李云剛，張濤，胡傳鵬，韋家昕

（中交公路規(guī)劃設計院有限公司，北京 100088）

0 引言

在城市地下隧道建設中，防水設計是影響工程安全可靠的重要因素之一，地下水滲漏會對隧道主體結構造成嚴重侵害，滲水會引起結構內部鋼筋銹蝕，降低混凝土耐久性，直接影響隧道主體結構承載能力。目前明挖隧道常用卷材作為結構主要外包防水層，卷材防水在施工過程中存在以下缺點：（1）防水卷材需采用熱熔或者密封膠進行搭接，由于施工工藝落后，大多為現(xiàn)場手工完成搭接，缺陷率較高；（2）明挖隧道施工過程中，防水卷材鋪貼后經常會受到高溫紫外照射，會加速卷材老化，降低防水卷材的性能，給防水工程留下滲漏隱患；（3）防水卷材在施工中難與隧道結構達到滿粘，粘接效果較差，卷材局部經常會與結構基體脫開形成空鼓，如有任何一處發(fā)生破損，滲水會沿防水層與主體結構間竄流，造成大面積滲漏，后期補修較為困難[1]。

針對上述防水卷材存在的諸多缺陷，以水性噴涂持粘高分子為代表的自適應防水材料應運而生。水性噴涂持粘高分子防水涂料是一種新型高端防水材料，具有以下特點：（1）-10～40 ℃可直接噴涂，施工完成后，不固化，不溶于水，與結構面的粘結性能好，能在復雜的施工條件下噴涂；（2）防水材料安全環(huán)保，不含有毒溶劑；（3）有較強的蠕變性能，能長期保持粘稠膠質狀態(tài)，具有自愈合、拉伸力強、抗疲勞性強、耐老化等特性[2]；（4）能與多種防水卷材及涂料復合使用。

本文結合廈門某地下通道項目，以水性噴涂持粘高分子防水涂料為例，進一步研究了自適應防水體系在明挖隧道中的具體應用及施工工藝，以期為今后的富水城市明挖隧道防水設計提供借鑒。

1 工程概況

本項目隧道全長2834.8 m，雙向六車道標準，敞開段隧道主體結構采用U型槽結構，暗埋段隧道結構為單層雙孔矩形框架型式。

（1）地表水：隧址區(qū)地表水主要為埭遼水庫水，勘察期間測得水位高程為3.05 m，主要受大氣降水和人工補給。

（2）地下水：地下水位埋深一般為2.70～9.30 m，一般標高-2.37～4.09 m。根據(jù)收集的周邊工程資料，陸域地下水年變幅2.0 m左右。

2 防水總體設計

本項目防水等級為一級，根據(jù)地下結構防水設計原則，確立以隧道混凝土結構自防水為主，外包柔性防水層為輔的防水體系。柔性防水材料選用1.5 mm水性噴涂持粘高分子防水涂料層+1.5 mm噴涂橡膠瀝青防水涂料或防水卷材共同組成的復合式防水層。具體形式如圖1所示。

圖1 明挖隧道主體結構防水設計

3 水性噴涂持粘高分子防水涂料

水性噴涂持粘高分子防水涂料由優(yōu)質改性瀝青、功能性高分子改性劑及特種添加劑組成，常規(guī)狀態(tài)下直接噴涂在隧道結構外側，噴涂成形后不固化，能始終保持彈塑性狀態(tài)，可單獨作為防水層也可與其他防水材料復合使用。

3.1 水性噴涂持粘高分子防水涂料

水性噴涂持粘高分子防水涂料是一種雙組分涂料，A組分由高固含量的陰離子乳化瀝青、高分子改性材料、增韌劑和特殊助劑等組成；B組分為固化劑（破乳劑）。產品經專用設備噴涂后，在混凝土結構面上快速形成高聚物無縫薄膜，滿粘在主體結構上，整體性好，同時防水薄膜具有斷裂延伸率大、耐穿刺性強等特點。

3.2 水性噴涂持粘高分子防水涂料性能

（1）施工便捷性

常溫下噴涂法施工，固化成膜，對基面要求較低，可在潮濕基面作業(yè)，施工簡便，實現(xiàn)無縫連接，尤為適用形狀復雜或異形結構部位（如樁頭、格構柱，鋼筋預留部位等）。

（2）環(huán)保性

不含揮發(fā)性有機物，產品環(huán)保安全，適用于密閉空間。

（3）耐久性

涂層耐熱、耐酸堿、耐老化性能優(yōu)越，固化成膜后具有出眾的斷裂伸長率和彈性恢復率?？杀３终吵砟z質狀態(tài)，具有自愈合、拉伸力強、耐老化、低溫不斷裂、高溫不流淌等性能。

（4）相容性

水性噴涂持粘高分子防水涂料可與防水卷材或其它防水涂料共同組成復合式防水層，也可與其他防水材料層分開設置形成多道防水層。

4 關鍵節(jié)點防水設計

4.1 與既有地道相接防水構造（見圖2）

圖2 與既有地道相接防水構造

敞開段隧道起點需與既有地道連接，銜接縫位置無法預埋中埋式止水帶，根據(jù)實際條件，在結構接縫內部選用遇水膨脹止水膠+注漿導管的防水形式，外包選用1.5 mm水性噴涂持粘高分子防水涂料+1.5 mm噴涂橡膠瀝青防水涂料，最后選用低模量聚氨酯密封膠進行封口。

