一、前言
    上海地铁1号线是上海地铁规划网络7条线中纵贯南北的骨干线路，从锦江乐园至上海火车站，全程长16．1km；沿线穿过上海五条主要道路和吴淞江，经过最繁华的商业中心与文体中心；13座地铁车站与地面上数十条公交线路联网，对改善上海市的交通紧张状况具有重要作用。
    在地铁所处的20m浅地层，大多系饱和含水软粘土层，承载力低，含水量高达40％以上，灵敏度高，稍经扰动即会降低强度和压缩模量。这种地层在主固结变形完成后，次固结现象在几年甚至更长时期内会持续下去。盾构法区间隧道在吴淞江以北穿过粉砂层。面对如此不利的地质条件，地下车站和区间隧道结构防水，必须作十分周密的考虑。
    上海地铁1号线从1984年上海火车站地铁车站破土动工至1994年全线土木工程竣工。整整经历了10年的时问。地铁防水设计、防水施工、材料质量监理、防水工程管理等诸多环节已经形成系列。大多数地下车站和区间隧道的表观防水效果较好。但也暴露了一些问题，值得总结与分析研究。
二、施工方法与结构防水
    上海地铁1号线车站地下结构施工采用地下连续墙，有明挖(即“顺作法”)和暗挖(即“逆作法”)两种施工方法。漕宝路以南的区间隧道为明挖施工矩形段，其余大部分是双管圆形隧道，采用盾构工法施工。
    1．地下车站结构防水的技术要求
    采用防水混凝土提高自身防水能力，顶板底板采用外贴防水层，地下墙采用防水接头，以保证渗水量不超过0．1L／m2·昼夜。站厅部分的侧墙内侧另外分离式装饰墙，两层墙之间留有墙面渗漏水的导水沟漕。
    2．地下车站防水
    用地下连续墙法施工地铁车站以结构自防水为主，顶板作附加防水层。11座地下车站的顶板防水层施工面积超过62000m2。
    上海地铁系利用外资建设的基础项目，因资金来源国的原因，确定使用美国贷款购置了美国基利士公司(w．R．GRACE)的必坚定(BrrUrrHENE)产品，它是改性沥青和聚乙烯薄膜复合而成的一种坚韧、柔软、具有自粘性能的卷材，冷粘贴施工，作业方便。
    大多数车站顶板采用必坚定产品，在若干车站及出入口、矩形区间隧道顶板、主变电站等地下设施结构顶板还采用了数种国产防水卷材和涂膜，按其使用量多少依次为：APP改性沥青油毡(沈阳蓝天新型防水材料公司)、氯化聚乙烯橡塑共混卷材(上海建筑防水集团公司)、三元乙丙卷材(上海橡胶制品二厂)、焦油聚氨酯涂膜(上海北蔡防水材料厂)。
    3．盾构法区间隧道衬砌接缝防水
    上海地铁1号线采用了7台从法国FCB公司引进的土压平衡盾构，用于施工单线长度18．8km的圆形区间隧道。钢筋混凝土预制管片隧道衬砌，外径6．2m，内径5．5m，由6块管片组成。本工程采用了甲、乙、丙三种管片衬砌，其不同点除环、纵向螺栓型式有别外，甲型和丙型管片的外边缘防水凹槽较深，配合使用氯丁橡胶与水膨胀橡胶相复合的齿槽形防水密封垫；乙型管片的防水凹槽较浅，配合使用遇水膨胀橡胶防水密封垫。每千米隧道防水密封垫的长度为5万m，全线计为95万m，净重六百多吨。其中水膨胀橡胶近半数。
    (1)结构防水标准隧道允许渗漏量不得大于0．1L／m2·昼夜，同时对于任何100m2隧道内表面的渗漏水量不得超过20L／昼夜。衬砌接缝不允许漏泥砂和呈现滴漏。拱底块在嵌缝作业后不允许有渗水。
