1 问题的提出
与其他地下工程一样,市政工程隧道在施工期间和建成后,一直受着地下水的影响,特别是建成后的隧道,更是处于地下水包围之中。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,对安全行车以至衬砌结构的稳定构成威胁。例如,辽宁八盘岭隧道,密江隧道都是在建成后不久,隧道内便出现大量渗漏,春、夏、秋三季隧道变成了水帘洞,冬季洞内则变成了冰湖。由于反复冻融,造成衬砌结构开裂,为了不使结构遭受进一步破坏,防止隧道的大量渗漏,两隧道均不得不提前大修,在原衬砌内部复衬层混凝土。虽然这一措施暂时使问题得以解决,但隧道断面减小、限界受侵,影响行车。据统计,目前国内市政工程隧道绝大部分都存在着不同程度的渗漏问题,渗漏部位遍及隧道全周。鉴于此,我们在隧道中进行了专题研究,积累了大量成功经验,下面就其隧道复合衬砌防水层施工技术作一介绍。
2 防水层方案比较及施工工艺
2.1 防水层方案比较
在复合式衬砌中,设置防水层是当今国内市政工程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,笔者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。尺寸为0.8×2100mm,400g/m2的土工布。
根据防水板固定方法不同,可分为有钉铺设和无钉铺设;根据防水板拼接方法不同,可分为冷粘和热焊法。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。
2.2 防水层施工工艺
防水层由EVA防水板和土工布垫层组成。铺设时,先铺设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。
待缓冲层土工布铺设结束,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。
2.3 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。
2.4 防水层施工工艺
2.4.1 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/L1/6,拱顶D/L1/8,否则要进行基面处理。
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R5cm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