隧道施工用防水卷材及其搭接技术在施工中存在的问题与对策.doc

隧道施工用防水卷材及其搭接技术在施工中存在的问题与对策摘要：隧道、地下工程防排水是一个综合的、复杂的系统工程，与隧道地质、爆破、超欠挖、防水卷材选取与施工、盲管布设、注浆管预埋、钢筋网及砼施工、施工缝处理、排水管理等等都有着十分重要的关系。根据工程特点及使用要求，一般情况下，为确保防水可靠、不渗不漏，防排水工程施工的总的原则是，以防为主、多道设防、防排结合、刚柔相济、选材恰当、经济合理、因地制宜、综合整治。关键词：防水卷材的选用，搭接技术与问题的处理1. 产品质量及其物理性能方面存在的问题及其预防措施1.1 防水卷材产品质量要求及其控制要点对隧道工程施工用防水卷材，一般要求其防水板厚度以13mm、幅面宽度以23m，幅面长30m左右为宜；如为复合型防水卷材，不宜选择双面复合材料，且复合的土工布粘接牢固有弹性，重量在300g/m2及以上，自然厚度在2mm及以上；其四边还应保留100mm以上的防水板搭接带。为避免防水板质量厚度不匀或不易检测等情况，建议优先选用非复合型防水板；使用已经检测部门检测合格的防水板；目测是否存在严重的厚度不匀、透光性反差明显、破裂、漏洞、鼓凸、瘤出等缺陷，检查防水卷材的搭接带及防水板一面是否干净整洁，否则必须清洁和修补。对防水板外观检查时，应色泽均匀良好，表面光洁，手感厚度均匀等，并尽可能在天气晴朗的情况下进行。检查数量以按总卷数的35%确定，同时受检防水板按每10米一段进行厚度测量，凡是有不符合要求的情况，则加倍检测，如发现仍然有不符合要求的防水板则应作退货处理。防水板质量应满足有关标准或工程防水要求。目前市场上的防水卷材存在着很多的质量缺陷，难以找到纯粹的EVA、PVC、LDPE等等品质优良的防水板，这主要是一些乡镇小企业，为降低生产成本而添加一些填料，甚至使用劣质再生料进行生产的结果，这种防水板较硬易碎易降解并粉化，抗穿刺能力差，寿命也很短，易受侵蚀，所以硬度指标是防水板质量控制的第二个重点，但防水板的硬度指标，目前还没有相应的标准进行十分明确的限定，从现场实际检测及一些参考资料、专家意见等反映的情况来看，以邵氏硬度655HB左右比较适宜。1.2 防水卷材搭接方式的选择及其匹配性控制要点搭接技术是隧道防水层是否产生渗漏水的第二个控制要点，也是最关键的控制工序。因此，所选择使用的防水板还必须要考虑到目前的国内搭接技术水平及施工单位自身的实际技术能力。目前国内防水板的搭接主要还是胶粘剂冷粘和热合焊接两种连接工艺，但在一些工程中也在使用自粘类防水板。从对现场的实际检测情况来看，防水板之间的搭接应优先考虑热合焊接技术或防水板的自粘技术，如没有条件而只能采用胶粘剂冷粘法施工时，应首先选择防水板生产厂家提供或推荐的胶粘剂，并且该胶粘剂已经经过实验验证。确定是否已经验证的方法分两类：一是由防水板生产厂提供的防水板冷粘施工工艺及其相关检测报告、录像资料、图片等；二是和防水板供应商一起进行现场试验，并进行详细记录和抗剥离检测等。尽可能避免因施工单位各方面技术、设备能力不足，而选择的新型防水材料，从而为检测、施工等带来很大的困难，难以确保防水板及其搭接质量的控制，为防水层施工留下隐患。2. 