    (2)隧道衬砌多道设防技术措施钢筋混凝土管片采用高精度钢模成型(宽度允许误差为+0．5mm)，混凝土强度等级为C50(配比中需考虑掺加适量的磨细粉煤灰)。水泥用量不得大于450kg／m3)，抗渗等级P8；盾构穿过吴淞江底及粉砂地层时，管片外弧面加涂防水涂层；管片环接缝设置两道防线，即防水密封垫和内沿嵌缝槽；此外衬砌背后注浆，也视为重要防水措施。总体上来说，圆形隧道可认为是三道设防。
    (3)管片防水密封垫主体材料遇水膨胀橡胶的技术性能：硬度40±5。；伸长度≥550％；扯断强度~35MPa；恒定形压缩永久变形≤25％；吸水膨胀率≥150％；膨胀扯断强度变化率≤60％；老化系数≤1级。
    (4)管片接缝嵌缝作业设计规定盾构起始井和到达井的前后20环，联络通道的前后20环，要作整环嵌缝；其他环均嵌填拱底环两条纵缝与底部两侧各45度范围的环缝。经过工程实践，认为水膨胀性腻子加封氯丁胶乳水泥方案较好，容易填密，操作简易，不受初始缝状态影响，基面可湿或轻度渗漏均可作业。嵌缝作业应在管片变形相对稳定时进行。
三、技术分析
    上海地铁1号线土建结构工程已于1994年春全部完成，1995年4月全线投入运营。经过检查分析，防水技术基本上是成功的，其渗漏水符合设计标准，甲、乙、丙三方均感满意。上海地铁的结构防水标准与新加坡地铁相一致。我们确定允许漏水量小于O．1I／m2·昼夜，是有上海自己从事试验工程的扎实基础(1979—1982年建成的上海地铁试验隧道的实际渗漏水量实测值为0．0l～O．02L／m2·昼夜)，这一事实已为国内外隧道专家确认和赞誉。
    80年代日本有关地下铁道隧道的渗漏水统计资料记载，业主曾对五个企业施工的隧道进行了调查，隧道总长度为132km，其中盾构施工段总长46km，占35％，平均渗漏水量为0．9m3／km·h，即O．631／m2·昼夜。这与上海地铁目前水平相比，大了6倍。
    1．结构自防水
    整体浇筑的地铁车站工程和其他各类地下工程一样，如能做到混凝土结构自防水无疑是十分理想的，也应是基本的防水措施。然而在现实工程中却是难以做到。剖析这一现象，具有诸多原因，其中最主要的是如何防止结构产生贯穿裂缝。通常，人们只注意到混凝土的强度等级和抗渗等级，而忽略了防止产生裂缝的各种措施。质量通病表现为混凝土标号和抗渗等级越高，单位水泥用量则越多。其结果是水化热增高，收缩量加大，导致有害裂缝的产生。上海地铁的实践表明，要避免贯穿性裂缝的出现，一要有正确的设计，二要有精心施工，三要有可靠的质保体系，三者缺一不可。
    2．在地铁工程中，各类“缝”的设置及其构造颇多争议
    实践证明，如果设置或构造不当，将成为防水的薄弱环节。地铁工程因行车的特殊要求一般不能设置沉降缝，如果设置必须有特殊的构造使两侧结构的沉降差不超过±4mm，否则就可能导致行车事故。实际上，上海地铁车站只设置了纵向伸缩缝。为了减少地铁车站顶板的裂缝，在地铁汉中路站和衡山路站采取了防治措施，合理设置“诱导缝”(人工缝)和后浇带。实践证明，设置“诱导缝”是控制混凝土裂缝产生的有效措施之一。
    3．车站顶板的附加防水层
    我国新修订国家标准《屋面工程技术规范》确立了工业民用建筑屋面多层设防的原则。遗憾的是基于种种原因，上海地铁1号线诸多车站的顶板防水层，都是单层设防。其结果凡贯穿性裂缝产生的地方，都有渗漏水现象，堵漏费用(包括地下墙)高达车站结构投资的3％～5％，这种现象国外也类同。文献报道，新加坡地铁系统车站顶板采用二层设防，虽比一层防水膜设防有所改善，但渗漏点仍不少。这一状况，提醒我们要尽快修订《地下防水工程施工及验收规范》(IGBJ208—83)。
    4．钢筋混凝土管片防水
