片（盾构管片）采用防水钢筋混凝土，抗渗等级≥S10。
3.3防水设计
3.3.1车站防水设计
（1）首先应加强结构自防水。主体结构及人行通道的钢筋混凝土必须满足防水抗渗要求，其抗渗等级不得小于S8。现浇混凝土结构的设计和施工，应采取有效的防渗、抗裂措施，保证混凝土有良好的密实性和耐久性。
（2）裂缝控制要求：结构迎水面裂缝宽度不得大于0.2mm，背水面裂缝宽度不得大于0.3mm，且不得有贯穿缝。
（3）抗侵蚀性要求：抗腐蚀性系数不得小于0.8。
3.3.2区间防水设计
3.3.2.1明挖法及矿山法区间隧道防水主要技术要求
1）明挖敞口放坡施工的区间隧道应采用防水钢筋混凝土和外包柔性防水层组成双层防水防线。
2）采用排桩或连续墙支护的明挖区间，围护结构应作为一道重要的防水防线，表面不得有明水，允许有少量湿渍。
3）矿山法施工区间隧道初期支护，喷射混凝土背后应进行充填注浆，结构表面不得有明水，允许有少量湿渍。
4）矿山法施工的区间隧道宜采用复合式衬砌，初支与二衬之间敷设附加防水层。
5）根据施工缝划分，采用附加防水层与环向止水带形成分区防水，并在二次衬砌中预埋注浆管，充填二次衬砌与初期支护之间的空隙。
6）设计时应综合考虑地面降水或注浆止水，做到无水施工。
7）施工缝的设置
（1）环向施工缝设置间距一般12m左右，纵向施工缝可根据施组考虑。
（2）施工缝选用防水材料，一般采用止水带或止水条，要求防水可靠、耐久、施工方便、有一定的弹性，与混凝土接触牢固，不得产生缝隙。
8）变形缝的设置
（1）区间隧道与车站的结合部位应设置变形缝。
（2）变形缝内采用的材料必须保证沉降引起的变形，具有足够的强度和可靠的防水、密封、弹性、耐久的功能，并与缝间两侧混凝土面有牢固的粘结力。
（3）变形缝的宽度除适应变形要求外，尚应满足施工工艺要求，变形缝宽度一般20～30mm。
3.3.2.2 盾构法区间隧道防水主要技术要求
1）管片外防水
（1）盾构管片应采用防水钢筋混凝土，并在管片外做防水涂层。
（2）除对管片混凝土进行抗渗检测外，还必须对单块生产的管片进行抗渗检漏，要求管片外表在0.8MPa水压下，恒压2小时，水迹渗透不得超过管片厚度的1/5。
（3）地下水对管片混凝土有侵蚀性介质段，管片迎水面应作防腐涂层处理，以提高管片的防腐蚀性和耐久性。
2）衬砌接缝防水
（1）为加强接缝防水效果，在管片接缝中设置弹性密封垫和嵌缝两道防水措施。
（2）弹性密封垫是接缝防水材料的首道防线，应满足在设计压力和接缝最大张开错位下不渗漏的要求。
（3）嵌缝是接缝防水的辅助防线，嵌缝材料应收缩小、耐久性好、能长期保持不透水性和气密性、能适应结构因各种原因产生的变形。
3）注浆孔与螺栓孔均应设置密封垫圈，密封圈应具有耐油、耐水、耐老化等性能。
4）区间隧道与旁通道的接口防水重点加强接头处密封措施（补注漿、密封胶等）。
5）应加强圆形隧道与端头井的接头防水，包括施工阶段的临时接头与竣工后的永久接头防水。
6）加强管片壁后压浆，以有效防止地面沉降，阻止已拼装成环的衬砌渗漏水。
4防水工程质量的施工控制
1）管理措施
（1）制订了《防水工程施工质量管理办法》，对于地铁防水工程的质量控制做到了有章可循。
（2）鉴于防水施工的专业性、技术性较强，要求承包商应选择具有防水专业施工资质证书的施工队伍负责施工，并对分包商进行严格管理。承包商必须对防水工程的质量、安全、进度等负责。
（3）对于防水专业施工队伍，其基本要求如下：
a、防水施工队伍的资质及选定必须按工程管理程序报监理批准；
b、防水施工队伍的资质不得低于三级，而且“三证”（企业资质等级证书、营业执照、施工安全许可证）齐全，在深圳市建设主管部门注册或单项注册；
c、防水专业队伍应有足够的具有资质的防水技术人员和作业人员；
d、防水施工人员必须持证上岗。
e、具有同种防水材料同类工艺在地铁工程或类似工程施工的相关经验，且地铁项目不少于一个，或类似防水工程项目不少于二个。
（4）防水工程施工方案含变形缝、施工缝、穿墙管、埋设件等应包括以下主要内容：