防水卷材施工工艺方面的问题及其控制要点2.1 铺设前的防排水施工问题及其预防措施在开挖岩面与初期支护之间，应每隔一定间距环向设置加筋透水软管、止水条、止水带等防水止水材料，并在其外裹一层无纺土工布，在渗水部位设置多重透水管，将渗水汇流入边墙集水井，再由与其连接的排水管引至两侧排水沟，以确保在进行防水板铺设前没有水流、水滴或者冰棱冰柱等明水，在渗漏水严重地带还应采用防水混凝土施工。2.2 铺设前锚喷基面上存在的问题及其预防措施在防水板铺设施工前，必须首先检查并清除锚喷基面上残留的钢筋、锚杆头、尖锐岩石、凸出的管件等尖锐突出物，并确保两凸出物之间的深长比（即相邻两凸出物间的最大深度与两凸出物间的距离之比）保持在边墙时不大于1/6、拱部时不大于1/8的范围内，否则应用砂浆抹平；断面变化或直角形断面处亦应用砂浆抹成R5cm的圆弧面。如采用自粘卷材，基层还必须采用基层处理剂处理，对基面潮湿的基层还必须进行特殊处理。为确保防渗漏水，所有处理剂都应优先选用厂家推荐的产品并经过现场验证。2.3 防水卷材的挂钉安装方面存在的问题及其预防措施挂钉的布置安装以无钉方式为准，无钉铺设又分为两种方式：一种为木钉，一种为膨胀螺栓。木钉的无钉铺设方法为，在已确定安装木钉的锚喷基面上冲击钻孔，将木钉绑在防水板系绳上，用铁锤将系绳和木钉一起锤入钻孔中并使木钉外端面尽可能与基面齐平即可，该法的优点是能够确保锚喷基面的平整度，有效杜绝木钉对防水板的穿刺破坏，缺点是牢固性较差，木材浪费量大，施工较麻烦。膨胀螺栓的无钉铺设方法为，将膨胀螺栓置于钻孔中后，紧固螺栓，再将防水板系绳绑扎在膨胀螺栓上即可。该法的优点是操作简便，缺点是在已绑扎好系绳的膨胀螺栓上必须用补钉进行掩蔽，即在螺栓处有两层防水板，以减小膨胀螺栓可能造成的对防水板的破坏。无论采用哪一种无钉铺设方式，均要求木钉或螺杆长度在810cm、杆体直径在1cm以上时为佳。木钉或螺栓固定后，其杆体在锚喷基层上外露高度不得超过1cm。螺栓的安装要牢固稳定，不能松动脱落。2.4防水卷材挂置过程中存在的问题及其预防措施在基面处理、挂钉布置等工作结束后，将防水卷材在锚喷基面上挂系好，此时要注意将系绳绑扎牢靠，检查防水卷材能否与锚喷基层紧密密贴（防水板在纵、横向都要有一定的预留长度，以防水板的松驰度来保证防水板与锚喷基层紧密密贴）、预留搭接带宽度（两幅卷材的搭接宽度宜为1012cm）是否适宜等，否则必须进行调整。2.5 对防水卷材搭接带采用热合焊接方法时的问题及其预防措施将两幅卷材的搭接带按左下右上装入已调试好的土工膜焊接机的两胶轮间，使机身与母材边缘平行，合上压杆手柄，启动焊接机，焊接机即可按调试设定的速度和温度自行焊接。一般情况下，操作人员只需观察焊痕与母材边缘有无偏差，并及时作小范围内调整纠正即可。在焊接结束时，及时将压杆手柄压下，使上、下胶轮处于分离状态，以免时间过长而烧坏胶轮。由于环境温度及热惰性等方面的原因，在焊接过程中，如出现温度偏高或偏低，可在小范围内调整焊接机的行走速度来弥补温度的偏差。防水卷材的搭接除在两张卷材间正常的双层搭接外，在实际施工中还会出现三层甚至四层搭接的情况，方法是先将两张卷材热合焊接好以后，再将第三张与前已热合焊接好的卷材热合焊接即可；在四幅卷材的共同连接点还可能产生四层搭接的情况，产生四层搭接时，应分别将已两两热合焊接好以后的两幅卷材再进行热合焊接即可。施工中应尽量避免四层搭接，因为层数太多可能因为土工膜焊接机的焊接参数不适合而影响焊接质量，将防水卷材错位挂置可以避免四层搭接的产生。