高分子防水卷材在隧道施工中的質(zhì)量控制探究

摘要 防水施工質(zhì)量的好壞與隧道工程的質(zhì)量息息相關(guān)，為從根本上消除隧道病害的同時又能增加隧道的使用壽命，可選擇具有優(yōu)良性能的防水材料以及正確的施工方法。該文探討了高分子防水卷材的性能、施工特點(diǎn)，結(jié)合該材料在實(shí)際隧道施工案例中的應(yīng)用，以期為防水卷材運(yùn)用在隧道施工過程中的施工控制要點(diǎn)、技術(shù)方式等方面提供工程參考價值。

關(guān)鍵詞 高分子防水卷材；隧道防水；EVA防水板

中圖分類號 U454 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）14-0107-04

0 引言

隧道滲水滲漏是隧道建設(shè)過程中及后期運(yùn)營過程中常見的質(zhì)量通病，隨著我國交通事業(yè)的持續(xù)發(fā)展，如何控制隧道在施工中滲水問題已經(jīng)成為交通領(lǐng)域的一大技術(shù)難題。隧道滲水一方面可能會對隧道造成侵蝕破壞，增加維修資金和人力成本的投入，另外一方面也會促使行車環(huán)境惡化。使用防水卷材在隧道施工中來處理滲漏水是較為有效的方式，因此，該文從高分子防水卷材的特性出發(fā)，并對其實(shí)際施工中的運(yùn)用進(jìn)行探究分析，為做好隧道防排水施工提供一定的指導(dǎo)作用。

1 隧道中使用高分子防水卷材的意義

我國地形復(fù)雜多樣，平原、高原、山地、丘陵、盆地五種地形齊備，山區(qū)面積廣大，在交通建設(shè)的過程中，需因地制宜選用合理的規(guī)劃設(shè)計(jì)方案。其中在部分山區(qū)集中、地質(zhì)條件不良區(qū)域，不可避免地需要采用隧道方案。然而由于隧道工程埋置于地下，其施工過程中可能受到地下水的各種影響，如不做好排水與防水措施，對于隧道的施工及后期的運(yùn)營將會帶來安全隱患[1]。市面上的防水材料種類繁多，選用具有良好抗?jié)B性和耐候性的防水材料對完成高質(zhì)量的隧道防排水工程有重要意義[2]。隧道的拱部、施工縫漏水、邊墻淌水、床底翻漿冒泥等是隧道滲水的主要類型，長時間的滲水可能會給隧道的質(zhì)量帶來隱患，也會導(dǎo)致運(yùn)營設(shè)施銹蝕，從而影響隧道的使用壽命，增加隧道的人工修繕成本，增加經(jīng)濟(jì)投入。

高分子防水卷材具有較好的防水性能和施工性能，結(jié)合隧道施工實(shí)際情況，選用適應(yīng)的高分子防水卷材能夠滿足防水需求，能夠適應(yīng)隧道結(jié)構(gòu)的變形和撓曲，確保長期穩(wěn)定的防水效果。該文主要就高分子防水卷材在隧道中的運(yùn)用展開分析。

2 高分子防水卷材的特點(diǎn)

高分子防水卷材主要由聚合物材料制成，按照《高分子防水材料 第1部分：片材》（GB 18173.1—2012）中的分類，主要有硫化橡膠類、非硫化橡膠類和樹脂類三種類型，其復(fù)合片的主要原材料組成及特點(diǎn)如下。表1對高分子防水卷材的性能進(jìn)行簡要對比介紹[3]。

（1）硫化橡膠類：此類材料主要以三元乙丙橡膠、氯丁橡膠、氯磺化聚乙烯等為原材料，其廣泛運(yùn)用于屋面單層外露防水，也適用于地下工程、隧道等工程。相較于非硫化橡膠類和樹脂類的防水材料，具有良好的低溫彎折性能，由于材料特性，也有更好的延展性。

（2）非硫化橡膠類：此類材料的原材料與硫化橡膠類相似，主要區(qū)別在于材料的型號種類有所差異，其拉伸性能、撕裂強(qiáng)度、低溫彎折性能相較于硫化橡膠類的防水復(fù)合片較低。

