上海地鐵2號線楊高路車站結(jié)構(gòu)防水設(shè)計

摘 要：地下車站結(jié)構(gòu)自防水設(shè)計包括結(jié)構(gòu)混凝土自身的防滲漏，結(jié)構(gòu)混凝土的抗裂及結(jié)構(gòu)設(shè)“縫”的形式和防水材料的選定等是一個較為復(fù)雜的綜合工程。通過設(shè)置具有一定抗彎和足夠抗剪強度的誘導(dǎo)縫，確?？p中橡膠止水帶和混凝土的密實，使誘導(dǎo)縫的開裂在有防水措施的條件下，實現(xiàn)“裂而不漏”，從而達到地下車站結(jié)構(gòu)自防水設(shè)計的要求。
關(guān)鍵詞：地下車站、結(jié)構(gòu)自防水、滲漏控制、誘導(dǎo)縫 防水層
一、 總則
上海地鐵2號線楊高路車站位于浦東新區(qū)世紀(jì)大道的末端，新區(qū)行政中心廣場中央，車站全長近600米（為拆返線車站），寬22米，車站埋深約14.8米，為地下二層明挖順筑法施工的地鐵車站。頂板復(fù)土在2.3米～2.8米之間，車站底板基本上落在淤泥質(zhì)粘土和淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土中。圍護結(jié)構(gòu)采用厚600毫米的地下連續(xù)墻，地下連續(xù)墻插入深度為0.6H～0.8H，地下連續(xù)墻在施工階段作為基坑圍護結(jié)構(gòu)承受側(cè)向水土壓力，在使用階段與主體結(jié)構(gòu)共同受力。地下車站的結(jié)構(gòu)防水設(shè)計應(yīng)遵循“以防為主、剛?cè)峤Y(jié)合、多道防線、綜合治理”為原則。以混凝土自防水為主、柔性防水層為輔，對變形縫、施工縫等特殊部位進行多道處理。通常地下車站結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，其強度、剛度設(shè)計經(jīng)過荷載組合計算比較容易解決，而混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的控制相對比較復(fù)雜，裂縫出現(xiàn)所持續(xù)的時間較長，它涉及到設(shè)計、施工（包括養(yǎng)護）、材料的選擇（包括混凝土的配比）等諸多因素。一般地下混凝土結(jié)構(gòu)主要滲漏的部位是變形縫（包括溫度伸縮縫、沉降縫）、施工縫，以及側(cè)墻預(yù)留穿墻孔和施工造成的蜂窩墻面等。根據(jù)地鐵地下車站的特殊要求，一般在滿足結(jié)構(gòu)受力及正常使用條件下，地下車站混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計按允許出現(xiàn)裂縫考慮，但不允許出現(xiàn)通縫、墻面允許有少量、偶見的濕跡，但不允許有滴漏。其控制標(biāo)準(zhǔn)見表一：

車站各部位混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制標(biāo)準(zhǔn)（上海地鐵2號線工程）

