摘 要 本文針對市政工程隧道常見的滲漏水問題，在市政工程隧道中進(jìn)行了施工技術(shù)研究，經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，在復(fù)合式襯砌中采用了對土工布施行無釘鋪設(shè)和雙縫熱焊法施工工藝，成功的解決了隧道防排水問題，該方法對同類工程具有借鑒作用。
關(guān)鍵詞 復(fù)合式襯砌 防水層 實(shí)施方法
1 問題的提出
與其他地下工程一樣，市政工程隧道在施工期間和建成后，一直受著地下水的影響，特別是建成后的隧道，更是處于地下水包圍之中。地下水無孔不入，當(dāng)水壓較大，防水工程質(zhì)量欠佳時(shí)，地下水便會通過一定的通道滲入或流人隧道內(nèi)部，對安全行車以至襯砌結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定構(gòu)成威脅。例如，遼寧八盤嶺隧道，密江隧道都是在建成后不久，隧道內(nèi)便出現(xiàn)大量滲漏，春、夏、秋三季隧道變成了“水簾洞”，冬季洞內(nèi)則變成了“冰湖”。由于反復(fù)凍融，造成襯砌結(jié)構(gòu)開裂，為了不使結(jié)構(gòu)遭受進(jìn)一步破壞，防止隧道的大量滲漏，兩隧道均不得不提前大修，在原襯砌內(nèi)部復(fù)襯—層混凝土。雖然這一措施暫時(shí)使問題得以解決，但隧道斷面減小、限界受侵，影響行車。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前國內(nèi)市政工程隧道絕大部分都存在著不同程度的滲漏問題，滲漏部位遍及隧道全周。鑒于此，我們在隧道中進(jìn)行了專題研究，積累了大量成功經(jīng)驗(yàn)，下面就其隧道復(fù)合襯砌防水層施工技術(shù)作一介紹。
2 防水層方案比較及施工工藝
2.1 防水層方案比較
在復(fù)合式襯砌中，設(shè)置防水層是當(dāng)今國內(nèi)市政工程隧道防水技術(shù)的核心。防水材料包括防水板和緩沖墊層。通過對國產(chǎn)防水板性能、價(jià)格等指標(biāo)的綜合考慮，筆者在隧道選用了力學(xué)性能、耐溫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。尺寸為0.8×2100mm，400g／m2的土工布。
根據(jù)防水板固定方法不同，可分為有釘鋪設(shè)和無釘鋪設(shè)；根據(jù)防水板拼接方法不同，可分為冷粘和熱焊法。由于無釘鋪設(shè)可保護(hù)防水板的完整性，雙縫熱焊法有利于工間接縫質(zhì)量的檢測，隧道采用包括上述兩種方法的防水層施工工藝。
防水板無釘鋪設(shè)工藝改進(jìn)途徑之一是降低塑料墊片的熔點(diǎn)。由于塑料墊片和防水板為同質(zhì)材料，固定防水板時(shí)，電烙鐵是從防水板表面加熱防水板和墊片的，所以經(jīng)過加熱，防水板先處于熔融狀態(tài)，然后由于熱傳導(dǎo)，墊片才逐漸進(jìn)入熔融狀態(tài)，最后再加壓使二者融合。在施工中發(fā)現(xiàn)，為了使墊片表面進(jìn)入熔融狀態(tài)，防水板常被“過熱”，導(dǎo)致局部強(qiáng)度下降，有時(shí)還被撕裂。如果墊片的熔點(diǎn)稍低于防水板，則加熱過程中，防水板與墊片表面的溫度雖不同，但兩者可同時(shí)進(jìn)入熔融狀態(tài)，這樣既可保證焊接質(zhì)量，又可防止防水板“過熱”。
