摘 要： 對地鐵區(qū)間隧道復(fù)合式初砌的防水機(jī)理、防水層結(jié)構(gòu)設(shè)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(hù)等， 作了系統(tǒng)的介紹。
關(guān)鍵詞： 地鐵隧道； 復(fù)合式襯砌； 防水施工
當(dāng)前， 多數(shù)地鐵區(qū)間隧道采用了復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)， 防水一般共設(shè)三道防線， 第一道是初期支護(hù)加背后注漿， 第二道是設(shè)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(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)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(dǎo)致第二道防水線時常會出現(xiàn)嚴(yán)重的缺陷。因此， 為提高隧道復(fù)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(dāng)?shù)姆浪畬咏Y(jié)構(gòu)設(shè)計以及嚴(yán)格的防水施工工藝， 是完全有必要的。
1、復(fù)合式初砌防水機(jī)理及防水層結(jié)構(gòu)設(shè)計
1.1 防水機(jī)理隧道
復(fù)合式初砌是分內(nèi)外兩層先后施作的隧道襯砌結(jié)構(gòu)， 即在隧道開挖后立即施作網(wǎng)噴混凝土作為初期支護(hù)， 經(jīng)監(jiān)控量測確認(rèn)圍巖及初期支護(hù)基本穩(wěn)定后再鋪設(shè)防水層， 最后澆筑二次襯砌防水混凝土。
復(fù)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(nèi)部存在著溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力， 這些應(yīng)力的存在會使防水混凝土產(chǎn)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(chǎn)生相當(dāng)大的約束力， 阻止其變形， 于是就產(chǎn)生了拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力大于二次襯砌混凝土抗拉強(qiáng)度時， 混凝土即被拉裂， 特別是在隧道起拱線應(yīng)力集中區(qū)產(chǎn)生的裂縫最多。如果設(shè)法消除或減弱初期支護(hù)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(chǎn)生的拉應(yīng)力小于混凝土的抗拉強(qiáng)度， 二次襯砌混凝土就不會產(chǎn)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。
1.2 防水層結(jié)構(gòu)設(shè)計
地鐵隧道要根據(jù)工程所處地質(zhì)、水文條件及不同的使用要求， 采用不同的防水層結(jié)構(gòu)設(shè)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(jié)構(gòu)。防水層設(shè)計主要有兩種形式： 一是單層防水板（膜）鋪設(shè)于初期支護(hù)噴射混凝土上， 用于無水地段； 二是雙層結(jié)構(gòu)， 先鋪設(shè)一層較柔軟且具有相當(dāng)強(qiáng)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(shè)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(fù)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(yīng)用最多的是 EVA 膜。常用防水材料的主要性能指標(biāo)見表 1.由表 1 中可看出： EVA、LDPE、HDPE 及 ECB 技術(shù)性能皆優(yōu)于 PVC板； 從價格看 LDPE 膜最低， 其技術(shù)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。
3、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(jīng)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(zhì)量有300 g/m2、400 g/m2、500 g/m2 及 600 g/m2 幾種。PE 襯墊是由化學(xué)交聯(lián)、化學(xué)發(fā)泡制成的團(tuán)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(qiáng)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(xué)性能，易于鋪設(shè)且價格較低， 所以隧道復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)一般選用其作為緩沖層材料。
關(guān)鍵詞： 地鐵隧道； 復(fù)合式襯砌； 防水施工
當(dāng)前， 多數(shù)地鐵區(qū)間隧道采用了復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)， 防水一般共設(shè)三道防線， 第一道是初期支護(hù)加背后注漿， 第二道是設(shè)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(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)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(dǎo)致第二道防水線時常會出現(xiàn)嚴(yán)重的缺陷。因此， 為提高隧道復(fù)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(dāng)?shù)姆浪畬咏Y(jié)構(gòu)設(shè)計以及嚴(yán)格的防水施工工藝， 是完全有必要的。
1、復(fù)合式初砌防水機(jī)理及防水層結(jié)構(gòu)設(shè)計
1.1 防水機(jī)理隧道
復(fù)合式初砌是分內(nèi)外兩層先后施作的隧道襯砌結(jié)構(gòu)， 即在隧道開挖后立即施作網(wǎng)噴混凝土作為初期支護(hù)， 經(jīng)監(jiān)控量測確認(rèn)圍巖及初期支護(hù)基本穩(wěn)定后再鋪設(shè)防水層， 最后澆筑二次襯砌防水混凝土。
復(fù)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(nèi)部存在著溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力， 這些應(yīng)力的存在會使防水混凝土產(chǎn)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(chǎn)生相當(dāng)大的約束力， 阻止其變形， 于是就產(chǎn)生了拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力大于二次襯砌混凝土抗拉強(qiáng)度時， 混凝土即被拉裂， 特別是在隧道起拱線應(yīng)力集中區(qū)產(chǎn)生的裂縫最多。如果設(shè)法消除或減弱初期支護(hù)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(chǎn)生的拉應(yīng)力小于混凝土的抗拉強(qiáng)度， 二次襯砌混凝土就不會產(chǎn)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。
1.2 防水層結(jié)構(gòu)設(shè)計
地鐵隧道要根據(jù)工程所處地質(zhì)、水文條件及不同的使用要求， 采用不同的防水層結(jié)構(gòu)設(shè)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(jié)構(gòu)。防水層設(shè)計主要有兩種形式： 一是單層防水板（膜）鋪設(shè)于初期支護(hù)噴射混凝土上， 用于無水地段； 二是雙層結(jié)構(gòu)， 先鋪設(shè)一層較柔軟且具有相當(dāng)強(qiáng)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(shè)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(fù)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(yīng)用最多的是 EVA 膜。常用防水材料的主要性能指標(biāo)見表 1.由表 1 中可看出： EVA、LDPE、HDPE 及 ECB 技術(shù)性能皆優(yōu)于 PVC板； 從價格看 LDPE 膜最低， 其技術(shù)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。
3、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(jīng)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(zhì)量有300 g/m2、400 g/m2、500 g/m2 及 600 g/m2 幾種。PE 襯墊是由化學(xué)交聯(lián)、化學(xué)發(fā)泡制成的團(tuán)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(qiáng)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(xué)性能，易于鋪設(shè)且價格較低， 所以隧道復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)一般選用其作為緩沖層材料。