（3）樹脂類：此類材料種類較多，以EVA、HDPE等為典型的樹脂類防水卷材，其具有強(qiáng)度高、耐穿刺能力強(qiáng)，是現(xiàn)代隧道防水的重要材料[4]。

3 隧道工程防水卷材施工控制要點(diǎn)及質(zhì)量控制

防水卷材在隧道施工中以“排水為主，防水、排水、截水、堵水相結(jié)合，因地制宜，綜合治理”的原則來進(jìn)行隧道的施工，尤其是隧道結(jié)構(gòu)需做好自身的防水施工，提前進(jìn)行檢查和預(yù)判，對有可能滲水的區(qū)域先進(jìn)行引排水，以達(dá)到建成后“洞內(nèi)無滲漏水，安裝孔眼不漏水，洞內(nèi)路面不冒水、不積水”的標(biāo)準(zhǔn)。

（1）材料控制。材料的選擇對于選用優(yōu)質(zhì)的防水材料，將防水卷材運(yùn)用到隧道施工前，需要按照相關(guān)規(guī)范文件進(jìn)行抽樣檢測，以保證材料性能滿足相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，確保施工中質(zhì)量可控。

（2）清潔施工面。防水卷材需與基面全面接觸，施工前應(yīng)對基面進(jìn)行清理，保證基面平整無雜質(zhì)及其他如鋼筋、管件等尖銳物品。施工面的清潔程度會直接影響防水層的黏結(jié)效果。在防水卷材鋪掛前，先切除初支表面的外露錨桿頭，將混凝土棱角打平，若有凸凹不平處，采用砂漿進(jìn)行抹平處理，以確保防水層與基層緊密結(jié)合。轉(zhuǎn)角處陰陽角做圓弧處理，其半徑大于50 mm。

（3）滲漏水引排處理。根據(jù)隧道的地質(zhì)條件、施工環(huán)境及設(shè)計(jì)要求等因素，明確引排水方案。如新建隧道可采用導(dǎo)管引導(dǎo)的方式，在施工前檢查有水源的位置，并向洞外路基外延，將洞內(nèi)滲漏水匯集后集中排至洞外路基排水系統(tǒng)。另外可進(jìn)行分區(qū)引排防水處理，將固定區(qū)域的水源歸攏在規(guī)定的范圍，如遇防水系統(tǒng)出現(xiàn)問題，選擇分區(qū)域引排防水的方式可以避免對其他區(qū)域產(chǎn)生影響。整個引排水過程中，需考慮環(huán)保因素，避免在排水過程中發(fā)生地下水被污染、水土流失等情況。整個過程中需要對排水系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測，并對排水設(shè)備定期進(jìn)行檢查和維護(hù)，保證設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

（4）防水層施工。防水層是整個隧道工程中重要的水工措施，對于防止水滲透進(jìn)入隧道有著關(guān)鍵作用。同時，對材料的選擇與把控是防水層施工的重要環(huán)節(jié)，選取耐久性、抗?jié)B性指標(biāo)合格的防水材料，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)施工規(guī)范要求進(jìn)行操作，確保各道工序的施工質(zhì)量。沿隧道出口方向鋪設(shè)的防水層應(yīng)超二襯4 m以上，環(huán)向鋪設(shè)防水卷材的搭接寬度長邊不小于100 mm，短邊不小于150 mm，并且在結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)角處的錯開距離不小于60 mm。當(dāng)二襯的鋼筋綁扎完成后，需對防水板進(jìn)行檢查，若有破損區(qū)域，需要進(jìn)行修補(bǔ)。防水層完成施工后，需進(jìn)行保護(hù)，仰拱部位的防水層施工完畢后，可在其上方鋪設(shè)細(xì)石混凝土保護(hù)層。鋼筋安裝的位置需要提前進(jìn)行預(yù)判，不得在安裝部位做出可能導(dǎo)致防水層破損的行為。混凝土澆筑時，混凝土輸送管不得直接與砂漿保護(hù)層直接接觸，避免在砂漿保護(hù)層上方堆放重物。

