浅谈隧道防水层施工技术
摘 要 ： 本文针对隧道在复合式衬砌中，采用土工布施行无钉铺设和热焊法施工工艺，通过实践分析了存在问题及解决措施，对于隧道防排水可供同类工程借鉴。
关键词： 复合式衬砌;防水层;实施方法
1 问题的提出
公路隧道与其他地下工程一样，由于隧道在施工期间和建成后，一直受着地下水的影响，处于地下水包围之中。特别是建成后的隧道，由于地下水无孔不入，当水压较大，防水工程质量欠佳时，地下水便会通过一定的通道，渗入或流人隧道内部，对施工安全、行车安全以及衬砌结构的稳定都构成威胁。从福建省303线小浆隧道、漳诏高速公路大步山隧道、云南省元磨高速公路老苍坡一号隧道、蒙新高速公路绿水河隧道等工程建设和运营管理中，都积累了不少经验教训，值得施工、运营管理参考。
先从施工阶段综合实际调查分析，隧道渗漏水的部位，主要发生在：
隧道明洞与暗洞接头处——产生原因是暗洞施工时预留的防水版，经过一段时间老化、污染物(烟熏、灰尘)与新安装防水板焊接时易产生漏焊;
矮边墙与初期支护接头处——施工普遍采用仰拱浇筑、填充后，浇筑矮边墙时预留防水板。因初期支护中混凝土回弹及碎石渣未彻底清除冲洗，新旧防水板焊接时产生漏焊;
二衬沉降缝位置——由于衬砌结构不同断面不一致，新旧防水板易产生绉纹，产生漏焊;
预埋件位置——产生漏水原因系安装预埋件时，电焊灼伤防水板，钢筋冲破防水板;
采用挂带法——按设计要求在铺设土工布时，拱部50cm，拱腰70cm，边墙100 cm安装塑料垫板，挂带系在塑料垫片内侧，防止脱落，防水板安装时应有一定松驰度不得紧绷。
2 隧道防水层方案比较
在公路隧道复合式衬砌中，设置防水层是当今国内隧道防水技术的核心。防水材料包括防水板和缓冲垫层。通过对国产防水板性能、价格等指标的综合考虑，我们根据设计要求，在隧道选用了力学性能、耐温度特性及工程特性均好的乙烯—醋酸乙烯共聚物(EVA)防水卷材。缓冲垫层为400g/m2的无纺土工布。
防水板固定方法：分为有钉铺设和无钉铺设;防水板拼接方法，分为冷粘和热焊法。由于无钉铺设可保护防水板的完整性，双缝热焊法有利于工间接缝质量的检测，隧道采用包括上述两种方法的防水层施工工艺。
防水板无钉铺设工艺改进途径之一是降低塑料垫片的熔点。由于塑料垫片和防水板为同质材料，固定防水板时，电烙铁是从防水板表面加热防水板和垫片的，所以经过加热，防水板先处于熔融状态，然后由于热传导，垫片才逐渐进入熔融状态，最后再加压使二者融合。在施工中发现，为了使垫片表面进入熔融状态，防水板常被“过热”，导致局部强度下降，有时还被撕裂。如果垫片的熔点稍低于防水板，则加热过程中，防水板与垫片表面的温度虽不同，但两者可同时进入熔融状态，这样既可保证焊接质量，又可防止防水板“过热”。
冷粘法打“补丁”较热焊法打“补丁”容易。目前防水层施工中经常采用单一方法，即防水板接缝热焊则“补丁”也热焊，或防水板接缝冷粘则“补丁”也冷粘，这种做法不好，不利于发挥各种粘结技术的长处。从施工中可以看出，热焊法焊缝质量高，而冷粘法打“补丁”质量高，而且施工方便，速度快。因此建议在施工中可将两种粘结方法结合起来，接缝时用热焊法，而打“补丁”则用冷粘法。
3 防水层施工工艺
3.1 防水层由EVA防水板和无纺土工布垫层组成。铺设时，先铺设无纺土工布在初期支护的喷射混凝土上，用射钉或电锤凿孔下塑料胀管，设置与防水板同材料的垫片，用平头木螺丝紧固塑料胀管，使其牢固地固定在喷射混凝土上。垫片为圆形，尺寸按该隧施工设计图所示。
待缓冲层无纺土工布铺设结束，即可铺设防水板。为了做到不损伤防水板，采用电热传导方式，即用特制的压焊器，将防水板热合固定于塑料垫片上，详见施工设计图所示。
3.2 防水板接缝焊接