冷粘法打“補(bǔ)丁：’較熱焊法打“補(bǔ)丁”容易。目前防水層施工中經(jīng)常采用單一方法，即防水板接縫熱焊則“補(bǔ)丁”也熱焊，或防水板接縫冷粘則“補(bǔ)丁”也冷粘，這種做法不好，不利于發(fā)揮各種粘結(jié)技術(shù)的長處。從施工中可以看出，熱焊法焊縫質(zhì)量高，而冷粘法打“補(bǔ)丁”質(zhì)量高，而且施工方便，速度快。因此建議在施工中可將兩種粘結(jié)方法結(jié)合起來，接縫時(shí)用熱焊法，而打“補(bǔ)丁”則用冷粘法。
2.2 防水層施工工藝
防水層由EVA防水板和土工布墊層組成。鋪設(shè)時(shí)，先鋪設(shè)土工布在初期支護(hù)的噴射混凝土上，用射釘或電錘鑿孔下塑料脹管，設(shè)置與防水板同材料的墊片，用平頭木螺絲緊固塑料脹管，使其牢固地固定在噴射混凝土上。墊片為圓形，尺寸如圖1所示。
待緩沖層土工布鋪設(shè)結(jié)束，即可鋪設(shè)防水板。為了做到不損傷防水板，采用電熱傳導(dǎo)方式，即用特制的壓焊器，將防水板熱合固定于塑料墊片上，如圖2所示。
2.3 防水板接縫焊接
隧道采用的EVA防水板幅寬為2.1m，屏蔽圍巖的大面積防水板是由一幅一幅的防水板拼接而成的。接縫焊接是否嚴(yán)密是隧道防水的關(guān)鍵。在試驗(yàn)研究中，廣泛調(diào)查了塑料板(膜)接縫焊接設(shè)備。經(jīng)過試驗(yàn)選用國產(chǎn)自動爬行熱合機(jī)；焊縫嚴(yán)密性與國外生產(chǎn)的同類設(shè)備所焊接縫相同。該機(jī)由微型直流電機(jī)驅(qū)動，經(jīng)變速箱降到二定轉(zhuǎn)速后，由同步齒形帶傳遞膠帶主動輪，再由膠帶主動輪帶動耐溫膠帶，需熱合的防水板夾持在熱楔和膠帶之間；防水板受熱處于熔融狀態(tài)時(shí)，經(jīng)膠帶傳動進(jìn)行壓合，使兩層防水板牢固地熔為一體。其工作原理如圖3所示。
用熱合機(jī)焊接防水板時(shí)，兩層防水板搭接lOOmm，焊接兩道焊縫，每條焊縫寬l0mm，中間有一空腔用于充氣檢查焊縫的嚴(yán)密性。
2.4 防水層施工工藝
2.4.1 噴射混凝土基面處理
由于噴射混凝土基面粗糙、凹凸不平，以及錨桿頭外露等對鋪設(shè)防水層質(zhì)量有很大影響。因此，防水層鋪設(shè)前必須對噴射混凝土基面進(jìn)行處理，處理要求及要點(diǎn)如下：
(1) 基面要求
a．噴射混凝土平整度要求：D／L≤1／6，拱頂D／L≤1／8，否則要進(jìn)行基面處理。噴射混凝土平整度要求詳見圖4。
圖中L為噴射混凝土相鄰兩凸面間的距離；D為噴射混凝土相鄰兩凸面間凹進(jìn)深度。
b．基面不得有鋼筋、凸出的管件等尖銳突出物，否則要進(jìn)行割除，并在割除部位用砂漿抹成圓曲面，以免防水層被扎破。
c．隧道斷面變化或轉(zhuǎn)彎的陰角應(yīng)抹成R≤5cm的圓弧。
d. 底板基面要求平整，無大的明顯凹凸起伏。
e．噴射混凝土強(qiáng)度要求達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。
f．防水層施工時(shí)基面不得有明水，如有明水應(yīng)采取封堵或引排措施。
(2)方法要點(diǎn)
a．有凸出鋼筋、鐵絲時(shí)，則應(yīng)按圖5所示施工順序處理。
b．當(dāng)有鋼管突出時(shí)，則應(yīng)按圖6所示順序處理。
c．當(dāng)金屬錨桿端部外漏較長時(shí)，則應(yīng)從螺帽開始留5mm切斷后，再用砂漿進(jìn)行覆蓋處理，詳見圖7所示。
2.4.2 防水板施工工藝
為了保證防水可靠和便于施工，先將土工布墊層用機(jī)械的方法鋪設(shè)在噴射混凝土基面上，然后用熱合方法將EVA膜粘貼在固定土工布墊層的塑料墊片上。從而使EVA膜無機(jī)械損傷。其施工順序?yàn)椋夯媲謇怼凉げ級|層施工→塑料墊片施工→EVA鋪設(shè)。
