在地面建筑少、拆遷少、地表干擾小的地區(qū)修建淺埋地下工程通常采用明挖法，明挖法按開(kāi)挖方式分放坡明挖和不放坡明挖。放坡明挖法主要適用于埋深較淺、地下水位較低的城郊地段，邊坡通常進(jìn)行護(hù)面防護(hù)、錨噴支護(hù)或土釘墻支護(hù)。不放坡明挖是指在圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)開(kāi)挖，主要適用于場(chǎng)地狹窄及地下水豐富的軟弱圍巖地區(qū)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式主要有地下連續(xù)墻、人工挖孔樁、鉆孔灌注樁、鉆孔咬合樁、SMW工法、工字鋼樁和鋼板樁圍堰等。


         明挖法施工難度小，容易保證質(zhì)量，工期短，造價(jià)低，因此在早期的地下工程施工中應(yīng)用較多，但由于該法占地多、拆遷量大，影響交通，噪音污染嚴(yán)重，且隨著淺埋暗挖法施工技術(shù)的進(jìn)步和盾構(gòu)法的引進(jìn)，明挖法在地下工程修建中應(yīng)用逐漸減少。目前在國(guó)內(nèi)外地下工程修建中明挖法主要應(yīng)用于大型淺埋地下建筑物的修建和郊區(qū)地下建筑的修建，且逐漸演化成蓋挖和明暗挖結(jié)合的施工方法，但總體來(lái)講明挖法在地下工程建設(shè)中仍是主要施工方法。以北京地鐵的修建為例，在早期由于施工方法的限制，地鐵一、二號(hào)線基本采用明挖法修建，隨著地下工程修建技術(shù)的進(jìn)步，明挖法主要應(yīng)用于地鐵車站的建設(shè)及郊區(qū)淺埋地下線路的修建，表1為北京新建地鐵線路所采用修建方法統(tǒng)計(jì)，也說(shuō)明明挖法仍是一種主要的地下建筑修建方法。
         明挖法修建地下工程的防水等級(jí)分為四級(jí)，各級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合表2的規(guī)定，地下工程防水等級(jí)，應(yīng)根據(jù)工程的重要性和使用中對(duì)防水的要求選定。明挖法地下工程防水設(shè)防要求按表3執(zhí)行。采用明挖法施工的結(jié)構(gòu)防水，一般由結(jié)構(gòu)自防水和附加防水層所組成。附加防水層可以用卷材、涂料或防水砂漿等做成，通常防水層設(shè)在主體結(jié)構(gòu)外側(cè)（迎水面），且要求與結(jié)構(gòu)表面粘結(jié)良好。本文主要以明挖法修建地鐵工程為例研究地下工程防水設(shè)計(jì)和施工方法，地鐵工程的防水等級(jí)為：地下車站及機(jī)電設(shè)備集中區(qū)段為一級(jí)防水，區(qū)間隧道及聯(lián)絡(luò)通道等附屬的隧道結(jié)構(gòu)為二級(jí)防水。
         2 放坡明挖法地下工程主體防水設(shè)計(jì)
         放坡明挖法工程防水通常主體結(jié)構(gòu)采用防水混凝土、全外包防水層進(jìn)行防水，防水材料易于施作，容易達(dá)到防水要求。
         2.1 主體結(jié)構(gòu)防水混凝土的設(shè)計(jì)


         防水混凝土的設(shè)計(jì)抗?jié)B等級(jí)，應(yīng)符合表4的規(guī)定。防水混凝土的環(huán)境溫度，不得高于80℃，當(dāng)?shù)叵滤�具有侵蝕性時(shí)，防水混凝土的耐侵蝕系數(shù)≥0.8。防水混凝土的裂縫寬度≤0.2mm，并不得貫通，迎水面鋼筋保護(hù)層的厚度≥50mm，結(jié)構(gòu)厚度≥250mm。
         2.2 外包防水層的設(shè)計(jì)