（5）緩沖層鋪設(shè)。緩沖層位于防水層和初期支護(hù)之間，在隧道的挖掘過程中，由于應(yīng)力分布可能會發(fā)生膨脹或收縮，從而導(dǎo)致水泥砂漿層產(chǎn)生破壞，而緩沖層可以降低水泥砂漿層的沖擊，因此這一環(huán)節(jié)的施工控制尤為重要。在施工前，先在隧道拱處標(biāo)記縱向中心線，洞內(nèi)軸線與緩沖層的墊層內(nèi)襯保持垂直，并使基面有凹凸部位。緩沖層采用無紡?fù)凉げ?，用射釘和熱熔墊圈固定，呈梅花形排列。

（6）防水卷材的鋪設(shè)與焊接。嚴(yán)格按照施工圖紙的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行鋪設(shè)，根據(jù)施工圖紙確定防水卷材的位置和尺寸，確保卷材與基層之間無空隙，并在卷材搭接處進(jìn)行密封處理。鋪設(shè)過程中一般采用環(huán)向從拱部兩側(cè)開始，沿著兩側(cè)邊墻進(jìn)行展鋪，同時預(yù)留一定的松弛量。鋪設(shè)開始時，先將防水卷材固定到預(yù)定位置進(jìn)行手動電熱熔壓鋪設(shè)，壓焊器溫度控制在300～400℃之間，每塊每次加熱3～5 min。鋪設(shè)完成后需要進(jìn)行焊接處理，一般采用熱焊接方法，焊接前先進(jìn)行清潔，然后調(diào)整好接縫處，確保有6～8 cm的搭接寬度，且無褶皺、平整。將防水卷材表面加熱處理后，待表面熔化后，再進(jìn)行物理加壓，使之黏合在一起。防水卷材施工焊接完成后，需要進(jìn)行焊縫檢查，可采用焊縫寬度尺量檢查，其焊縫強(qiáng)度應(yīng)不低于母材。

4 實(shí)例探究

某省道路線長度約27.797 km，設(shè)計(jì)速度30 km/h，路基寬度7.5 m，擬采用三級公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)，原路利用率52.82%，新建隧道一座。結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況及施工圖設(shè)計(jì)要求，隧道防排水系統(tǒng)施工方案中防水卷材擬采用EVA復(fù)合防水板，該防水板是一種以HDPE、EVA為主原料，添加VA含量5%改性劑以及穩(wěn)定劑、抗氧劑等助劑經(jīng)壓延工藝而成的一種防水卷材。此種防水卷材防滲效果和耐老化性能優(yōu)良，但如果施工工藝不達(dá)標(biāo)，則易發(fā)生與結(jié)構(gòu)混凝土不黏結(jié)而發(fā)生竄水情況。施工工藝使用熱合焊接吊環(huán)鋪掛工藝。

4.1 施工前準(zhǔn)備及基面處理

（1）選用的EVA防水板各項(xiàng)性能指標(biāo)應(yīng)符合要求，其強(qiáng)度能夠滿足相關(guān)規(guī)范及現(xiàn)場要求，在二次襯砌模筑混凝土灌注前，EVA防水板能在機(jī)械作用下不受損傷。

（2）判斷圍巖是否處于穩(wěn)定狀態(tài)，確保進(jìn)行二次支護(hù)和EVA防水板的鋪設(shè)時無安全隱患，不可盲目根據(jù)安全距離參數(shù)強(qiáng)制施工。

（3）滲水引排處理。根據(jù)開挖滲水記錄，對于滲水嚴(yán)重區(qū)域設(shè)置φ50軟式彈簧透水圓管，將排水引流至墻邊，同時可以采用PCE膨脹劑防水砂漿抹膩，將水集中后排至洞外。

（4）噴射混凝土基面經(jīng)處理平整度應(yīng)符合以下要求：墻面D/L≦1/6，拱頂D/L≦1/8（式中：D——噴射混凝土相鄰兩凸面間下凹的深度；L——噴射混凝土相鄰兩凸面間的距離）。

4.2 施工工藝流程

（1）施工工藝流程。臺車準(zhǔn)備→初期支護(hù)基面處理→EVA防水板檢驗(yàn)及裁剪→確定鋪掛縱向定位線→固定EVA防水板→焊接EVA防水板→焊縫檢查→焊縫抽檢→撤離臺車。