a．基面清理：要求符合上述標(biāo)準(zhǔn)。
b．土工布墊層施工：鋪設(shè)方法是在隧道拱頂縱中心線，使土工布墊層橫向中心線與噴射混凝土上的縱向中心線相重合，并從拱頂部開始向兩側(cè)下垂鋪設(shè)。用塑料脹管、木螺絲或射釘和塑料墊片將土工布固定在已達(dá)要求的噴射混凝土基面上。
c．塑料墊片施工：用塑料脹管和木螺絲將塑料墊片壓在土工布墊層上，間隔50cm到156cm梅花狀布施(拱頂50cm，邊墻100cm，底板150cm)。
d．EVA鋪設(shè)：首先剪卷材長度(要考慮搭接在底板上)；然后與土工布墊層一樣從拱頂部開始向兩側(cè)下垂鋪設(shè)，邊鋪邊熱熔焊接。鋪設(shè)時(shí)要注意與噴射混凝土凹凸不平相密貼，不得拉得過緊，一定要注意留搭接余量。EVA膜與墊片進(jìn)行熱合時(shí)，一般需要十余秒。
2.5 防水層破損的檢查與修補(bǔ)
(1)焊接質(zhì)量檢查
由于接縫為雙焊縫，利用中間留出的空腔做充氣檢查。方法是用5號注射針與壓力表相接，用打氣筒充氣。充氣時(shí)留出的空腔會鼓起來，當(dāng)壓力表達(dá)0.1~0.15MPa時(shí)，停止充氣。如果壓力表在lmin不下降，說明焊接質(zhì)量良好；否則，用肥皂水涂在焊縫上，找出漏氣之處，補(bǔ)焊，直到不漏氣為止。(2)在防水層施工過程中，由于種種原因，難免會發(fā)生防水層破損現(xiàn)象。防水層破損后，必須立即作出明顯的記號，以便逐個(gè)把破損處修補(bǔ)好。修補(bǔ)的具體要求：
a. 補(bǔ)不得過小，離破壞邊沿不得小于7cm。
b. 補(bǔ)丁要剪成圓形，不要有正方形、長方形及三角形等的尖角。
結(jié)論：防水板無釘鋪設(shè)和雙縫熱焊工藝效果良好，隧道防水層EVA防水板和土工布墊層匹配合理。經(jīng)幾年的觀察隧道未出滲漏水問題，工程實(shí)踐證明該方法是成功的。
關(guān)鍵詞 復(fù)合式襯砌 防水層 實(shí)施方法
1 問題的提出
與其他地下工程一樣，市政工程隧道在施工期間和建成后，一直受著地下水的影響，特別是建成后的隧道，更是處于地下水包圍之中。地下水無孔不入，當(dāng)水壓較大，防水工程質(zhì)量欠佳時(shí)，地下水便會通過一定的通道滲入或流人隧道內(nèi)部，對安全行車以至襯砌結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定構(gòu)成威脅。例如，遼寧八盤嶺隧道，密江隧道都是在建成后不久，隧道內(nèi)便出現(xiàn)大量滲漏，春、夏、秋三季隧道變成了“水簾洞”，冬季洞內(nèi)則變成了“冰湖”。由于反復(fù)凍融，造成襯砌結(jié)構(gòu)開裂，為了不使結(jié)構(gòu)遭受進(jìn)一步破壞，防止隧道的大量滲漏，兩隧道均不得不提前大修，在原襯砌內(nèi)部復(fù)襯—層混凝土。雖然這一措施暫時(shí)使問題得以解決，但隧道斷面減小、限界受侵，影響行車。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前國內(nèi)市政工程隧道絕大部分都存在著不同程度的滲漏問題，滲漏部位遍及隧道全周。鑒于此，我們在隧道中進(jìn)行了專題研究，積累了大量成功經(jīng)驗(yàn)，下面就其隧道復(fù)合襯砌防水層施工技術(shù)作一介紹。
2 防水層方案比較及施工工藝
2.1 防水層方案比較