隧道采用的EVA防水板幅宽为2.1m，屏蔽围岩的大面积防水板是由一幅一幅的防水板拼接而成的。接缝焊接是否严密是隧道防水的关键。在试验研究中，广泛调查了塑料板(膜)接缝焊接设备。经过试验选用国产自动爬行热合机;焊缝严密性与国外生产的同类设备所焊接缝相同。该机由微型直流电机驱动，经变速箱降到二定转速后，由同步齿形带传递胶带主动轮，再由胶带主动轮带动耐温胶带，需热合的防水板夹持在热楔和胶带之间;防水板受热处于熔融状态时，经胶带传动进行压合，使两层防水板牢固地熔为一体。。
用热合机焊接防水板时，两层防水板搭接lOOmm，焊接两道焊缝，每条焊缝宽l0mm，中间有一空腔用于充气检查焊缝的严密性。
3.3 防水层施工注意事项
3.3.1 喷射混凝土基面处理
由于喷射混凝土基面粗糙、凹凸不平，以及锚杆头外露等对铺设防水层质量有很大影响。因此，防水层铺设前必须对喷射混凝土基面进行处理，处理要求及要点如下：
(1) 基面要求
a.喷射混凝土平整度要求：D/L≤1/6，拱顶D/L≤1/8，否则要进行基面处理。喷射混凝土平整度要求详见施工设计图。
图中L为喷射混凝土相邻两凸面间的距离;D为喷射混凝土相邻两凸面间凹进深度。
b.基面不得有钢筋、凸出的管件等尖锐突出物，否则要进行割除，并在割除部位用砂浆抹成圆曲面，以免防水层被扎破。
c.隧道断面变化或转弯的阴角应抹成R≤5cm的圆弧。
d. 底板基面要求平整，无大的明显凹凸起伏。
e.喷射混凝土强度要求达到设计强度。
f.防水层施工时基面不得有明水，如有明水应采取封堵或引排措施。
(2) 方法要点
a.有凸出钢筋、铁丝时，则应按图5所示施工顺序处理。
b.当有钢管突出时，则应按图6所示顺序处理。
c.当金属锚杆端部外漏较长时，则应从螺帽开始留5mm切断后，再用砂浆进行覆盖处理，详见施工设计图所示。
d. 初支必须经监控测量单位检验合格并出具莶证。
3.3.2 防水板施工工艺
为了保证防水可靠和便于施工，先将土工布垫层用机械的方法铺设在喷射混凝土基面上，然后用热合方法将EVA膜粘贴在固定土工布垫层的塑料垫片上。从而使EVA膜无机械损伤。其施工顺序为：基面清理→土工布垫层施工→塑料垫片施工→EVA铺设。
a.基面清理：要求符合上述标准。
b.土工布垫层施工：铺设方法是在隧道拱顶纵中心线，使土工布垫层横向中心线与喷射混凝土上的纵向中心线相重合，并从拱顶部开始向两侧下垂铺设。用塑料胀管、木螺丝或射钉和塑料垫片将土工布固定在已达要求的喷射混凝土基面上。
c.塑料垫片施工：用塑料胀管和木螺丝将塑料垫片压在土工布垫层上，间隔50cm到70cm梅花状布施(拱顶50cm，拱腰70cm，边墙100cm，)。
d.EVA铺设：首先剪卷材长度(要考虑搭接在底板上);然后与土工布垫层一样从拱顶部开始向两侧下垂铺设，边铺边热熔焊接。铺设时要注意与喷射混凝土凹凸不平相密贴，不得拉得过紧，一定要注意留搭接余量。EVA膜与垫片进行热合时，一般需要十余秒。
3.4 防水层破损的检查与修补
(1) 焊接质量检查
由于接缝为双焊缝，利用中间留出的空腔做充气检查。方法是用5号注射针与压力表相接，用打气筒充气。充气时留出的空腔会鼓起来，当压力表达0.1~0.15MPa时，停止充气。如果压力表在lmin不下降，说明焊接质量良好;否则，用肥皂水涂在焊缝上，找出漏气之处，补焊，直到不漏气为止。
(2) 在防水层施工过程中，由于种种原因，难免会发生防水层破损现象。防水层破损后，必须立即作出明显的记号，以便逐个把破损处修补好。修补的具体要求：
a. 补不得过小，离破坏边沿不得小于7cm。
b. 补丁要剪成圆形，不要有正方形、长方形及三角形等的尖角。
4 结论：防水板无钉铺设和双缝热焊工艺效果良好，隧道防水层EVA防水板和无纺土工布垫层匹配合理。经几年的观察隧道未出渗漏水问题，工程实践证明该方法是成功的。
参考文献
公路隧道施工技术规范(JTG F60—2009)
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