    已建成的18．8km圆形区间隧道，虽然都达到了设计规定的结构防水标准，但是渗漏现象并未杜绝。拱顶部分的渗漏已造成接触网短路停电事故。随着列车运行振动的影响和隧道沉降变形，拱顶的渗漏水还会不断发展。拱顶不作嵌缝是相当危险的事情，而且顶部漏宜导流，不宜封堵，解决这个问题，要有一系列技术措施和工程维护管理办法。
    钢筋混凝土管片本身的贯穿性裂缝，导致渗漏水和析碱现象，约占2％一3％，也是一项尚待研究的难题。一种意见是通过析碱可以自封；另一种意见是渗漏水导致腐蚀介质沉积，会造成钢筋锈蚀，危及结构使用寿命。
    5．注浆材料
    水泥基注浆材料，加上完善的注浆工艺是隧道衬砌的另一道防水屏障。上海地铁采用法国盾构制造商推荐的惰性浆液(粉煤灰、粘土、膨润土为基料)注浆工艺。对这一屏障的效能有的技术人员担心存在着列车振动后会出现液化的危险，尚待观察，总结经验。
    6．水膨胀橡胶密封垫的耐久性
    水膨胀橡胶密封垫是由水溶性、同时可遇水膨胀的树脂与合成橡胶混合制成。密封垫与水接触可以膨胀到原来体积的数倍，充填接缝间隙，凭借自身的膨胀压紧密封止水。据日本、香港、新加坡、英吉利海峡隧道及上海地铁的使用经验，这种材料可以充实的填充在管片密封沟槽内，材料损坏。密封垫位移(包括在封顶块管片插入期间)均很少发生。实践表明，密封垫的膨胀在管片拼装后很快发生，一个名符其实的干燥不透水隧道，完全可以在没有附加防水措施的情况下实现，上海地铁衡山路至常熟路区间就是很好的施工实例(采用上海长宁橡胶制品厂产品)，整个区间相当干燥、美观。
    在过去10年对水膨胀橡胶密封垫的应用过程中，我们接触了上海市五个生产厂的同类产品，发现产品内在质量参差不齐。有的厂家产品隧道建成的第一年防水效能尚好，从第二年开始隧道渗漏水呈现逐年增加趋势。实践表明，水膨胀橡胶的膨胀压力保持是有限度的。提醒人们注意必须对这种材料的耐久年限加强观测和研究。
    日本是水膨胀橡胶最早研制和工程应用的国家，目前已扩展到15个生产厂家，其主体材料已发展为多品种。与日本相比，我们还停留在聚醚聚氨酯单一系列，有待进一步开发。
    7．渗漏水统计分析
    上海地铁l号线经过检查分析，防水技术基本上是成功的，其渗水量符合设计标准。但由于设计、施工及管片的制作、养护、吊运、安装和外界诸因素的影响，造成地下结构渗漏水在所难免。区间隧道渗漏水在若干区域还比较严重，而且目前还在发展，长此以往，随水一道渗入混凝土结构的侵蚀性介质就会沉积于某个水分的蒸发与补给达到平衡状态的区域，这个区域我们称其为“露点区域”。天长日久，越积越多，从而加剧了对混凝土的腐蚀，出现表面膨胀剥离。
    综上所述，在建设过程中对钢筋混凝土管片外表面加设防水层，是必不可少的保护措施；而运营阶段隧道的维修中，定期清洗和去除沉积在混凝土内表面的侵蚀性物质，则是减缓混凝土腐蚀的一项有益措施。
    作者1996年夏天参观香港地铁时，看到香港地铁当局非常重视对混凝土腐蚀损害的补修。这方面的技术值得我们学习和研究。
    参考文献
l，叶琳昌，薛绍祖．防水工程(第二版)．北京：中国建筑工业出版社，1996
2．朱祖熹．城市隧道防水技术的现状与展望．地下工程与隧道，1954，4，18—24
3．花象娟，朱祖熹．隧道防水材料的防火材料技术与管理．上海隧道，1996，1，88

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