在復(fù)合式襯砌中，設(shè)置防水層是當(dāng)今國內(nèi)市政工程隧道防水技術(shù)的核心。防水材料包括防水板和緩沖墊層。通過對國產(chǎn)防水板性能、價(jià)格等指標(biāo)的綜合考慮，筆者在隧道選用了力學(xué)性能、耐溫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。尺寸為0.8×2100mm，400g／m2的土工布。
根據(jù)防水板固定方法不同，可分為有釘鋪設(shè)和無釘鋪設(shè)；根據(jù)防水板拼接方法不同，可分為冷粘和熱焊法。由于無釘鋪設(shè)可保護(hù)防水板的完整性，雙縫熱焊法有利于工間接縫質(zhì)量的檢測，隧道采用包括上述兩種方法的防水層施工工藝。
防水板無釘鋪設(shè)工藝改進(jìn)途徑之一是降低塑料墊片的熔點(diǎn)。由于塑料墊片和防水板為同質(zhì)材料，固定防水板時(shí)，電烙鐵是從防水板表面加熱防水板和墊片的，所以經(jīng)過加熱，防水板先處于熔融狀態(tài)，然后由于熱傳導(dǎo)，墊片才逐漸進(jìn)入熔融狀態(tài)，最后再加壓使二者融合。在施工中發(fā)現(xiàn)，為了使墊片表面進(jìn)入熔融狀態(tài)，防水板常被“過熱”，導(dǎo)致局部強(qiáng)度下降，有時(shí)還被撕裂。如果墊片的熔點(diǎn)稍低于防水板，則加熱過程中，防水板與墊片表面的溫度雖不同，但兩者可同時(shí)進(jìn)入熔融狀態(tài)，這樣既可保證焊接質(zhì)量，又可防止防水板“過熱”。
冷粘法打“補(bǔ)丁：’較熱焊法打“補(bǔ)丁”容易。目前防水層施工中經(jīng)常采用單一方法，即防水板接縫熱焊則“補(bǔ)丁”也熱焊，或防水板接縫冷粘則“補(bǔ)丁”也冷粘，這種做法不好，不利于發(fā)揮各種粘結(jié)技術(shù)的長處。從施工中可以看出，熱焊法焊縫質(zhì)量高，而冷粘法打“補(bǔ)丁”質(zhì)量高，而且施工方便，速度快。因此建議在施工中可將兩種粘結(jié)方法結(jié)合起來，接縫時(shí)用熱焊法，而打“補(bǔ)丁”則用冷粘法。
2.2 防水層施工工藝
防水層由EVA防水板和土工布墊層組成。鋪設(shè)時(shí)，先鋪設(shè)土工布在初期支護(hù)的噴射混凝土上，用射釘或電錘鑿孔下塑料脹管，設(shè)置與防水板同材料的墊片，用平頭木螺絲緊固塑料脹管，使其牢固地固定在噴射混凝土上。墊片為圓形，尺寸如圖1所示。
待緩沖層土工布鋪設(shè)結(jié)束，即可鋪設(shè)防水板。為了做到不損傷防水板，采用電熱傳導(dǎo)方式，即用特制的壓焊器，將防水板熱合固定于塑料墊片上，如圖2所示。
2.3 防水板接縫焊接
隧道采用的EVA防水板幅寬為2.1m，屏蔽圍巖的大面積防水板是由一幅一幅的防水板拼接而成的。接縫焊接是否嚴(yán)密是隧道防水的關(guān)鍵。在試驗(yàn)研究中，廣泛調(diào)查了塑料板(膜)接縫焊接設(shè)備。經(jīng)過試驗(yàn)選用國產(chǎn)自動爬行熱合機(jī)；焊縫嚴(yán)密性與國外生產(chǎn)的同類設(shè)備所焊接縫相同。該機(jī)由微型直流電機(jī)驅(qū)動，經(jīng)變速箱降到二定轉(zhuǎn)速后，由同步齒形帶傳遞膠帶主動輪，再由膠帶主動輪帶動耐溫膠帶，需熱合的防水板夾持在熱楔和膠帶之間；防水板受熱處于熔融狀態(tài)時(shí)，經(jīng)膠帶傳動進(jìn)行壓合，使兩層防水板牢固地熔為一體。其工作原理如圖3所示。
用熱合機(jī)焊接防水板時(shí)，兩層防水板搭接lOOmm，焊接兩道焊縫，每條焊縫寬l0mm，中間有一空腔用于充氣檢查焊縫的嚴(yán)密性。
2.4 防水層施工工藝
2.4.1 噴射混凝土基面處理