         外包防水層通常采用塑料防水板、卷材防水層，鋪設(shè)在混凝土結(jié)構(gòu)主體的迎水面，敷設(shè)層數(shù)為一到二層。選用塑料防水板時(shí)，厚度宜為1～2mm。當(dāng)采用高聚物改性瀝青防水卷材時(shí)，厚度不應(yīng)小于3mm，單層使用厚度不應(yīng)小于4mm，雙層使用總厚度不應(yīng)小于6mm；當(dāng)采用合成高分子防水卷材時(shí)，單層使用厚度不應(yīng)小于1.5mm，雙層使用總厚度不應(yīng)小于2.4mm。防水層的設(shè)計(jì)應(yīng)包括保護(hù)層，保護(hù)層通常有水泥砂漿保護(hù)層、細(xì)石混凝土層、土工布以及泡沫緩沖材料等。主體結(jié)構(gòu)防水層施工完后，由于結(jié)構(gòu)外空間較大，一般要以粘土層作為不透水層，結(jié)構(gòu)頂面做成“人”字形排水坡，外圍回填土分層夯實(shí)。圖1為某明挖地鐵區(qū)間主體防水設(shè)計(jì)。
         3 不放坡明挖法地下工程主體防水設(shè)計(jì)
         不放坡明挖法通常在基坑四周先施作地下連續(xù)墻或間隔樁，作為支擋結(jié)構(gòu)，再進(jìn)行基坑開(kāi)挖和結(jié)構(gòu)建造。此種方法主要適用于大型地鐵車站、大型地下商業(yè)廣場(chǎng)、淺埋且不適宜放坡的地下工程、地鐵盾構(gòu)始發(fā)井和吊出井等地下建筑物的建造。
         該法中圍護(hù)結(jié)構(gòu)起到擋土和隔離地下水（地下連續(xù)墻）的作用，圍護(hù)結(jié)構(gòu)施作完畢后，通常鋪設(shè)防水層（包括保護(hù)層和防水板），然后再施作內(nèi)襯結(jié)構(gòu)，此種方法即為復(fù)合式防水。圖2為北京地鐵車站明挖防水典型防水做法示意。 
         4 明挖法地下工程細(xì)部構(gòu)造防水 
         據(jù)統(tǒng)計(jì)，地下工程建成后的滲漏水有70％
         以上發(fā)生在變形縫和施工縫及其他細(xì)部構(gòu)造部位，因此，地下工程細(xì)部構(gòu)造防水是防水的重點(diǎn)、難點(diǎn)和薄弱點(diǎn)，必須引起高度重視。


         4.1變形縫
         變形縫應(yīng)滿足密封防水，適應(yīng)變形、施工方便、檢查容易等要求。變形縫處混凝土結(jié)構(gòu)的厚度不得小于300mm；變形縫的設(shè)計(jì)寬度為20mm，采用的材料必須可靠耐久，滿足變形縫的伸縮要求。通常地鐵車站主體與出入口通道、風(fēng)道、區(qū)間連接處設(shè)變形縫。變形縫應(yīng)采取多道防線防水，按防水設(shè)防要求選擇合理的防水措施，圖3為選用中埋式止水帶與外貼式止水帶復(fù)合防水措施的變形縫，適用于一級(jí)防水。
         4.2施工縫
         施工縫分縱向施工縫和環(huán)向施工縫，防水混凝土應(yīng)連續(xù)澆筑，少留縱向施工縫。為了減少混凝土的開(kāi)裂及縫的滲水，宜加密環(huán)向施工縫，減少變形縫，一般施工縫間距以10～15m為宜。留設(shè)施工縫遵守以下規(guī)定：墻體水平施工縫留在高出底板表面不小于300mm；板墻結(jié)合 
         的水平施工縫，留在板墻接縫線以 
         下150～300mm處；施工縫距墻體預(yù)留孔洞邊緣不小于300mm。圖4為二級(jí)防水下施工縫的通常防水構(gòu)造形式。
         4.3后澆帶
         后澆帶應(yīng)設(shè)在受力和變形較小的部位，間距宜為30～60m，寬度宜為700～1000mm，通常做成平直縫，結(jié)構(gòu)主筋不得在此處斷開(kāi)，其防水構(gòu)造如圖5，適于一級(jí)防水。
         后澆帶的施工應(yīng)滿足以下規(guī)定：后澆帶須在兩側(cè)混凝土齡期達(dá)到42d后再施工。后澆縫防水按施工縫防水要求執(zhí)行。后澆帶混凝土施工前，后澆帶部位和外貼式止水帶應(yīng)予以保護(hù)，嚴(yán)防落入雜物和損傷外貼止水帶。后澆帶采用補(bǔ)償收縮混凝土澆筑，其強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于兩側(cè)混凝土。養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于28天。