通過上海地鐵1號線及2號線工程的實踐，對地下車站結(jié)構(gòu)防水設(shè)計積累了一定的經(jīng)驗，并進一步認識到：地下車站結(jié)構(gòu)防水設(shè)計的根本是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的自防水設(shè)計，它包括結(jié)構(gòu)混凝土自身的防滲漏、結(jié)構(gòu)混凝土的抗裂及結(jié)構(gòu)設(shè)“縫”的形式和防水材料的選定等，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫綜合處理的主要途徑為“防、抗、放”三個方面。
二、 裂縫控制及防止途經(jīng)
1．裂縫控制
控制地下車站鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫開展，必須將結(jié)構(gòu)防水設(shè)計和綜合治理相結(jié)合。一個良好的結(jié)構(gòu)防水設(shè)計，是建立在對防水材料的性能、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、地下車站與周邊地質(zhì)條件、運營過程中列車振動及結(jié)構(gòu)不均勻沉降、溫度變化等多方面深入研究后，才能取得較好的防水效果。一旦結(jié)構(gòu)出現(xiàn)貫通裂縫，再高的抗?jié)B混凝土等級也達不到其自防水的目的，所以從某種意義上講，混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂比抗?jié)B更重要。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的因素比較復(fù)雜，一般認為有溫差（包括收縮）、材料的彈性模量、線膨脹系數(shù)、混凝土的極限拉伸、混凝土板厚度（或墻高度）、結(jié)構(gòu)連續(xù)長度、混凝土本身的徐變及約束等原因造成裂縫。根據(jù)裂縫在結(jié)構(gòu)表面的分布形狀和基本走向可歸納為二種：一種為無序狀態(tài)裂縫，即裂縫的方向不同，分布較均勻，長度較短，深度較淺，這種裂縫多因混凝土的內(nèi)外收縮不均勻造成的；另一種裂縫為較規(guī)則的連續(xù)裂縫，通常以一定間距平行出現(xiàn)，其主要是因混凝土結(jié)構(gòu)受到外部的約束造成，裂縫方向與所受約束方向垂直或斜交，有時可貫穿整個構(gòu)件斷面，這也是地下車站結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的主要形式。針對混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的裂縫，一般只要裂縫不繼續(xù)發(fā)展，同時采取適當(dāng)?shù)难a救措施，就不會對結(jié)構(gòu)的承載力造成損害，但對于引起結(jié)構(gòu)滲漏和超過允許寬度范圍的裂縫則要進行堵漏處理。大量地下工程實踐證明：只要將裂縫寬度控制在0.2~0.3mm之內(nèi)，該裂縫可以認為不影響結(jié)構(gòu)防水要求。
2． 防止途經(jīng)
通過對上海地鐵2號線楊高路地下車站工程的設(shè)計總結(jié)以后建成后的跟蹤調(diào)研，逐步認識到解決地下車站混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的主要途徑有：(1)控制車站縱向施工縫分段長度；(2)減少車站縱向不均勻沉降而引起的縱向變形；(3)設(shè)置誘導(dǎo)縫，控制裂縫的開展；(4)適當(dāng)添加外防水材料，采用補償受縮防水混凝土進行結(jié)構(gòu)自防水，防水混凝土的抗?jié)B等級不小于0.8Mpa，以控制混凝土初期的收縮；(5)加強施工養(yǎng)護，減少混凝土溫差應(yīng)力，增加結(jié)構(gòu)抗裂強度。
三、車站結(jié)構(gòu)抗裂設(shè)計
1．增加結(jié)構(gòu)剛度，提高結(jié)構(gòu)整體抗裂能力
地下車站通常為狹長條“箱函”殼體，長寬比較大，根據(jù)地鐵車站結(jié)構(gòu)受力特點分析，其橫向剛度較大，縱向剛度較小，增加結(jié)構(gòu)縱向剛度是減少車站結(jié)構(gòu)有害裂縫的主要途徑，一般可從以下幾個方面考慮：
1）嚴格控制地下連續(xù)墻不均勻沉降，提高車站結(jié)構(gòu)縱向剛度：
通常地鐵車站底板座落在土上，地基的不均勻沉降是引起混凝土結(jié)構(gòu)開裂的主要原因。楊高路車站為折返線車站，車站全長約600m，在考慮結(jié)構(gòu)縱向穩(wěn)定方面，除了采用通常的地下連續(xù)墻作為圍護結(jié)構(gòu)以外，對地下墻的施工工藝也提出了嚴格的要求，在控制地下墻豎向沉降方面，首先要求嚴格控制地下墻墻趾處的沉碴沉泥數(shù)量，同時結(jié)合土層的分布情況，盡量將地下墻墻趾插入相對土層壓縮量較小的土層中，其具體反映在綜合考慮地下墻插入深度范圍內(nèi)各土層特性，分別計算地下墻在各個不同階段的豎向位移，根據(jù)計算結(jié)果分析：最終將地下墻墻腳插入到土質(zhì)相對較硬的暗綠色粘土（即⑥號土）內(nèi)1m~2m范圍，并對地下墻墻腳進行注漿加固，以改善地下墻墻腳處的承載能力，消除地下墻豎向沉降給車站結(jié)構(gòu)受力帶來的不利影響。
2） 增加內(nèi)襯墻厚度
由于楊高路車站長度較長，與周邊道路、地面地下建筑物結(jié)合較多，車站頂板復(fù)土荷載變化大，故結(jié)構(gòu)布置極為復(fù)雜，為確保車站縱向穩(wěn)定，通過增加內(nèi)襯側(cè)墻厚度來達到車站結(jié)構(gòu)縱向整體剛度的提高（楊高路車站內(nèi)襯墻厚度600mm，一般標(biāo)準(zhǔn)車站均為400mm）。