4.2 主線隧道與BRT橋相交防水構造（見圖3）

主線隧道與BRT相交段利用隧道結構進行托換，根據(jù)不同的施工流程，采取相應防水設計。

（1）基坑開挖完成后，通過在底板預留孔洞，保留原橋墩承臺及樁基，防水施工時，孔洞預留縫位置預埋中埋式止水帶。

圖3 主線隧道與BRT橋相交防水構造

（2）隧道結構頂板通過植筋完成與既有橋墩的連接，銜接節(jié)點依次設置水性噴涂持粘高分子防水涂料+耐根系穿刺層防水卷材+無紡布隔離層，外部增設聚乙烯泡沫塑料保護板，頂部用低模量聚氨酯密封膠封口。

（3）切割既有橋墩樁基后，在接縫處設置遇水膨脹止水膠，完成后澆側中埋式止水注漿導管的安裝，最后澆筑預留孔洞。

4.3 變形縫節(jié)點防水構造（見圖4）

圖4 變形縫節(jié)點防水構造

變形縫節(jié)點增設水性噴涂持粘高分子防水涂料加強層，兩側寬度各為500 mm，同時在頂板變形縫表面設置雙面自粘型丁基橡膠防水密封膠粘，為降低結構伸縮對防水層的損耗，變形縫兩側各200 mm范圍密封膠隔離膜不撕掉、不與基層粘貼，但外側各300 mm寬度范圍密封膠必須與基層滿粘，不得空鼓。

5 施工工藝

5.1 工藝流程（見圖5）

圖5 施工工藝流程

5.2 施工要點

（1）基層處理?；鏌o需拋丸處理，但應保持密實，混凝土結構面不應存在氣孔、蜂窩、凹凸不平等缺陷，噴涂作業(yè)前要清除基面上的浮塵、雜質及油污等雜物，對坑洞不平處應選用砂漿找平。側墻模板拉筋在模板拆除后，應將突出的鋼筋予以切割，保證切割后的鋼筋與結構墻體平齊。

（2）細部加強層施工。對陰陽角等細部節(jié)點做防水加強處理，防水加強層采用同規(guī)格的水性噴涂持粘高分子防水涂料。底板和側墻鋪設防水層的陰角均應做成R≥50 mm的圓弧或50 mm×50 mm的鈍角，并增噴1.5 mm水性噴涂持粘高分子防水涂料，加強防水層延伸不少于250 mm，見圖6。

（3）噴涂作業(yè)。施工作業(yè)前，需在專用噴涂設備上對材料進行緩慢、均勻攪拌。桶內剩余材料應及時封閉，以免混入雜質造成浪費。噴涂作業(yè)過程中，噴槍盡量與基面垂直，距離保持適中，緩慢均勻移動。噴涂應按先細部節(jié)點后大面結構的順序連續(xù)作業(yè)，每次噴涂應多遍、交叉作業(yè)，最終達到設計厚度。在結構立面或坡面噴涂時，應按照由低到高、自下而上的方向依次噴涂。在大面積結構施工中，噴涂作業(yè)難以一次性成型，宜采用分區(qū)段噴涂，可按500～1000 m2為劃分標準，區(qū)段噴涂應一次性完成。

（4）設置保護層、加強層。噴涂后，涂層在3～5 s時間凝膠成形，根據(jù)防水等級、現(xiàn)場條件增設無紡布。在此期間防水薄膜表面會有水析出，排氣、排水的現(xiàn)象可能會引起薄膜鼓泡屬于正常情況。涂膜干燥后鼓泡會自然消失，不會影響涂膜與基層的粘合力和防水效果；如果干燥后，鼓泡并未消失，則需要采取相應的修補措施。

防水加強層的寬度應遵循相關設計標準，當選用夾鋪胎體作為增強材料時，應使胎體充分浸透防水涂料，不得出現(xiàn)露槎及褶皺情況。

相鄰區(qū)域防水涂料的搭接寬度不應小于100 mm，搭接面應保證清潔，不應有浮漿、油污、灰塵等雜物。

（5）自檢、修補。防水涂層局部有破壞的區(qū)域，應采用相同的防水涂料進行修補，同時需滿足下列要求：①清理去除損壞部位的涂層，清理范圍應由需要修補范圍向四周擴展50～100 mm，修補邊緣宜平滑過渡。②清理干凈待修理處，基層重新處理；基層處理完后重新噴涂防水涂料。

（6）質量驗收。①施工前需對防水材料進行抽查，材料性能指標應符合相應防水標準及設計要求。②防水層自檢修復合格后，方能開展淋水蓄水試驗，并對結構防水效果實施全面檢查，涂料防水層不得有滲漏現(xiàn)象。③防水涂料層厚作為防水設計的基本保障，其平均厚度需滿足相關規(guī)范及設計要求，局部最小層厚不小于設計要求的80%。

（7）注意事項。（1）噴涂作業(yè)圍護結構面時不能有明水，若確實不能封堵圍護結構的滲漏水，可以用引流管將滲流水臨時引出，主體結構完成后注漿封堵。（2）側墻圍護結構在噴涂前，務必清除虛土。（3）完成防水涂料噴涂作業(yè)后若有后續(xù)工序應及時覆加防護膜，等澆筑混凝土前揭開防護膜。

6 結語

通常在城市隧道外包防水設計中，大多會采用卷材作為柔性防水層，但此類“卷材-雨傘式防水”主要存在搭接縫防水薄弱、無自我修復能力、無法達到絕對滿粘施工、容易空鼓產生竄水等問題，存大較多滲漏隱患。

水性噴涂持粘高分子防水涂料具有自愈合、拉伸力強、抗疲勞性強、耐老化等特性，同時還具有極強的蠕變性能，可永久保持粘稠膠質狀態(tài)。

在結構迎水面采用水性噴涂持粘高分子防水涂料作為柔性防水層，能與混凝土結構牢固結合，無縫粘結，如同時與其他防水材料組合使用，可形成共同防水結構體系，實現(xiàn)“皮膚式”防水理念，有效增加隧道結構防水的可靠性。