摘要:针对地铁工程不同于地面建筑的特点,提出地铁防水应动态适应不断变化的地下工程环境,进行动态防水;并从材料和工艺两个方面分析了如何实现地铁工程的动态防水。

　　地铁防水与地面建筑防水相比具有以下特点:第一,地铁建造期和运营期内围岩应力、变形都处于不断调整中,由于地层围岩的不均匀性,导致围岩应力、变形沿隧道纵向和环向的分布不均匀。第二,地铁结构通常建于地下水位以下,结构被有压地下水所包围,防水材料稍有破损就可能导致渗漏,在水压力作用下渗漏量和渗漏范围有加大趋势。第三,地铁开挖、支护面不规则,导致防水层敷设面凹凸不平,这要求防水材料必须具有较大的变形能力以适应不规则结构面。第四,初期支护和二次衬砌在围岩的作用下,也处于不断变形中,防水层必须具有适应其变形的能力。因此,地下结构防水较地面建筑防水更复杂,可控制性更差,这就要求防水材料及防水结构能动态地适应不断变化的地下工程环境,从而达到动态防水的目的。

　　1动态防水理念及特性

　　所谓动态防水,就是根据渗入地铁结构的地下水情况或结构的变形情况,依靠结构及防水材料自身特点或采用特殊工艺措施,适时地进行主动防水。动态防水是根据地下结构的动态特性提出来的,笔者认为其特性主要体现在以下几点:

　　1) 防水的自我调节性

　　自我调节性能是指防水材料根据外部环境情况的变化,自我调节其物理、化学性能,达到最佳防水状态的能力。其主要表现在以下几个方面:①利用材料的物理性能止水,包括材料的吸水膨胀特性、渗透扩散特性、抗拉压能力及耐伸缩疲劳性等;②利用材料的化学反应性能止水,包括材料与水反应结晶沉淀、吸水生成胶粘体及耐侵蚀性物质等;③利用材料的构造性能止水,如采用可排水式止水带,其自身携带的排水管可将外部水排入排水设施,消除作用在止水带上的外水压力。

　　2) 适应结构变形的能力

　　由于支护结构面凹凸不平,防水材料铺挂后,在混凝土浇注过程中会对防水材料产生较大的张拉应力,同时,外水压力的存在也会对材料施加较大张拉作用力。另一方面,对于粘附型防水材料,围岩变形导致支护基面混凝土产生开裂或内衬混凝土开裂,在开裂区域对防水层产生应力集中,这些都要求防水材料具有较大的适应变形的能力。材料的变形适应能力包括:①改善自身的抗拉强度来抵抗外荷载作用;②提高自身的延伸率来适应较大的结构变形。

　　3) 材料本身的自我修复能力

　　防水材料在施工过程中可能会被基面尖锐物体刺破;结构变形超过材料变形能力时,防水材料会开裂,此时,需要防水材料在发生微小损伤的情况下具有自我修复功能,及时封闭损伤部位,发挥正常防水功能。

　　2动态防水的分类

　　可简单地将动态防水分为材料动态防水和结构工艺动态防水,如图1所示。材料动态防水是利用和发挥某些材料在防水方面的某些优势,达到有效堵水的目的;结构工艺动态防水就是通过采取某些工艺措施,来控制防水层外部水环境,为更好地发挥防水材料的性能创造有利条件。

　　2.1材料动态防水

　　1)利用材料的水化学反应特性

　　结构混凝土或防水材料中的化学成分与水等外界物质发生化学反应,生成体积较大的新成分,逐渐沉积于材料裂缝位置,填充微小裂纹空隙,从而达到堵塞渗水通道的目的。混凝土裂缝的自愈现象是混凝土中的化学成分与水、空气发生化学反应,自动堵塞裂缝渗水的例子,其原理是混凝土裂缝处的CaO与水化合形成Ca(OH)2,游离的Ca(OH)2溶解于水,并沿裂缝向洞内浸出,与洞内空气中的CO2发生反应,形成体积较大的CaCO3白色沉淀物;CaCO3白色沉淀物在裂缝内部则封闭裂缝,在结构表面则形成白色斑痕。当裂缝宽度在0.1～0.2mm左右,水头压力不大(水头<15～20m)时,容易出现自愈现象,结构渗漏随时间而逐渐减缓直至全部自封。当外水压力大或裂缝宽度超过0.2～0.3mm时,裂缝渗漏量会逐渐加大,乃至发展为严重渗漏水,因此此类裂缝一般不会自愈。

　　2)利用材料的遇水膨胀特性

　　材料的遇水膨胀特性是指材料中含有吸水性物质,遇水后能吸收周围的水分,使体积明显胀大,从而达到挤压裂缝

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