3） 加大車站底板縱向梁的剛度
根據(jù)車站底板受力較大的特點，一般在不增加基坑開挖深度和確保車站正常使用空間的前提下，增大車站底板縱向梁斷面尺寸，楊高路車站底板沿縱向設(shè)置了2條800x2240上翻梁，并做到沿車站縱向連續(xù)不斷，通過該梁的設(shè)計，對提高車站縱向剛度，增強結(jié)構(gòu)抗裂起到了極大的作用。從楊高路車站縱向沉降的實測結(jié)果分析，整個車站不均勻沉降均控制在15mm以內(nèi)。所以，通過地鐵1號線、2號線地下車站的實施，可以認為：增加車站的縱向剛度，可減少由車站結(jié)構(gòu)縱向不均勻沉降產(chǎn)生的裂縫。
2．設(shè)置變形縫，設(shè)放結(jié)構(gòu)應(yīng)力
由于楊高路車站長度為600米左右，要在如此長度的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中控制其裂縫的出現(xiàn)是相當(dāng)困難的，然而間隔一定距離設(shè)置變形縫是控制其結(jié)構(gòu)裂縫無規(guī)則出現(xiàn)的有效措施之一。為此，本車站根據(jù)地鐵使用功能要求選用了誘導(dǎo)縫和部分地區(qū)后澆帶的形式，較好地解決了這一問題。誘導(dǎo)縫不僅能解決混凝土在施工階段因溫差產(chǎn)生的收縮裂縫，還能調(diào)節(jié)車站在使用階段產(chǎn)生的不均勻沉降和季節(jié)溫差引起的變形和收縮。而后澆帶主要是針對無法采用誘導(dǎo)縫的部位，如車站主體結(jié)構(gòu)與錦繡路下立交斜交等部位，后澆帶寬度1.0米，后澆期30天，采用添加微量膨脹劑的混凝土澆灌。所有變形縫均需采取了止水防水措施，本車站按內(nèi)外橡膠止水帶考慮，施工實踐表明：通過設(shè)置誘導(dǎo)縫，對減少混凝土結(jié)構(gòu)無規(guī)則的裂縫起到了很好的作用，但同時也出現(xiàn)了由于縫中的橡膠止水帶處的鋼筋較密，使混凝土攪搗不易做到密實，容易出現(xiàn)空洞而引起漏水。楊高路車站通過誘導(dǎo)縫的設(shè)置，結(jié)構(gòu)混凝土本身因裂縫產(chǎn)生的滲漏現(xiàn)象很少，但個別誘導(dǎo)縫由于多種因素造成了滲漏現(xiàn)象。
3．提高混凝土施工質(zhì)量
大體積混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫的另一個因素就是混凝土材料的本身早期收縮：它包括混凝土的塑性收縮，溫度收縮，以及養(yǎng)護不當(dāng)引起的收縮，這種早期的收縮在受到約束的情況下使混凝土產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)初期混凝土尚不具備足夠的強度時過早承受荷載，就會引起混凝土的開裂。一般情況下，大部分的結(jié)構(gòu)裂縫都是出現(xiàn)在混凝土施工的初期及夏季高溫條件下施工的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，在經(jīng)過第一個冬季時產(chǎn)生了大量裂縫，這足以說明混凝土的收縮是引起大體積混凝土結(jié)構(gòu)開裂的主要原因。地鐵楊高路車站結(jié)構(gòu)在縱向長度約600m的范圍內(nèi)，斷面形式多種多樣，要控制混凝土出現(xiàn)裂縫是相當(dāng)困難的。增加結(jié)構(gòu)縱向配筋是控制結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫的有利因素之一，進行適當(dāng)配筋，可以約束混凝土的塑性變形，從而分擔(dān)混凝土的收縮拉應(yīng)力，特別是當(dāng)?shù)罔F車站頂板復(fù)土較薄時，混凝土結(jié)構(gòu)受溫差影響較大，容易產(chǎn)生裂縫的現(xiàn)象。實踐證明：在混凝土結(jié)構(gòu)中適當(dāng)配置構(gòu)造鋼筋，無論是對于控制溫度應(yīng)力還是收縮應(yīng)力，其都能提高結(jié)構(gòu)的抗裂性能。
四、 誘導(dǎo)縫設(shè)計
誘導(dǎo)縫的設(shè)計，最初在上海地鐵1號線中的個別車站使用，它在防止車站頂板及內(nèi)襯側(cè)墻等部位的混凝土開裂起到了明顯的效果。通過近年來的不斷總結(jié)，吸取了其中的經(jīng)驗教訓(xùn)，在上海地鐵2號線車站設(shè)計中，誘導(dǎo)縫作為一條設(shè)計原則得了全面推廣使用。
1．誘導(dǎo)縫型式
誘導(dǎo)縫型式主要是根據(jù)地鐵車站結(jié)構(gòu)形式的不同來確定，楊高路車站為地下二層、雙層襯砌明挖順筑法施工的結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)車站站廳層建筑功能（包括柱網(wǎng)尺寸）及樓板開洞位置等布置，在車站長度范圍內(nèi)，設(shè)置了15條誘導(dǎo)縫平均長度約30m，最長達56m（跨越正環(huán)路下立交），本車站誘導(dǎo)縫設(shè)置在車站立柱中間（即雙柱標(biāo)準(zhǔn)型式），誘導(dǎo)縫將車站縱向梁、板及側(cè)墻鋼筋全部斷開（除底板以外），隨后根據(jù)誘導(dǎo)縫間距長短， 板厚度等計算，分別在車站頂板和側(cè)墻中配置鋼筋，以期達到誘導(dǎo)裂縫的目的，以減少裂縫無規(guī)則的開展，這樣使結(jié)構(gòu)受力分析最為清楚，實際效果尤為明顯，能夠有針對性地進行有效的設(shè)防達，做到裂而不漏的要求（見圖1）。