a、保证防水工程质量的技术和组织措施；
b、针对防水工程质量通病制定的施工技术措施；
c、为保证防水工程质量而制定的质量标准及预控措施；
d、防水工程施工作业指导书含施工工艺流程图；
e、防水材料取样及试验的方法及工作程序；
f、成品保护的措施和方法等。
（5）防水层必须在基础垫层、维护结构或初期支护验收合格后，才能施工。防水施工过程中，承包商必须加强组织、、管理、协调、配合工作，为防水施工创造必要的条件，应健全工序管理控制点，在管理控制点上开展抽查一次合格管理活动。防水专业施工队伍必须做好技术交底，严格工序管理，加强特殊部位的施工控制，认真进行自检、互检、交接检及工序检查等制度，确保防水工程质量一次检查验收合格。
（6）驻地监理工程师应充分发挥监督、检查、协调的作用，对防水工程施工的关键工序和特殊部位进行旁站监督，对防水基层、防水层的施工前过程以及成品保护等要逐项检查并作好隐蔽工程验收记录、中间检查记录和分享检查记录，质地监理分部总监必须在检查的记录上签字。上道工序不经隐蔽检查验收不得进入下道工序，检查合格后签署认可才能进入下到工序施工。
（7）防水工程施工过程中，防水材料供应厂家有责任做好防水施工人员的技术培训及现场跟踪、技术指导工作。
（8）设计人员应结合有关工点进行现场防水施工实际操作了解，以及防水施工完成后现场回访，进一步完善防水工程设计。
2）工程措施
为防止混凝土结构开裂，确保结构的子防水性能，地铁工程采取以下工程措施：
①防水混凝土掺入适量的粉煤灰和有补偿收缩功能的外加剂，减少水泥水用量，减少水泥水化热，控制水胶比和塌落度；选择合理的砂率和细度模数，砂率一般控制在40%，细度模数2.8～3.0的中粗砂；积极采用粉煤灰，推迟和减少发热量，延缓水泥水化热释放时间，从而减少温度裂缝的趋向，改善混凝土的和易；水胶比控制在0.4～0.45，掺入适量的高校减水剂和膨胀剂；加强混凝土的养生。
②采用有效的降低混凝土入模温度措施；
③结构纵向钢筋的设置宜细而密；
④施工时，不得带水作业，严禁在浇灌混凝土内加水；
⑤严格按照规范施工，做好混凝土的浇注、捣固和养护，养护时间不得小于14d，应有防晒、遮水措施。模板平整，以钢模板为宜，拼缝严密不漏浆。施工时，减小单幅混凝土的浇筑长度，避免产生较大收缩；边墙宜采用跳幅浇注混凝土，尽可能让单幅边墙结构混凝土早期收缩大部分完成，减少幅与幅之间出现裂缝；浇筑时布料必须均匀，边墙混凝土浇筑时要同步上升，震捣密实，提高混凝土的均质性，减少收缩。加强掩护措施，确保混凝土凝固后保持湿养护；采取行之有效的保温措施和测温手段，混凝土的内外温差得到控制，并保证边墙混凝土墙面有个缓慢的降温过程。
⑥结构抗侵蚀、腐蚀性措施
地下水对混凝土具有弱酸性腐蚀、弱分解性腐蚀、弱溶解性腐蚀，对钢结构具有弱腐蚀性，建议采取如下结构抗侵蚀、腐蚀措施：
a、防水混凝土耐蚀系数不小于0.8。
b、结构采用外包弱性防水层：防水层具有延伸性能好、适应变形的能力，且耐老化、耐腐蚀和粘结性能好，防水层能防止地下水直接侵蚀主体结构混凝土和防止混凝土约束开裂。
C、加大钢筋保护层厚度。
d、加强施工管理，遵守施工操作规程。
3）围护结构的防水控制
地铁工程将围护结构作为一道重要的防水措施。
（1）围护结构出现漏水时，进行了注浆堵漏防水，注浆材料一般采用水泥浆、超早强自流平水泥浆、水泥-水玻璃浆等。
（2）桩面和桩缝上的泥土应清除干净，桩缝渗水时除注浆饭防水外，还应采用堵漏材料封堵。
（3）桩缝应采用喷混凝土或砂浆抹面，使围护结构做到大致平顺，为铺设防水层创造条件。
（4）必要时采用引排措施。
（5）围护结构的防水标准：做到不渗不漏，允许个别部位有湿渍，基面应大体平顺。
4）结构外包柔性防水层施工质量控制
（1）防水层对基面的要求：围护结构应平顺，应做到无渗漏水铺设附加防水层。
（2）防水层施工
①冷作业、焊接法、且潮湿基面可施工，应以密贴法代替空铺法，防止串水。
②成膜保护：保护好已做好的防水层，严禁绑扎钢筋和灌注混凝土破环防水层。
