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行了施工技術(shù)研究，經(jīng)過反復(fù)試驗，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，當水壓較大，防水工程質(zhì)量欠佳時，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，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，我們在隧道中進行了專題研究，積累了大量成功經(jīng)驗，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、價格等指標的綜合考慮，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)工藝改進途徑之一是降低塑料墊片的熔點。由于塑料墊片和防水板為同質(zhì)材料，固定防水板時，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)，為了使墊片表面進入熔融狀態(tài)，防水板常被“過熱”，導(dǎo)致局部強度下降，有時還被撕裂。如果墊片的熔點稍低于防水板，則加熱過程中，防水板與墊片表面的溫度雖不同，但兩者可同時進入熔融狀態(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“補丁：’較熱焊法打“補丁”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“補丁”也熱焊，或防水板接縫冷粘則“補丁”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，接縫時用熱焊法，而打“補丁”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，先鋪設(shè)土工布在初期支護的噴射混凝土上，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。接縫焊接是否嚴密是隧道防水的關(guān)鍵。在試驗研究中，廣泛調(diào)查了塑料板(膜)接縫焊接設(shè)備。經(jīng)過試驗選用國產(chǎn)自動爬行熱合機；焊縫嚴密性與國外生產(chǎn)的同類設(shè)備所焊接縫相同。該機由微型直流電機驅(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，經(jīng)膠帶傳動進行壓合，使兩層防水板牢固地熔為一體。其工作原理如圖3所示。
用熱合機焊接防水板時，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行處理，處理要求及要點如下：
(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．噴射混凝土強度要求達到設(shè)計強度。
f．防水層施工時基面不得有明水，如有明水應(yīng)采取封堵或引排措施。
(2)方法要點
a．有凸出鋼筋、鐵絲時，則應(yīng)按圖5所示施工順序處理。
b．當有鋼管突出時，則應(yīng)按圖6所示順序處理。
c．當金屬錨桿端部外漏較長時，則應(yīng)從螺帽開始留5mm切斷后，再用砂漿進行覆蓋處理，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膜無機械損傷。其施工順序為：基面清理→土工布墊層施工→塑料墊片施工→EVA鋪設(shè)。
a．基面清理：要求符合上述標準。
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膜與墊片進行熱合時，一般需要十余秒。
2.5 防水層破損的檢查與修補
(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。充氣時留出的空腔會鼓起來，當壓力表達0.1~0.15MPa時，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，以便逐個把破損處修補好。修補的具體要求：
a. 補不得過小，離破壞邊沿不得小于7cm。
b. 補丁要剪成圓形，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，工程實踐證明該方法是成功的。
關(guān)鍵詞 復(fù)合式襯砌 防水層 實施方法
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，當水壓較大，防水工程質(zhì)量欠佳時，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，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，我們在隧道中進行了專題研究，積累了大量成功經(jīng)驗，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、價格等指標的綜合考慮，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)工藝改進途徑之一是降低塑料墊片的熔點。由于塑料墊片和防水板為同質(zhì)材料，固定防水板時，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)，為了使墊片表面進入熔融狀態(tài)，防水板常被“過熱”，導(dǎo)致局部強度下降，有時還被撕裂。如果墊片的熔點稍低于防水板，則加熱過程中，防水板與墊片表面的溫度雖不同，但兩者可同時進入熔融狀態(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“補丁：’較熱焊法打“補丁”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“補丁”也熱焊，或防水板接縫冷粘則“補丁”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，接縫時用熱焊法，而打“補丁”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，先鋪設(shè)土工布在初期支護的噴射混凝土上，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。接縫焊接是否嚴密是隧道防水的關(guān)鍵。在試驗研究中，廣泛調(diào)查了塑料板(膜)接縫焊接設(shè)備。經(jīng)過試驗選用國產(chǎn)自動爬行熱合機；焊縫嚴密性與國外生產(chǎn)的同類設(shè)備所焊接縫相同。該機由微型直流電機驅(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，經(jīng)膠帶傳動進行壓合，使兩層防水板牢固地熔為一體。其工作原理如圖3所示。
用熱合機焊接防水板時，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行處理，處理要求及要點如下：
(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．噴射混凝土強度要求達到設(shè)計強度。
f．防水層施工時基面不得有明水，如有明水應(yīng)采取封堵或引排措施。
(2)方法要點
a．有凸出鋼筋、鐵絲時，則應(yīng)按圖5所示施工順序處理。
b．當有鋼管突出時，則應(yīng)按圖6所示順序處理。
c．當金屬錨桿端部外漏較長時，則應(yīng)從螺帽開始留5mm切斷后，再用砂漿進行覆蓋處理，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膜無機械損傷。其施工順序為：基面清理→土工布墊層施工→塑料墊片施工→EVA鋪設(shè)。
a．基面清理：要求符合上述標準。
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膜與墊片進行熱合時，一般需要十余秒。
2.5 防水層破損的檢查與修補
(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。充氣時留出的空腔會鼓起來，當壓力表達0.1~0.15MPa時，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，以便逐個把破損處修補好。修補的具體要求：
a. 補不得過小，離破壞邊沿不得小于7cm。
b. 補丁要剪成圓形，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，工程實踐證明該方法是成功的。