圖1 車站誘導(dǎo)縫型式

2．誘導(dǎo)縫設(shè)計原則
誘導(dǎo)縫設(shè)置的目的在于沿車站縱向一定長度范圍內(nèi)形成一個橫向的薄弱環(huán)節(jié)，使誘導(dǎo)縫處的剛度弱于主體結(jié)構(gòu)剛度，一旦車站內(nèi)部結(jié)構(gòu)沿縱向出現(xiàn)較大的拉應(yīng)力時，混凝土產(chǎn)生收縮，則裂縫首先出現(xiàn)在誘導(dǎo)縫處，從而控制車站結(jié)構(gòu)混凝土隨意出現(xiàn)裂縫的情況。誘導(dǎo)縫設(shè)置的原則就是要求做到裂而不漏，同時在縫內(nèi)根據(jù)所處的不同部位設(shè)置內(nèi)外橡膠止水帶防水、縱向構(gòu)造鋼筋或剪力桿及其他設(shè)施，使誘導(dǎo)縫設(shè)計具有一定的抗彎和足夠的抗剪強度。
3．誘導(dǎo)縫結(jié)構(gòu)設(shè)計
1）誘導(dǎo)縫間距及縫寬的確定
誘導(dǎo)縫間距的大小，直接影響到混凝土結(jié)構(gòu)裂縫出現(xiàn)的大小及多少？如果間距過大，則不能有效地控制混凝土裂縫的有序開展，將失去誘導(dǎo)縫的作用；而誘導(dǎo)縫中裂縫寬度過大，超出裂縫中橡膠止水帶允許承受的張拉能力，則會造成結(jié)構(gòu)漏水現(xiàn)象；如果間距過密，則增加施工難度，引起不必要的浪費。所以，誘導(dǎo)縫間距及縫寬的計算，是一個較為復(fù)雜的計算，通常在理論計算的基礎(chǔ)上，并根據(jù)實際施工操作要求兩者結(jié)合起來確定。
(1) 理論計算：
由于車站結(jié)構(gòu)頂板、側(cè)墻及底板所處的條件各不相同，故需分別對頂板、側(cè)墻及底板進行計算（見表三、四）。

誘導(dǎo)縫間距長度計算 表三

*εp：考慮徐變，偏于安全地設(shè)為彈性極限的0.5倍，即乘1.5。

誘導(dǎo)縫裂縫寬度計算 表四

*ψ ：考慮結(jié)構(gòu)材料非彈性及鋼筋的約束作用系數(shù)，一般取0.3~0.5。
**β：其中的Cx、Et與誘導(dǎo)縫間距計算相同。
從理論計算結(jié)果分析，可以比較清楚地發(fā)現(xiàn)，誘導(dǎo)縫間距的大小，除了與溫差有關(guān)，還受到結(jié)構(gòu)周圍環(huán)境約束條件的影響。這一現(xiàn)象，通過地鐵2號線地下車站結(jié)構(gòu)裂縫現(xiàn)場調(diào)查得到證實，即一般車站的內(nèi)襯側(cè)墻表面上、下出現(xiàn)裂縫的數(shù)量較多，裂縫間距呈比較規(guī)則的3.0m~5.0m間隔出現(xiàn)，如楊高路車站內(nèi)襯側(cè)墻裂縫實測圖（見圖2）。

