作者：郑晓蒙
全圆隧洞洞壁双向防水施工技术内容简介。
1 工程概况
北京市南水北调配套工程东干渠工程第9标段工程，自北京市东五环路化工桥东北段起始，至五方桥东北段终止，全长2.77 km。工程建成后，将作为南水北调进京后的主要输水渠道，为北京中心城区、通州新城和亦庄新城主要水厂提供双水源供水保障。
工程全部为地下管涵，采用盾构法施工。输水隧道为全圆隧洞管线，隧洞结构横截面外径6 000 mm，净空直径4 600 mm，设计为双层衬砌结构。一次衬砌层为盾构普通衬砌环结构，环宽1200 mm，厚300 mm，采用C50( Wl0、F150)预制混凝土管片（简称：一衬盾构管片），见图1。二次衬砌层外径5 400 mm，内径4 600 mm，厚度400 mm，采用现浇钢筋自密实混凝土结构（简称：二衬混凝土），见图2，强度等级为C35( Wl0、F150)。防水层为高密度聚乙烯( HDPE)自粘胶膜防水卷材（简称：HDPE防水卷材），位于结构一衬与二衬之间，见图3。全圆隧洞横截面局部构造见图4。
2 双向防水施工技术
利用HDPE防水卷材多层复合防水材料的优越性能，同时对隧洞进行全圆浇筑，形成无施工缝的一体圆环结构，有效地实现了输水隧洞内外双向防水功效。
2.1 HDPE防水卷材性能及防水机理
HDPE防水卷材是以特制的高密度聚乙烯膜为主防水层的高效防水卷材，其无毒、无味、防霉、耐腐蚀，适宜于饮用水管道的防水施工。主防水层上设置自粘层、抗环境变化保护层和隔离层。自粘层和保护层具有破损自愈功能，可自行修复微创破损，避免日久加重破损情况，使损失变大。直接在防水卷材上浇筑混凝土，凝固后，可形成与混凝土结构无间隙的永久性黏结为一体的防水层，黏结强度随混凝土抗压强度增加而增加，从而杜绝结构内外部水在防水层和结构间的窜流隐患。防水层防水性能不受主体结构沉降影响，极大地提高了隧洞防水系统的可靠性。
将HDPE防水卷材的主防水层直接预铺在隧洞一衬盾构管片上，在搭接部位临时固定卷材。防水卷材施工后，不需铺设保护层，可直接进行绑扎钢筋、支模板、浇筑混凝土等二衬混凝土结构的施工。利用防水卷材上自粘层和保护层与现浇二衬混凝土的接触溶合，产生化学反应，形成连续牢固黏结的一体（图5）。既防范了输水隧洞内部的外渗，又阻止了隧洞外部地下水的侵蚀与渗入，还能避免防水层和隧洞结构间的窜水，保证了全圆隧洞双向防水效果。
2.2二衬混凝土全圆一体防水施工技术
利用全圆衬砌针梁式台车模板（图6），将隧洞二衬混凝土浇筑成全圆一体，提高二衬混凝土的自防水能力。浇筑时，不留设纵向伸缩缝，只沿隧洞纵向每12 m设置1道伸缩缝（即环向伸缩缝）。缝内止水采用紫铜止水，高压低发泡聚乙烯闭孔板嵌缝，在迎水面嵌高30 mm双组分聚硫密封胶封口。为保证隧洞顶部二衬混凝土无空隙，须进行二次回填注浆，以保证输水隧洞再次防水的功效。
3 双向防水施工工艺流程
一衬盾构管片拼装→清理→衬结构内部表面→铺设HDPE防水卷材→在卷材上绑扎钢筋→安装紫铜止水带、填塞变形缝、撕去卷材隔离膜→全圆衬砌针梁式台车模板安装固定→浇筑二衬混凝土→二次回填注浆一达到强度后，衬砌台车脱模→二衬混凝土养护
4 主要施工操作要点
4.1 -衬盾构管片拼装
利用自制施工用操作台车（图7），按照设计要求将一衬C50( Wl0、F150)预制混凝土盾构管片拼装到位，相邻管片间用高强螺栓连接后，管片缝隙及螺栓凹陷处采用1：2.5聚合物水泥砂浆填充、压实、抹平。
4.2 HDPE防水卷材铺设