該案例設(shè)計(jì)采用EVA自粘式防水板作為防水隔離層，防水板鋪設(shè)詳圖如圖1。

（2）施工方法。該案例的防水設(shè)計(jì)為：采用1.2 mm的EVA防水板，幅寬不小于2 m，焊接的富余量約為10%～15%。土工布具有良好的導(dǎo)水性能，在防水板和噴射混凝土之間用機(jī)械方法鋪設(shè)土工布，此舉可以將土體內(nèi)部多余的氣體液體排出。襯砌背面采用EVA防水板，可以同時滿足襯背排水層及緩沖層要求。為保證防水層施工質(zhì)量，采用熱合焊接無釘鋪設(shè)法，EVA防水板接縫采用自動行走式熱合機(jī)粘接，無紡布采用射釘槍固定墊片，采用多功能作業(yè)臺架施工。施工過程中將3～4幅卷材平鋪在臺架上進(jìn)行拼焊，搭接寬度為10 cm，焊縫寬不小于5 cm。整個過程控制好溫度和速度，避免出現(xiàn)漏焊和過焊的情況。對初支混凝土基面進(jìn)行細(xì)部處理并達(dá)到使用要求后，首先選取性能合格的防水板，標(biāo)記出EVA防水板拱頂中線和焊接線，并截取設(shè)計(jì)要求的長度。在鋪設(shè)前確定好位置，沿兩端相向開始進(jìn)行展鋪，整個過程中無空鼓等不良現(xiàn)象出現(xiàn)，同時留一定余量，確保能抵到圍巖，整個鋪設(shè)需一次完成。最后再對準(zhǔn)隧道中線卷材吊掛處鉆孔，把準(zhǔn)備好的圓弧形膨脹管揳入，距離混凝土面距離不大于3 mm。

質(zhì)量檢查。EVA防水板施工完成后應(yīng)及時檢查，該舉措對于下一道施工工序的開展以及防水質(zhì)量有重要意義，可采用目測法、真空加壓檢測法和尺量檢查三種方式。目測法即采用目測的方式，對其外觀質(zhì)量進(jìn)行檢查，查看有無漏焊、破損等現(xiàn)象。真空加壓檢測法則是使用5號注射用針頭配合人工打氣筒的方式，將針頭插入兩條焊縫中間，再進(jìn)行打氣，直到壓力達(dá)到0.15 MPa時且恒壓不低于2 min，此時焊縫和材料都不發(fā)生破壞，表明焊接質(zhì)量良好。如果氣壓不恒定或下降，說明焊接可能存在焊接不良的情況，采用肥皂水涂抹，如產(chǎn)生氣泡則為質(zhì)量不佳之處，可進(jìn)行補(bǔ)焊。尺量檢查通常需要選用合適的尺寸和形狀的檢查尺，將其與焊縫垂直或平行，用測量的結(jié)果來對焊縫的質(zhì)量進(jìn)行評定。

沉降縫和施工縫施工。該案例中采用施工縫橡膠緩膨脹型止水條及背貼式橡膠止水帶，沉降縫采用中埋式橡膠止水帶。施工前在可能變形的部位模筑混凝土內(nèi)側(cè)設(shè)寬度600 mm的柔性防水加強(qiáng)層。施工前使用聚氨酯密封膠沿變形縫環(huán)向進(jìn)行密封止水，不得出現(xiàn)竄水現(xiàn)象。

中埋式橡膠止水帶的安裝：采用φ8鋼筋卡和定位鋼筋固定在定形檔頭板上，保證橡膠止水帶質(zhì)量良好，安裝準(zhǔn)確，搭接良好，其安裝定位示意圖如圖2所示。

中埋式止水帶施工程序?yàn)椋侯A(yù)處理（清理施工面）→安裝導(dǎo)向框架→涂刷氯丁黏結(jié)劑→處理接頭→鋪設(shè)止水帶→混凝土釘固定→灌注新混凝土。可在擋頭模板中部環(huán)向釘1×2 cm方木條，使二次襯擋頭混凝土表面預(yù)留出止水條凹槽，再按上述程序施作將其固定在凹槽內(nèi)，如圖3所示。