圖2 楊高路車站側(cè)墻裂縫

(2) 實際施工要求
從實際施工操作方面分析，楊高路車站長度在600米左右，地下二層車站，根據(jù)車站的內(nèi)部布置、底板埋深及與周邊環(huán)境的結(jié)合綜合分析，為保證混凝土施工質(zhì)量要求，將車站沿縱向按剛度變化情況分成若干施工段分別實施，在選取施工段長度時，同時兼顧車站縱向柱距和車站內(nèi)部開洞位置、樓梯孔布置等要求，施工段長度一般控制在25~32米左右。另外，誘導(dǎo)縫間距的大小，還同車站結(jié)構(gòu)混凝土施工季節(jié)密切相關(guān)，在夏季，由于溫差較大，混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)收縮裂縫的概率也大，因此誘導(dǎo)縫的間距就應(yīng)該短些，而冬季施工，間距則可相對長些。
2）誘導(dǎo)縫中鋼筋的設(shè)置
誘導(dǎo)縫中縱向鋼筋設(shè)置的多少，直接影響到誘導(dǎo)縫縫寬的確定及誘導(dǎo)縫處剛度削弱的程度，作為地鐵車站的設(shè)計原則，允許誘導(dǎo)縫出現(xiàn)較小的裂縫，但必須嚴格控制裂縫寬度的開展，以保證誘導(dǎo)縫不出現(xiàn)滲漏水現(xiàn)象。當(dāng)誘導(dǎo)縫中設(shè)置過多的縱向鋼筋時，車站的縱向就形成不了橫向薄弱環(huán)節(jié)，誘導(dǎo)縫也就失去了作用，其后果就是裂縫的出現(xiàn)處于無規(guī)則狀態(tài)；當(dāng)誘導(dǎo)縫中設(shè)置較少或不設(shè)置縱向鋼筋時，誘導(dǎo)縫寬度就不能得到有效的控制，容易出現(xiàn)滲漏，所以誘導(dǎo)縫中的縱向鋼筋計算，將直接影響到誘導(dǎo)縫寬度的大小。一般認為，在確定了誘導(dǎo)縫間距后，就可以計算出裂縫寬度的大小，隨后通過誘導(dǎo)縫中的鋼筋配制來控制裂縫寬度，也就是通過適當(dāng)配筋提高混凝土的極限拉伸來彌補溫差和不均勻沉降等對混凝土產(chǎn)生的拉應(yīng)力，達到控制裂縫寬度的目的。
楊高路車站誘導(dǎo)縫間距一般為25~32米，從裂縫寬度計算結(jié)果分析，主要是頂板裂縫寬度較大，達3.5mm，側(cè)墻與底板均小于1.0mm，通過對頂板誘導(dǎo)縫進行配筋計算比較，控制誘導(dǎo)縫中的縱向鋼筋，使縫中的鋼筋抗拉強度<混凝土強度（As·fy≤Ac·fc），由計算得As=41.3cm2，其含義就是當(dāng)誘導(dǎo)縫中設(shè)置了這些面積的鋼筋，正好達到混凝土的強度，楊高路車站頂板縱向?qū)嶋H配筋量為Φ22@150，頂板誘導(dǎo)縫中貫通的鋼筋量約16.72cm2，是需通過量的40%，這樣就確保了誘導(dǎo)縫的開裂。另一方面，為了有效地控制誘導(dǎo)縫裂縫的開展，做到裂而不漏，一般要求誘導(dǎo)縫在實施中不人為設(shè)縫寬，接縫表面新、老混凝土不作特殊處理，但需設(shè)置內(nèi)、外止水措施，確保接縫不漏水或少滲水。
3）誘導(dǎo)縫結(jié)構(gòu)構(gòu)造
本車站鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)縱向誘導(dǎo)縫的設(shè)計除了必須的控制裂縫寬度計算、誘導(dǎo)縫間距計算和鋼筋數(shù)量計算外，還需要根據(jù)車站具體部位、使用要求和受力狀況進行針對性的構(gòu)造設(shè)計。
(1) 對于底板結(jié)構(gòu)
車站底板不允許出現(xiàn)撓曲變形和剪切位移，以確保列車的正常運行，所以誘導(dǎo)縫設(shè)計就必須以保持底板結(jié)構(gòu)的整體性為前提，在縫中設(shè)置凹凸槽，以防止出現(xiàn)剪切位移，同時底板縱向鋼筋全部貫通，保證底板受力均勻（見圖3）。

圖3 底板誘導(dǎo)縫半部分

(2) 對于側(cè)墻結(jié)構(gòu)
誘導(dǎo)縫構(gòu)造（指雙層襯砌）分中樓板以上和以下，從地鐵車站結(jié)構(gòu)誘導(dǎo)縫開裂的原理分析，由于地下混凝土結(jié)構(gòu)越接近地面部分，其內(nèi)外溫差較大，故一般頂板裂寬度大于底板裂縫寬度，同樣側(cè)墻上半部分裂縫寬度大于下半部分裂縫寬度。根據(jù)這一特點，側(cè)墻下半部分誘導(dǎo)縫設(shè)計為剪切桿形式，其主要功能是在設(shè)放結(jié)構(gòu)縱向應(yīng)力的同時，還幫助控制車站豎向的剪切變形；而對于上半部分，誘導(dǎo)縫則設(shè)計為剪力筋形式，使其既有抗剪作用，又能起到部分抗彎和控制裂縫寬度的作用（見圖4a、b）；