5）变形缝、施工缝、穿墙管等部位防水处理
变形缝应满足密封防水，适应变形、施工方便、检查容易等要求。变形缝是防水的薄弱环节，因此车站主体不设变形缝，仅在区间、出入口通道、风道与车站主体结构交接处设变形缝，将变形缝设在车站边墙外距支护结构外缘1m的区间隧道或通道内。变形缝的设计宽度为20～30mm，采用的材料必须防水可靠耐久，满足变形缝伸缩要求。变形缝应采取多道防线，故选用橡胶止水带、双组份聚硫密封橡胶、聚氨酯涂料、聚合物砂浆等，做到不渗不漏。为了防止可能出现微量的残留渗漏水，位于侧墙和顶部设置辅助排水设施接水槽，将渗漏水引入 结构排水沟内。
2）施工缝
施工缝分纵向施工缝和环向施工缝，车站主体结构的顶板和底板不设置纵向施工缝，横向施工缝设置间距一般不大于16m，设在受力较小的部位；车站侧墙水平施工缝根据施工组织设置，上下两条施工缝一般设置在低于顶板底面一下和高出底板以上500mm左右的位置，侧墙垂直施工缝设置间距一般不大于12m，施工缝间各结构段的混凝土宜间隔浇注。墙体有预留洞时，施工缝距孔洞边缘不应小于300mm。
6）鼓励商品混凝土供应商与施工承包商联合“混凝土配制、生产、施工、养护一体化管理的路子”。
在施工前，商品混凝土供应商与施工单位在事前签订了《严格控制混凝土裂缝，创造优质工程协议》，采取了“混凝土配制、生产、施工、养护一体化管理的路子”，供应商通过对现场施工的跟踪，针对施工下料中可能造成混凝土抗裂性能劣化的问题，进行了多种模拟试验，并无偿提供这些科学数据，帮促现场优化施工组织设计和完善混凝土浇筑、下料方式，对于提高现场的施工养护环节的质量起到了很好的作用。
7）防水工程施工质量检验与验收措施
（1）防水层的基层必须坚固、平整、干净、不起砂、不起皮，不得有突出的钢筋及钢管头等尖锐物。柔性防水卷材、涂膜防水层及嵌填密封材料的基层必须干燥，聚合物水泥砂浆、刚性涂膜防水剂、刚性表面渗透防水剂等防水层的基层表面必须湿润，但不得有明水。
（2）柔性卷材及粘结材料必须符合设计要求和规程规定，基层处理剂涂布均匀、无漏涂。铺贴方法、搭接、收头符合规程规定，粘结牢固紧密，接缝封严，无损伤、空鼓、皱褶、翘边等缺陷。
（3）塑料防水板宜采用无钉孔铺设工艺，固定缓冲层的垫圈应采用与塑料类防水板同材质的热塑性材料，应粘合牢固且不烧穿塑料防水板。接缝焊接焊缝平顺、无波纹、颜色均匀透明、无焊焦、烧糊或夹层双焊缝间充气压力达到时，之内压力不下降。
（4）涂膜防水层外观质量应平整、均匀、无脱皮、起鼓、裂缝、鼓泡，每100m2割取块20mm×20mm之样品，平均厚度应符合设计厚度，最小厚度不小于设计厚度的85%。
（5）嵌缝的密封材料质量必须符合设计要求，密封材料嵌缝必须填嵌严密、连续、不鼓泡，不下榻、粘结牢固、无开裂，厚度符合设计要求。嵌缝后的保护层粘结牢固、覆盖严密，且盖缝两边各不小于20mm。
（6）防水工程完工后承包单位应先行自检，并整理施工过程中的有关资料，确认合格后会同业主、设计、监理和深圳市质量监督部门共同按标准进行验收。并填写交工验收报告，随同工程验收检查资料交有关单位存档。
8）防水工程的防护与维护措施
（1）防水工程施工过程中，当下一工序或相邻工程同时施工时，除对已完成部分进行防护外，应有防水施工人员值班检查，发现损坏，及时修补。涂膜防水层未实干前不得在防水层上堆放任何物品，或进行其他施工作业，杜绝因下道工序破环防水层而造成渗漏。未采取防护措施或发现损坏，未及时修补，监理工程师应停止其下一道工序或相邻工程施工。
（2）严禁在已完工的防水工程上凿孔打眼，如确需凿孔打眼时，必须采取稳妥可靠的补救措施，并会同设计、监理确定后实施。
（3）防水工程质量实行保修制度，保修期五年，保修期从取得工程使用许可证之日起计算。保修期内出现渗漏，由承包商负责返修，费用由责任方负但。
5 结语
防水工程质量控制是地铁工程技术的核心及难题，防水工程质量的好坏直接影响地铁工程的感观、结构安全、运营安全及结构耐久性，必须从设计、施工、管理等环节入手，综合治理，严密控制。