         4.4穿墻管
         穿墻管要在澆筑混凝土前預(yù)埋，其與內(nèi)墻角、凹凸部位的距離應(yīng)大于250mm，其防水構(gòu)造見(jiàn)圖6。
         穿墻管防水施工時(shí)應(yīng)符合以下規(guī)定：金屬止水環(huán)應(yīng)與主管滿焊密實(shí)；管與管的間距應(yīng)大于300mm；穿墻管伸出外墻的部位，應(yīng)采取有效措施防止回填時(shí)將管損壞。
         4.5轉(zhuǎn)角處、陰陽(yáng)角


         轉(zhuǎn)角處、陰陽(yáng)角要做成半徑R不小于50mm的圓角，增貼一層相同的卷材，寬度不小于500mm，見(jiàn)圖7。
         5 明挖法防水施工
         防水施工是防水的重要環(huán)節(jié)，再完美的防水設(shè)計(jì)，如果施工時(shí)不細(xì)心、不注意，防水材料就會(huì)被損壞，從而導(dǎo)致防水體系的失效。防水施工無(wú)論從材料還是工藝都要嚴(yán)格遵照技術(shù)要求，認(rèn)真比選材料，嚴(yán)格施工。
         5.1 防水混凝土施工
         防水混凝土的施工質(zhì)量對(duì)結(jié)構(gòu)防水的成效起著十分關(guān)鍵的作用，要做好結(jié)構(gòu)的防水必須從防水混凝土的原材料、施工工藝著手，把好施工的每一環(huán)節(jié)。
         5.1.1防水混凝土材料
         （1）水泥
         防水混凝土所使用水泥的強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)≥32.5MPa；在不受侵蝕性介質(zhì)和凍融作用時(shí)，宜采用普通硅酸鹽水泥、硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、礦碴硅酸鹽水泥，使用礦碴硅酸鹽水泥必須摻用高效減少劑；在受侵蝕性介質(zhì)作用時(shí)，應(yīng)根據(jù)介質(zhì)的性質(zhì)選用相應(yīng)的水泥；在受凍融作用時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用普通硅酸鹽水泥，不宜采用火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥和粉煤灰硅酸鹽水泥；不得使用過(guò)期或受潮結(jié)塊的水泥，并不得將不同品種或強(qiáng)度等級(jí)的水泥混合使用。
         （2）骨料、水及外加劑
         防水混凝土所用的石子最大粒徑不得大于4mm，泵送時(shí)其最大粒徑為輸送管徑的1/4；吸水率不得大于1.5％；不得使用堿活性骨料。其他要求應(yīng)符合《普通混凝土用碎石或卵石質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)方法》（JGJ53－92）的規(guī)定。防水混凝土采用中砂，其要求應(yīng)符合《普通混凝土用砂質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)方法》（JGJ52－92）的規(guī)定。拌制混凝土所用的水，應(yīng)符合《混凝土拌合用水標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ63－89）的規(guī)定。防水混凝土要求摻入不大于20％的一級(jí)粉煤灰，采用泵送施工。要求摻入減水劑，其摻量根據(jù)試驗(yàn)確定。
         5.1.2 防水混凝土施工工藝
         （1）防水混凝土的配合比應(yīng)符合以下規(guī)定：摻用粉煤灰時(shí)水泥用量不得少于280kg/m3；砂率控制在35％～45％；水灰比不得大于0.55；采用預(yù)拌混凝土?xí)r，入泵坍落度控制在120±20mm，入泵前坍落度每小時(shí)損失值不得大于30mm，坍落度總損失值不得大于60mm；混凝土含氣量控制在3％～5％；采用預(yù)拌制混凝土?xí)r，緩凝時(shí)間控制在6～8h。