a. 上半部 b. 下半部

圖4 側(cè)墻誘導(dǎo)縫構(gòu)造 (3) 對于頂板結(jié)構(gòu)
誘導(dǎo)縫的設(shè)置主要是控制混凝土裂縫的開展，由于頂板混凝土在硬化過程中受溫差影響較大，容易產(chǎn)生不規(guī)則裂縫，造成滲漏，所以頂板誘導(dǎo)縫處的縱向鋼筋全部斷開，只考慮設(shè)置一定數(shù)量的連通鋼筋（見圖5）。
(4) 對于中樓板結(jié)構(gòu)
其處于車站內(nèi)部，受外界溫度變化的影響較小，一般縫中不考慮連通鋼筋。
4）誘導(dǎo)縫的防水措施
誘導(dǎo)縫中除了設(shè)置必要的鋼筋外，一旦出現(xiàn)過大的裂縫還必須考慮設(shè)置止水措施，故一般在頂板、側(cè)墻及底板中設(shè)置成環(huán)、封閉的內(nèi)外橡膠止水帶，只有通過多道設(shè)防，才能真正做到誘導(dǎo)縫裂而不漏。

圖5 頂板誘導(dǎo)縫

五、車站結(jié)構(gòu)防水要點
1．頂板防水
對于地鐵車站頂板結(jié)構(gòu)，控制混凝土溫差顯得尤為重要，楊高路車站頂板厚度800mm，在混凝土澆搗過程中，內(nèi)外溫差較大，特別是在夏季施工，白天與夜間的溫差大于25℃，超過了誘導(dǎo)縫間距范圍內(nèi)允許出現(xiàn)的溫差而產(chǎn)生收縮裂縫，對此必須以減少頂板混凝土的溫差來控制混凝土的開裂，故一般要求頂板混凝土采用補償收縮防水混凝土、同時適當(dāng)控制混凝土的坍落度、混凝土澆搗盡可能避開高溫季節(jié)或?qū)矒v時間安排在夜間進行以及頂板混凝土養(yǎng)護采用蓄水養(yǎng)護等。另外在車站頂板與側(cè)墻的結(jié)合部位也是結(jié)構(gòu)混凝土最容易開裂的薄弱環(huán)節(jié)，根據(jù)混凝土施工工藝要求，一般頂板與側(cè)墻混凝土同時澆搗，在混凝土結(jié)硬過程中，頂板與側(cè)墻轉(zhuǎn)角部位，因周邊約束條件不同，頂板混凝土收縮相對比較自由，而側(cè)墻混凝土受到外側(cè)地下墻的約束，使混凝土收縮受到限制，而造成這部分混凝土容易出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。所以，有條件最好使兩者隔開或?qū)⒄T導(dǎo)縫位置設(shè)在地下墻接縫處，以減少相互影響。
2．側(cè)墻防水
從結(jié)構(gòu)防水、防滲漏角度分析，具有雙層側(cè)墻的地下車站結(jié)構(gòu)的縱向受力整體性較好，地鐵楊高路車站縱向長度達到600米左右，車站上部又有不同類型的地下、地面建筑物與其相結(jié)合，地鐵車站縱向剛度變化較大，由此而生成的結(jié)構(gòu)不均勻變化所引起的結(jié)構(gòu)開裂更為突出，采用雙層襯砌，增加了車站結(jié)構(gòu)的縱向剛度，減少了車站結(jié)構(gòu)縱向的不均勻沉降。但由于內(nèi)襯混凝土在硬化過程中，一側(cè)受到地下墻的約束，混凝土不能自由收縮，造成側(cè)墻內(nèi)側(cè)混凝土出現(xiàn)不規(guī)則的收縮裂縫，通常雙層襯砌的側(cè)墻一旦出現(xiàn)漏點，其滲漏源也難以確定，這樣給堵漏、修復(fù)工作帶來困難，所以一般認為：雙層襯砌結(jié)構(gòu)的防水措施更加重要，這就要求在澆側(cè)墻混凝土?xí)r，必須確保圍護結(jié)構(gòu)表面保持干燥，若有滲漏點必須先堵漏（或引流），后澆側(cè)墻混凝土。
3．底板防水
地鐵楊高路車站底板埋深在地面以下14.60米左右，其混凝土受溫差變化較小，一般按標(biāo)準(zhǔn)要求進行分段澆搗、標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護、控制鋼支撐的拆除時間、待混凝土結(jié)構(gòu)達到強度后使其逐步受力，所以底板結(jié)構(gòu)混凝土通常不會出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象，然而，必須指出的是有時往往忽視了底板結(jié)構(gòu)的混凝土強度，盲目趕工期，在底板混凝土還未達到設(shè)計強度時，過早地拆支撐或過早關(guān)閉基坑井點管的降水，造成底板結(jié)構(gòu)受力過早而引起的混凝土開裂，對于這種現(xiàn)象，是必須嚴格控制的。