将一衬盾构管片基面清理干净，保证基面平整、干燥、清洁，可以与防水卷材充分接触。在一衬盾构管片上弹线定位，顺着隧洞的环向方向，在隧洞顶拱部位粘贴双面胶带，铺贴HDPE防水卷材，作临时固定。将防水卷材铺平，紧贴管片，中间不得有气泡产生。
4.2.1 HDPE防水卷材的搭接处理
HDPE防水卷材幅宽1 200~2 400 mm，其中有逾80 mm的搭接宽度。在一衬内表面，沿隧洞环向方向展开HDPE防水卷材，进行松铺铺设。防水卷材长边采用自粘搭接辅以专用胶黏带（宽80 mm）的搭接方式，再用专用盖口条完全盖住搭接边，并用钢辊压紧搭接边，确保卷材黏结得密实完全（图8）；整个一衬环向上，卷材短边的搭接不超过2次。
4.2.2 HDPE防水卷材的修补
在后道工序中检查出防水卷材上有破损之处，必须立即用黑色记号笔做出明显标记，以便随后修补。修补破损面必须采用同样型号的卷材打补丁，补丁的尺寸应满足破损周边外有大于100 mm的完整搭接。对于单一破损点可用专用盖口条直接修补。当某一范围内有多个破损点时视同破损面，修补补丁可裁剪成圆形、椭圆形或边角修圆的长方形、正方形等形状，再用专用搭接胶带将修补补丁与卷材完全黏结，最后用专用盖口条完全盖住补丁周边接缝。修补完成后，应对修补质量进行仔细检查，确保卷材的修补质量。
4.3二衬混凝土施工
4.3.1安装二衬钢筋及预埋件
利用自制台车简易工作平台，先安装隧洞环向钢筋，环向钢筋为2段半圆弧钢筋，两端采用直螺纹机械连接，接头等级达到Ⅱ级，形成整圆钢筋圈。钢筋接头位置宜放在隧洞中心高程45。内并错开布置，不得放在拱顶和拱底。再安装隧洞纵向钢筋，并在适当的位置布置绑扎钢筋马凳（图9），以保证第2层钢筋的位置正确。环向内、外侧钢筋采用HRB400φ25 mm@125 mm，纵向内、外侧钢筋采用HRB400φ14 mm@200 mm。二衬钢筋布设2道，其配筋示意见图10。
4.3.2变形缝处止水带安装
浇筑二衬混凝土时，只沿隧洞纵向每12 m设置l道伸缩缝（即环向伸缩缝）。12 m为l仓，不足12 m时，适当调整相邻段分缝位置，控制分缝长度在6—12 m；伸缩缝宽度为20 mm，缝内止水采用紫铜止水带（厚度1.2 mm，见图11），高压低发泡聚乙烯闭孔板嵌缝；在迎水面嵌高30 mm双组分聚硫密封胶封口。
紫铜止水带须按设计位置跨缝对中安装，并用全圆衬砌针梁式台车封堵模板进行定位固定，下端头模板一端插入到变形缝U形槽内80 mm，一端用φ16 mm螺栓固定在台车模板上。上端头模板用木楔进行挤压固定，确保在混凝土浇筑过程中不产生变形或位移。不允许有拉筋、钢筋或其他钢结构与止水带相接。
4.3.3衬砌台车定位，浇筑二衬混凝土
安装好紫铜止水带，将台车模板运至现场安装固定好，保证台车模板与一衬、防水卷材、紫铜止水带间的密封不漏浆（图12），并留好混凝土浇筑口。采用C35 ( Wl0、F150)混凝土分层、水平、对称浇筑；先底拱（底板），后边拱（边墙）和顶拱。使隧洞全断面衬砌一次成型，不留设纵向伸缩缝，提高隧洞二衬混凝土自防水能力。
4.3.4变形缝填塞
1)待二衬混凝土结构变形稳定后，开始填充变形缝内防水构造材料。
2)紫铜止水带铜鼻子内先放置1根在沥青里煮透的麻丝，再浇沥青。采取多次、多层浇筑的方法，使沥青浇得比较密实，严格保证凹槽部位与变形缝位置一致，齐缝布置。
3)低发泡聚乙烯闭孔泡沫板先加工成需要的尺寸，铺设时，先在闭孔泡沫板表面粘贴双面胶，采用全圆闭合方式粘贴于已浇筑混凝土表面，并与紫铜止水带U形槽对齐，并充分压实，用钢钉固定。防止在浇筑混凝土时，泡沫板发生移位。
4)使用双组分聚硫密封胶嵌缝，施工前在缝隙的两边50 mm处贴上宽50 mm的防护胶带，以防施工中多余的聚硫胶把表面弄脏。