由于噴射混凝土基面粗糙、凹凸不平，以及錨桿頭外露等對鋪設(shè)防水層質(zhì)量有很大影響。因此，防水層鋪設(shè)前必須對噴射混凝土基面進(jìn)行處理，處理要求及要點(diǎn)如下：
(1) 基面要求
a．噴射混凝土平整度要求：D／L≤1／6，拱頂D／L≤1／8，否則要進(jìn)行基面處理。噴射混凝土平整度要求詳見圖4。
圖中L為噴射混凝土相鄰兩凸面間的距離；D為噴射混凝土相鄰兩凸面間凹進(jìn)深度。
b．基面不得有鋼筋、凸出的管件等尖銳突出物，否則要進(jìn)行割除，并在割除部位用砂漿抹成圓曲面，以免防水層被扎破。
c．隧道斷面變化或轉(zhuǎn)彎的陰角應(yīng)抹成R≤5cm的圓弧。
d. 底板基面要求平整，無大的明顯凹凸起伏。
e．噴射混凝土強(qiáng)度要求達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。
f．防水層施工時(shí)基面不得有明水，如有明水應(yīng)采取封堵或引排措施。
(2)方法要點(diǎn)
a．有凸出鋼筋、鐵絲時(shí)，則應(yīng)按圖5所示施工順序處理。
b．當(dāng)有鋼管突出時(shí)，則應(yīng)按圖6所示順序處理。
c．當(dāng)金屬錨桿端部外漏較長時(shí)，則應(yīng)從螺帽開始留5mm切斷后，再用砂漿進(jìn)行覆蓋處理，詳見圖7所示。
2.4.2 防水板施工工藝
為了保證防水可靠和便于施工，先將土工布墊層用機(jī)械的方法鋪設(shè)在噴射混凝土基面上，然后用熱合方法將EVA膜粘貼在固定土工布墊層的塑料墊片上。從而使EVA膜無機(jī)械損傷。其施工順序?yàn)椋夯媲謇怼凉げ級|層施工→塑料墊片施工→EVA鋪設(shè)。
a．基面清理：要求符合上述標(biāo)準(zhǔn)。
b．土工布墊層施工：鋪設(shè)方法是在隧道拱頂縱中心線，使土工布墊層橫向中心線與噴射混凝土上的縱向中心線相重合，并從拱頂部開始向兩側(cè)下垂鋪設(shè)。用塑料脹管、木螺絲或射釘和塑料墊片將土工布固定在已達(dá)要求的噴射混凝土基面上。
c．塑料墊片施工：用塑料脹管和木螺絲將塑料墊片壓在土工布墊層上，間隔50cm到156cm梅花狀布施(拱頂50cm，邊墻100cm，底板150cm)。
d．EVA鋪設(shè)：首先剪卷材長度(要考慮搭接在底板上)；然后與土工布墊層一樣從拱頂部開始向兩側(cè)下垂鋪設(shè)，邊鋪邊熱熔焊接。鋪設(shè)時(shí)要注意與噴射混凝土凹凸不平相密貼，不得拉得過緊，一定要注意留搭接余量。EVA膜與墊片進(jìn)行熱合時(shí)，一般需要十余秒。
2.5 防水層破損的檢查與修補(bǔ)
(1)焊接質(zhì)量檢查
由于接縫為雙焊縫，利用中間留出的空腔做充氣檢查。方法是用5號注射針與壓力表相接，用打氣筒充氣。充氣時(shí)留出的空腔會鼓起來，當(dāng)壓力表達(dá)0.1~0.15MPa時(shí)，停止充氣。如果壓力表在lmin不下降，說明焊接質(zhì)量良好；否則，用肥皂水涂在焊縫上，找出漏氣之處，補(bǔ)焊，直到不漏氣為止。(2)在防水層施工過程中，由于種種原因，難免會發(fā)生防水層破損現(xiàn)象。防水層破損后，必須立即作出明顯的記號，以便逐個(gè)把破損處修補(bǔ)好。修補(bǔ)的具體要求：
a. 補(bǔ)不得過小，離破壞邊沿不得小于7cm。
b. 補(bǔ)丁要剪成圓形，不要有正方形、長方形及三角形等的尖角。
結(jié)論：防水板無釘鋪設(shè)和雙縫熱焊工藝效果良好，隧道防水層EVA防水板和土工布墊層匹配合理。經(jīng)幾年的觀察隧道未出滲漏水問題，工程實(shí)踐證明該方法是成功的。