4． 接駁器連接處防水
隨著鋼筋接駁器在地鐵車站結(jié)構(gòu)中的廣泛使用，由此而帶來的方便施工，保證結(jié)構(gòu)受力的特性已普遍被認可，但在地鐵車站中，由于使用接駁器對混凝土結(jié)構(gòu)的防水、抗?jié)B也帶來了薄弱環(huán)節(jié)。在地下墻圍護結(jié)構(gòu)中事先預(yù)埋好各樓層板的鋼筋接駁器，在澆搗內(nèi)襯混凝土結(jié)構(gòu)時，一旦地下墻出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，則滲漏水就有可能延接駁器流入側(cè)墻內(nèi)，形成新的滲漏點，從而影響結(jié)構(gòu)的受力，針對由此引起的結(jié)構(gòu)防水薄弱部位，主要的解決方法是在澆混凝土結(jié)構(gòu)之前，事先對地下墻表面滲漏點進行堵漏處理，力求做到在墻面干燥的狀態(tài)下進行內(nèi)襯混凝土澆搗，對特別重要部位還應(yīng)在接駁器鋼筋上外套水膨脹性橡膠止水條，以確保接駁器免受銹蝕的侵入，保證結(jié)構(gòu)受力，保證設(shè)計質(zhì)量。
六、體會
通常地下車站結(jié)構(gòu)計算以橫斷面為主，縱向配筋按構(gòu)造配置，配筋率約0.2%~0.3%，然而，楊高路車站結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，縱向剛度變化較大，理論計算與實際效果還有一定距離，出現(xiàn)內(nèi)襯側(cè)墻豎向裂縫較多和頂板誘導(dǎo)縫處有滲漏水現(xiàn)象，分析其中原因，第一是地下一層側(cè)墻混凝土與頂板混凝土一起澆搗時，兩部分混凝土收縮條件不同，內(nèi)襯混凝土在結(jié)硬過程中受到外側(cè)地下墻的約束，使其無法自由收縮，特別是側(cè)墻上端與頂板相連部位，容易出現(xiàn)斜向不規(guī)則裂縫。第二是車站頂板主筋通過鋼筋連接器與地下墻連接，使頂板角部混凝土收縮受到地下墻的約束，引起頂板混凝土開裂，對于這類裂縫，最主要的解決途徑還是解除約束，設(shè)置隔離層設(shè)放內(nèi)應(yīng)力，或適當(dāng)增加頂板靠近側(cè)墻處的縱向鋼筋，通過鋼筋來約束混凝土的塑性變形。
1．對于雙層襯砌結(jié)構(gòu)，當(dāng)?shù)叵聣εc內(nèi)襯側(cè)墻結(jié)構(gòu)按復(fù)合式計算時，通常要求地下墻墻縫與誘導(dǎo)縫對齊，使誘導(dǎo)縫與地下墻共同協(xié)調(diào)收縮。但在下墻共同協(xié)調(diào)收縮。但在實際設(shè)計過程中往往不宜做到，主要原因是地下墻的施工與內(nèi)襯結(jié)構(gòu)的布置、誘導(dǎo)縫位置的設(shè)置在時間上沒有同步進行，針對這種情況可將與誘導(dǎo)縫相鄰的地下墻與內(nèi)襯之間設(shè)置一道柔性防水層，該防水層兼起到隔離層的作用，將兩者分開（見圖6），形成一個可自由滑動的墻面，以確保結(jié)構(gòu)誘導(dǎo)縫在橫向全斷面地自由收縮，使誘導(dǎo)縫能夠真正起到作用。
2．加強鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的澆搗及初期的養(yǎng)護是控制混凝土裂縫開展的另一個主要措施，作為脆性材料的混凝土，要提高其極限拉伸強度十分困難。為了克服砼結(jié)構(gòu)初期的變形裂縫，最有效的技術(shù)途徑是如何降低混凝土的溫差和收縮，一般來講，混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂比抗?jié)B來得更重要，但在實際施工中是否能夠保證結(jié)構(gòu)自防水是受到許多外界因素制約的，并非靠單純