4.3.5二次回填注浆
隧洞二衬施工完成后，为保证隧道顶部二衬混凝土无空隙，在一衬与二衬之间进行二次回填注浆。二衬混凝土结构施工时，注意预埋回填注浆管及注浆导管，全断面内共布置5根注浆管，二次回填注浆管采用φ25 mm钢管，壁厚3 mm。
4.3.6二衬混凝土拆模
当二衬混凝土强度大于5 MPa时，先拆除所有边模和底模定位销、螺栓和丝杆。确认无其他阻碍时，发令启动泵站，先脱边模至适当位置，随后脱底模至适当高度，再用针梁主油缸脱下顶模至适当高度。
4.3.7二衬混凝土养护
根据防水混凝土有关要求，对现浇的二衬混凝土采取保温、保湿养护。可采用隧洞内喷雾，增加洞内空气的湿度，达到养护混凝土条件，养护时间不可少于14 d。在冬季施工时，在隧洞两头用棉被门帘封堵，并在隧洞内增加暖气设备，提高隧洞内温度，严禁洒水养护，以保证二衬混凝土养护效果。全圆隧洞完工后实景见图13。
5 质量控制措施
5.1 -衬内表面处理
在隧洞一衬管片内表面铺设HDPE防水卷材前，需对一衬内表面进行处理。
1)要求一衬内表面平整、密实，无凸起尖锐物、蜂窝、麻面、缺口或孔洞现象。若有凸起钢筋、管件等尖锐物，必须进行切割、打磨处理，并在该部位用聚合物水泥砂浆抹成圆弧面，避免损坏防水卷材。
2) -衬内表面不得有水渍、油污，隧洞仰拱部位不得有积水、杂物。若管片内壁有渗漏水现象时，应采取堵漏止水措施。当仰拱处有非渗漏水原因产生的明水时，应由总承包商配合查明水源并进行排水作业，在防水层施工期间保持工作面无明水，表面有水会影响粘贴效果，可能会导致防水卷材掉落。
3) -衬管片间缝隙填充应压实抹平，以保证防水卷材与管片粘贴密实无空隙。
5.2 HDPE防水卷材的铺设
1) HDPE防水卷材大面卷材铺贴前应进行弹线定位，根据现场结构施工情况，选择合适的铺贴顺序。宜从一端沿同一方向、逐步向前推进铺设。
2)用专用胶带在一衬管片内壁黏结固定防水卷材，以保证卷材铺贴的平整度、不位移，适当松铺。
3)卷材搭接边与隧洞二衬结构施工缝距离不小于300 mm，卷材搭接处不允许出现十字缝。5.3 HDPE防水卷材的临时保护
1)防水卷材铺贴完毕后，进行钢筋绑扎等后续工序前应保持卷材涂硅隔离膜覆盖状态。
2)隧洞工程的仰拱部分为了有效保护防水卷材免受交通、钢筋捆扎等后道工序损伤，尽可能分段推进施工。即铺设一段防水卷材、随后紧跟绑扎钢筋、浇筑混凝土二次衬砌，减少防水卷材的外露时间。
3)当施工作业环境特别复杂、各种工序必须交叉作业时，可在防水卷材铺设完毕后，采用300g/m2的土工织物或厚1.5 mm的黑色土工膜覆盖其上，作为临时保护，以待后续工序的开展。
4)进行钢筋焊接等动火作业时，应采取遮挡措施，以减少焊渣落至防水卷材的机率。
5)隧洞防水层分段施工时，每段防水层甩槎必须做临时防护，保持卷材表面干净及良好的铺贴状态。
6 结语
在南水北调输水隧洞工程中，采取HDPE防水卷材与隧洞二衬现浇混凝土形成一体化防水，同时将隧洞二衬混凝土现浇成一体化结构，保证了隧洞结构的完整性，达到了全圆隧洞洞壁内外防水、阻止渗水的工程效果，实现了工程预期质量目标，取得了良好的社会效益和经济效益，为今后类似隧洞、地下结构工程提供了有价值的借鉴，值得推广应用。
7评述：
北京市南水北调配套工程采用全圆隧洞管线输水，为防止投入使用后输水隧洞内部水量的外渗损失及隧洞外部地下水进入隧洞内部，需要做好洞壁双向防水工作。在工程设计与施工中，采用了HDPE防水卷材预铺反粘及将隧洞全圆浇筑成一体等多项防水施工技术，很好地满足了工程需求，实现了工程的预期质量目标。