在施工中还会出现因试焊、取样、修补、加工补钉等多方面原因产生的防水卷材无专有搭接带的情况，如两幅卷材中只有一幅无专有搭接带时，其搭接和热合焊接同前面的作业方式一样，施工工艺不受影响。如两幅卷材均无专有搭接带时，处理方法是，根据两幅卷材的搭接情况，裁剪两块大小差不多的、与搭接处相匹配的卷材母材，用电热吹风将其防水板一面稍微熔融后压合（只要不脱落即可），然后将其作为补钉镶嵌在需搭接的两幅卷材中间，再用焊接机将其分别与两幅卷材热合焊接即可。这种补钉的两面均覆盖有土工布，与两幅卷材热合焊接的一面起搭接作用，另一面起土工布的作用，以达到防水板不被锚喷基层上的尖锐突出物顶破或刺破的目的。在有的位置还会出现因焊接机行走不能到位而导致的无法自行焊接的情况，这时可利用电热吹风加热熔融卷材搭接带后人工压合即可。但其中热风机功率、吹风扁嘴与防水板间的距离、吹风时间及对熔化点情况的目视观察，应通过实验（即抗剥离试验）来确定。对冷粘、自粘类搭接方式，基本上不存在上面的问题。但在搭接时需采用收边压轮二次压实，周边还必须以专用密封膏密封，以使防水板搭接良好无孔隙。但须注意防止灰尘、水等对自粘带产生污染，以免影响粘接效果。2.6 对防水卷材破损处的修补及其预防措施防水卷材的施工必须精心，对防水层的质量检查必须认真，在防水卷材铺设前后均应对防水板进行破损检查并及时修补。用于修补的补钉宜为圆形，且破损处离补钉的边缘应在7cm以上，除自粘外，修补时将补钉和待补位置紧贴好以后用电热吹风吹至相互熔融后压合即可，冷粘时胶粘剂的刷涂宽度不宜小于3cm。最好在补钉的空隙内充填一块较小的补钉，以防锚喷基面上的突出物穿过破损处而再次损坏补钉。2.7 防水卷材各关键工序施工控制要点LD图1：锚喷基面深长比测试示意图2.7.1 基面平整度指标控制锚喷基面平整度是确保防水板能起到防水效果的一个重要工序。根据现阶段防水卷材的伸缩性能及隧道锚喷基面的实际情况，锚喷基面必须符合一定的“深长比（D/L）指标”，即边墙D/L1/6，拱顶D/L1/8。检测方法如图1：其中：L喷射混凝土相邻两凸面间下凹的距离；D喷射混凝土相邻两凸面间下凹的深度。具体的检测用钢尺进行，测量精确至0.5cm。当L70cm时必须重新挂网进行喷射混凝土复喷；当L10cm时且每平方米不超过10个点时，可不预处理。对不符合深长比及相关要求的凹凸面（点），必须用砂浆抹成光滑的平面或R5cm的圆弧面。2.7.2 采用热合焊接技术时的焊接质量的控制土工膜焊接机的调试及其对防水板的试焊质量是确保防水板能否起到防水效果的一个关键工序。土工膜焊接机对防水卷材热合焊接的质量与工作时该机的焊接速度、温度设定、环境条件、材料类型等有非常直接的关系。一般情况下，在每次使用前应对其进行调试与试焊。2.7.2.1 焊接速度的设定与控制焊接速度是影响防水板热合焊接质量的两个最重要的因素。焊接速度的设定主要与土工膜焊接机性能有关，从对各种型号土工膜焊接机的爬行速度来看，一般都能达到4m/min的行走速度要求。但在实际使用过程中，爬行速度的设定不宜过快，这主要是过快的爬行速度就要求设定较高的熔合温度，不利于焊接质量和设备的使用寿命。一般情况下，根据施工组织及对EVA、PVC等高分子防水卷材的实际施工效果来看，采用的焊接行走速度为2m/min的中速是比较适宜的。2.7.2.2 温度的设定与控制焊接温度是影响防水板焊接质量的第二个最重要因素。不同的防水卷材，因其基材熔点的差异，热合焊接时所选择的熔接温度是有差异的。