圖6 兩縫墻面處理

提高混凝土的抗?jié)B等級就能夠解決的。結(jié)構(gòu)自防水混凝土在設(shè)計和施工過程中，要求采取切實有效的防裂、抗裂措施，并保證混凝土具有良好的密實性、整體性，減少結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生，提高結(jié)構(gòu)防水自防水能力。那種在混凝土中夾泥夾雜物，振搗不夠，漏振、澆搗中出現(xiàn)冷縫等現(xiàn)象都有可能導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)自防水的失效。養(yǎng)護的目的是使混凝土保持或盡可能接近于飽和狀態(tài)，使水化作用達到最大速度，以得到更高強度的混凝土，對于地鐵車站這類大體積混凝土的施工，通常要求車站頂板、底板最好采用蓄水養(yǎng)護，側(cè)墻采取澆水或噴水養(yǎng)護，養(yǎng)護期一般不少于14天，通過這些綜合措施，車站結(jié)構(gòu)裂縫是能控制的，除此之外，還可以通過外加適量的緩凝高效減水劑（UEA）補償收縮混凝土等措施，來減少混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫。
3． 通過楊高路車站結(jié)構(gòu)自防水設(shè)計，以及后期個別部位誘導(dǎo)縫中漏水問題的處理，設(shè)計者認為以下幾方面值得進一步研究和改進：
1）誘導(dǎo)縫裂縫寬度過大，造成縫中止水帶拉伸破壞而引起漏水，一般橡膠止水帶本身允許10mm左右的拉伸。由車站實測資料分析，誘導(dǎo)縫寬度一般在2~6mm之間（見圖7），說明誘導(dǎo)縫中的止水帶完全能滿足變形要求，但如果止水帶設(shè)置不到位，反而要成為縫中的漏水點。

圖7 誘導(dǎo)縫寬度實測值

2）誘導(dǎo)縫左右部位混凝土澆搗不密實，而引起漏水
主要原因是該部位除了需要布置正常的受力鋼筋外，還要設(shè)置固定橡膠止水帶的構(gòu)造筋和車站結(jié)構(gòu)防迷流的鋼筋網(wǎng)片，形成該部位鋼筋太密，使混凝土不宜振搗密實，而引起滲漏。
3）當(dāng)誘導(dǎo)縫設(shè)置在立柱中間時，立柱主筋往往與橡膠止水帶相碰，造成止水帶放置不平整，從而影響實際的止水效果。在楊高路車站軸處的立柱中間就出現(xiàn)滲漏水沿雙柱中心順流而下至中樓板上情況。
4）主體結(jié)構(gòu)與出入口通道結(jié)構(gòu)，由于結(jié)構(gòu)形式不同，造成結(jié)構(gòu)剛度變化較大，加上在這些部位變形縫不易設(shè)置，而且后期結(jié)構(gòu)頂板復(fù)土不均等因素，造成結(jié)構(gòu)混凝土開裂漏水。如楊高路車站⑧號出入口通道和大通道風(fēng)井與主體結(jié)構(gòu)之間出現(xiàn)的裂縫、滲漏現(xiàn)象，對于這類問題，一方面在構(gòu)造措施上加以解決，盡量通過變形縫來設(shè)放兩者的內(nèi)力。另一方面，提高結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)強度，減小兩者之間的沉降差值。
對于這類實際施工后暴露的問題，值得認真總結(jié)，從結(jié)構(gòu)形式、構(gòu)造措施及施工工藝上加以克服，只有在排除以上原因后，真正做到誘導(dǎo)縫的開裂是在有防水措施的條件下，實現(xiàn)“裂而不漏”。才能達到地下車站結(jié)構(gòu)自防水設(shè)計的要求。
通過上海地鐵2號線楊高路車站結(jié)構(gòu)自防水設(shè)計及誘導(dǎo)縫構(gòu)造措施的實施，取得了較好的效果。與地鐵1號線車站相比，結(jié)構(gòu)縱向無規(guī)則的裂縫現(xiàn)象大為改善，滲漏點明顯減少，裂縫的開展得到了有效的控制（特別是車站頂板裂縫的控制），絕大部分誘導(dǎo)縫能做到裂而不漏，節(jié)省了大量的后期堵漏費用。誘導(dǎo)縫的設(shè)計，有效的控制了地鐵車站鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫開展，并逐步摸索出一條符合上海軟土地基控制地下車站混凝土結(jié)構(gòu)開裂的方法。然而地下結(jié)構(gòu)混凝土的裂縫及滲漏始終是一個較為復(fù)雜的技術(shù)問題，通過不斷的實踐和總結(jié)，從而使地鐵車站防水設(shè)計質(zhì)量達到一個新水平。