         （2）防水混凝土配料必須按配合比采用電子計(jì)量設(shè)備準(zhǔn)確稱量，計(jì)量允許偏差為±1％；減水劑應(yīng)預(yù)拌成一定濃度的溶液。


         （3）防水混凝土的拌合物采用機(jī)械攪拌，攪拌時(shí)間不少于2min。拌合物在運(yùn)輸后如出現(xiàn)離析，必須進(jìn)行二次攪拌；當(dāng)坍落度損失后不能滿足施工要求時(shí)，須加入原水灰比的水泥漿或二次摻加減水劑進(jìn)行攪拌，嚴(yán)禁直接加水。防水混凝土采用高頻機(jī)械振搗和插入式振搗器振搗密實(shí)，以混凝土泛漿和不冒氣泡為準(zhǔn)，要避免漏振、欠振和超振。
         （4）防水混凝土應(yīng)連續(xù)澆筑，少留施工縫。留設(shè)施工縫遵守以下規(guī)定：墻體水平施工縫留在高出底板表面不小于300mm；板墻結(jié)合的水平施工縫，留在板墻接縫線以下150～300mm處；施工縫距墻體預(yù)留孔洞邊緣不小于300mm。
         （5）施工縫施工須符合如下規(guī)定：水平施工縫澆灌混凝土前，要將其表面浮漿和雜物清除，先鋪凈漿，再鋪30～50mm厚的1：1水泥砂漿或涂刷混凝土界面處理劑，并及時(shí)澆灌混凝土。垂直施工縫澆灌混凝土前，要將其表面清理干凈，再涂刷水泥凈漿或混凝土界面處理劑，并及時(shí)澆灌混凝土。
         （6）大體積防水混凝土的施工，須采取以下措施：在炎熱季節(jié)施工時(shí)，采取降低原材料溫度、減少混凝土運(yùn)輸時(shí)吸收外界熱量等降溫措施�；炷�土內(nèi)部預(yù)埋管道，進(jìn)行水冷散熱。采取保溫保濕養(yǎng)護(hù)，混凝土中心溫度與表面溫度的差值不得大于25℃，混凝土表面溫度與大氣溫度的差值不得大于25℃，混凝土終凝后應(yīng)立即進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于14d。
         （7）防水混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)置的各種鋼筋或綁扎鐵絲，不得接觸模板。固定模板用的螺栓必須穿過(guò)混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)，采用工具式螺栓或螺栓加堵頭，螺栓上加焊方形止水環(huán)。拆模后采取加強(qiáng)防水措施將留下的凹槽封堵密實(shí)，并在迎水面涂刷防水涂料。
         （8）防水混凝土的冬期施工，須符合以下規(guī)定：混凝土入模溫度不低于5℃；采用綜合蓄熱法、蓄熱法、暖棚法等養(yǎng)護(hù)方法，并保持混凝土表面濕潤(rùn)，防止混凝土早期脫水；采取保溫保濕措施。
         5.2 防水層施工
         防水層包括水泥砂漿防水層、卷材防水層、涂料防水層、塑料防水板防水層及金屬防水層，分別適用于不同防水要求的地下工程，其中塑料防水板防水層由于其良好的防水性能，在明挖法防水施工中應(yīng)用較多，以下重點(diǎn)介紹塑料防水板防水層的性能及施工工藝。 
         5.2.1 防水材料要求


         塑料防水板可選用乙烯－醋酸乙烯（EVA）、乙烯－共聚物瀝青（ECB）、聚氯乙烯(PVC)、高密度聚乙烯（HDPE）、低密度聚乙烯(LDPE)類或其他性能相近的材料。塑料防水板應(yīng)符合下列規(guī)定：幅寬宜為2～4m；厚度宜為1～2mm；耐刺穿性、耐久性、耐水性、耐腐蝕性、耐菌性好；其物理力學(xué)性能應(yīng)符合表5的規(guī)定。
         5.2.2 防水板的鋪設(shè)
         防水板應(yīng)在初期支護(hù)基本穩(wěn)定并經(jīng)驗(yàn)收合格后進(jìn)行鋪設(shè)。鋪設(shè)防水板的基層宜平整、無(wú)尖銳物�；鶎悠秸�度應(yīng)符合D/L＝1/6～1/10的要求（其中D