隧道二次襯砌采用防水混凝土。嚴(yán)格按批準(zhǔn)配合比施工，確?；炷练浪燃壊恍∮赟6、防水劑為水泥重量8%的摻量，確?；炷疗焚|(zhì)；要狠抓混凝土搗固關(guān)，確保其抗?jié)B性能。

施工縫防水施工應(yīng)分段澆筑，當(dāng)施工縫出現(xiàn)滲漏水時，需對其進(jìn)行注漿堵漏處理。這一環(huán)節(jié)是整個結(jié)構(gòu)防水工作中的薄弱環(huán)節(jié)，施工過程中尤其需要做好引排積水，為施工縫安裝止水帶和混凝土澆筑提供有利的作業(yè)環(huán)境。

隧道內(nèi)施工排水、管線布置。該項(xiàng)目隧道進(jìn)口縱坡+1.608%，可順坡自排水。隧道出口施工方向縱坡為-1.608%，隧道洞內(nèi)地下水需反坡機(jī)械抽排。根據(jù)隧道預(yù)測地下水量，擬在主洞樁號方向左側(cè)布設(shè)一道排水主管道，主管道采用φ150 mm鋼管，洞內(nèi)（500～1 000 m洞段）安裝一個9 m×3 m×1.5 m一級1#集水箱（中間設(shè)一道隔墻，將水箱分成一個6 m主水箱、3 m的沉淀水箱）。一級集水箱一端安裝兩臺55 kw管道泵（一臺備用），將主水箱水抽排至主排水管內(nèi)排至洞外。因隧道施工距離長，應(yīng)在一級水箱后增設(shè)二級水箱，二級2#集水箱位于隧道進(jìn)深1 600～20 00 m范圍內(nèi)，功能與配置與1#集水箱基本一致。一、二級集水箱應(yīng)安裝在人（或車）行通道洞口，以便于通過人（或車）行通道將平導(dǎo)洞排水匯集于主水箱內(nèi)，每隔一個橫通道移動一次主水箱。箱頂設(shè)鋼絲網(wǎng)過濾砂石。主水箱至仰拱作業(yè)面，應(yīng)增加一個二級移動式集水箱，編號三級3#集水箱，應(yīng)安裝車輪便于移動，二級水箱主要匯集仰拱和掌子面積水，二級水箱出水管采用φ100 mmPVC硬質(zhì)塑料管，進(jìn)水管采用φ50～80 mmPVC硬質(zhì)塑料管。掌子面積水采取就地開挖集水坑、7.5～15 kW污水泵抽排至二級集水箱，仰拱集水也采用7.5～15 kW污水泵抽排至二級水箱內(nèi)。

施工注意事項(xiàng)：靠近作業(yè)面和各級必須另外增加一個容積為27 m3的沉淀水箱，以防止堵塞主管道，且方便清理淤積的泥沙；一、二級集水箱應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況安裝自動開關(guān)控制水泵；已完成的洞段，自中心排水溝流淌的地下水，應(yīng)根據(jù)水量大小，在適當(dāng)位置提前截流，避免長距離排水，增加排水施工成本；集水坑應(yīng)有活動式窗口，窗口可設(shè)計(jì)為法蘭連接方式，方便清理淤積的泥沙。

5 結(jié)語

選用具有良好性能的防水材料可以提升隧道的防水質(zhì)量，在施工前，先對防水材料進(jìn)行檢測，確保材料質(zhì)量可控。按照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，嚴(yán)控施工質(zhì)量，如在建設(shè)過程中出現(xiàn)滲水等不良情形，需采取有針對性的技術(shù)措施，力求全面提升工程質(zhì)量，為隧道的建設(shè)提供質(zhì)量保障以及為后期隧道的運(yùn)營營造良好的環(huán)境。

參考文獻(xiàn)

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[3]高分子防水材料 第1部分：片材：GB 18173.1—2012[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2013.

[4]李清海.防水卷材在隧道施工中的應(yīng)用及質(zhì)量控制要點(diǎn)[J].西部交通科技，2019（9）：129-132.

收稿日期：2024-04-24

作者簡介：文建偉（1987—），男，本科，工程師，從事交通建設(shè)工作。