焊接温度的设定与土工膜焊接机自身的调控能力有关，试验表明温度的偏差要求控制在5的范围内。如以爬行速度为2m/min时，对EVA型防水卷材设定的温度一般为2505。对不了解基材熔点的情况下，一般先确定一个参考温度，然后从低到高调节温度并在裁剪成条形的试样上进行试焊，观察焊痕质量以确定所设定的温度是否合适。在确定好焊接温度后，应在正常工作情况下，焊接不少于2m的试样进行室内抗剥离试验，直到检测结果表明抗剥离强度合格时为止。每次在现场进行热合焊接施工时，都必须进行试焊观察。有的操作者常采用高温快速焊接法施工，经实验表明这是不可取的，存在的主要问题有两点：一是稍有疏忽则灼穿防水板；二是对焊缝抗剥离强度的统计分析表明，标准差偏大，焊接质量波动明显不稳定。2.7.2.3 环境条件对焊接质量的影响焊接速度和温度的匹配还与环境有关，如环境温度较高（不低于15）且空气流动不大时对已经确认的焊接速度和温度影响不太大；如环境温度较低，又有明显的气流运动时，应适当调高焊接温度或降低爬行速度。2.7.2.4 防水板材质对焊接质量的影响由于材质熔化温度不同，对土工膜焊接机温度的设定至关重要。很显然，熔点高所要求设定的焊接温度也较高。2.7.2.5 对焊接速度和温度的调试是否匹配的判断速度与温度的设定是否匹配，或者说对焊接质量优劣的判断可通过对焊痕的直接观察或通过抗剥离强度试验来确定。在试焊检测时可观察焊痕的熔合厚度及与母材是否存在明显的差异，如透明类材料，焊痕平整并带有透明的玻璃状则为合格；如焊痕不透明并呈白色状，则说明温度偏低或速度过快，需继续调试。对不透明材料的焊接质量检测也可通过观察其焊痕来确定。焊接时不宜将温度的设定过高，除不利于设备的维护等原因外，主要的是容易熔穿卷材。只有经确认焊接速度和温度已经匹配的情况下，才能对防水卷材进行正式的热合焊接施工。3. 对防水板的安全保护问题及其质量控制措施3.1 进场堆放不可将防水卷材在露天环境中堆放，否则必须覆盖以防日晒雨淋或其它意外损伤。堆放高度不宜高于1.5米，堆放时间不宜超过1年。对紫外线强烈的北方地区必须在室内堆放防水卷材。3.2 运输领用运载器具能确保防水板不被损伤，在施工现场绝不乱卸乱放，必须在指定地点堆放并及时进行标识。3.3 铺设施工首先应检查基面防排水是否适宜铺设防水板，钢筋头等尖锐突出物是否清除干净；在制作补丁时应将防水板裁剪整齐，减少焊接作业；严格按挂钉位置布孔钻眼，系绳应适当放松，不宜过紧，也不能过松；锚喷基面必须满足有关平整度或圆滑面的要求，即D/L值与R5cm等。对东部及南方等地下水发育十分丰富的山岭隧道等工程施工，建议防水板厚度还应提高至23mm，且铺设方案采用多层防水设计与施工，即先铺设一层低等级的复合防水板，再挂置优质防水板，然后再铺设一层低等级的复合防水板，且复合防水板与优质防水板之间建议优先使用自粘型材料。3.4焊接施工必须在试焊合格后才能进行正式焊接施工，以避免假焊；必须严格按要求进行现场抽检，以确保焊接质量，防止漏焊发生；加强防护，避免烧伤、灼伤防水板等；应注意以下几点：点焊：先预热焊枪4分钟左右，然后沿PVC防水板搭接边里侧进行点焊固定防水板。预焊：沿搭接边的里侧，从点焊的位置开始进行预焊约23cm宽，目的是为了防止终焊时热量损失。终焊：沿搭接边外侧，将剩下23cm的没有焊接的部分焊接密实，且沿着搭接边外缘有溶浆均匀溢出。3.5 后