关于《铁路隧道排水板》TBT3354的修订说明马伟斌之欧阳科创编.docx
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关于《铁路隧道排水板》TBT3354的修订说明马伟斌之欧阳科创编
关于《铁路隧道排水板》（TB/T3354-2014）的修订说明
时间：
2021.02.05
创作：
欧阳科
修订内容一：
2规范性引用文件
原条文表述：
GB/T9647-2003热塑性塑料管材环刚度测定（ISO9969：
1994，IDT）
条文修改为：
GB18173.1-2012高分子防水材料第1部分：
片材（JISA6008：
2002，MOD/ASTMD6134:
2007MOD）；GB/T1041-2008塑料压缩性能的测定（ISO604：
2002，IDT）
修订理由：
有关凸壳型排水板的抗压强度测定，本规范引用的测试方式不合适。
（1）原条文引用的抗压强度计算公式与GB/T9647-2003规范中相关内容不匹配。
（2）GB/T9647-2003有关环刚度的测试与凸壳排水板抗压强度的物理机制不相符。
（3）GB18173.1-2012中有关凸壳型排水板的抗压强度试验样品制备、试验方法及其计算公式均能合理表征凸壳型排水板的抗压性能测试。
修订内容二：
3.1分类
原条文表述：
铁路隧道排水板根据其结构型式可分为凸壳型排水板和毛细型排水板。
凸壳型排水板的材质采用高密度聚乙烯，代号为HDPE；毛细型排水板的材质采用聚氯乙烯，代号为PVC。
条文修改为：
铁路隧道排水板根据其结构型式可分为凸壳型排水板和毛细型排水板。
凸壳型排水板的材质采用聚乙烯（代号为PE）和乙烯、醋酸乙烯共聚物（代号为EVA）；毛细型排水板的材质采用聚氯乙烯（代号为PVC）。
修改理由：
聚乙烯包括高密度聚乙烯（HDPE）、低密度聚乙烯（LDPE）和线性低密度聚乙烯（LLDPE）。
与高密度聚乙烯相比，低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯可提高凸壳型排水板的柔韧性，便于现场铺设。
修订内容三：
4.1原材料
原条文表述：
4.1.2凸壳型排水板材质中碳黑含量宜为2%～3%。
条文修改为：
删除“4.1.2凸壳型排水板材质中碳黑含量宜为2%～3%。
”
修改理由：
排水板原材料中碳黑的作用是抗紫外线防老化，但是碳黑的加入会改变材料原色，导致使用再生料与原包料不易区分，排水板产品质量难以控制。
隧道内多为潮湿阴暗环境，紫外线十分微弱，完全可以忽略。
此外，排水板产品在储存和运输过程中可能遭受的紫外线老化可通过覆盖或包裹防紫外线护罩等措施解决。
修订内容四：
4.2外观形状、规格尺寸及偏差
原条文表述：
4.2.1凸壳型排水板纵向两侧边缘各15㎝范围内无凸壳，其余部位凸壳呈半球或圆台状，且成行成列、均匀分布。
毛细型排水板纵向两侧边缘各15㎝范围无开槽，其余部位为毛细集水槽排水通道。
条文修改为：
4.2.1凸壳型排水板纵向两侧边缘各20㎝范围内为搭接区，接缝方式采用“凸壳嵌扣+胶粘密封”，凸壳呈半球或圆台状，且呈梅花型均匀分布。
毛细型排水板纵向两侧边缘各15㎝范围无开槽，其余部位为毛细集水槽排水通道。
修改理由：
现有凸壳型排水板接头方式为热熔焊接，施工工艺复杂、施工效率低、焊接质量难以控制。
采用“凸壳嵌扣+胶粘密封”的接头方式，简化了施工工艺、提高了施工效率、实现了工厂标准化生产、保障了排水板接缝防水质量。
凸壳呈梅花型均匀分布能有效阻滞泥沙流失，分散衬砌背后水压力，保障排水板的排水效果。
原条文表述：
4.2.2凸壳型排水板的规格尺寸及偏差见表1，特殊规格由供需双方商定。
表1凸壳型排水板的规格尺寸及偏差
项目
宽度
厚度
凸壳间距
凸壳直径
凸壳高度
规格
≥1m
≤3m
1.0mm，1.2mm，1.5mm
20mm～30mm
8mm～16mm
10mm
平均偏差
——
≥0
±2mm
±1mm
±0.5mm
极限偏差
-2mm
-5%
—
—
±1mm
条文修改为：
4.2.2凸壳型排水板的规格尺寸及偏差见表1，特殊规格由供需双方商定。
表1凸壳型排水板的规格尺寸及偏差
项目
宽度
厚度
凸壳间距
凸壳直径
凸壳高度
规格
≥1m
≤3m
1.0mm，1.2mm
20mm～30mm
8mm～16mm
10mm~12mm
平均偏差
——
≥0
±2mm
±1mm
±0.5mm
极限偏差
-2mm
-5%
—
—
±1mm
修改理由：
凸壳高度与排水板厚度匹配，搭接部位凸壳高度增加2mm，利于排水板接缝部位嵌扣搭接。
修订内容五：
4.3外观质量
条文修改为：
增加“4.3.4凸壳型排水板外观颜色应为材料本色”。
修改理由：
再生料等不合格原料加入会改变材料本色，极大地降低排水板产品的使用性能，因而要防止生产过程中使用再生材料。
修订内容六：
4.4物理力学性能
原条文表述：
4.4.1凸壳型排水板物理力学性能应符合表3规定。
表3凸壳型排水板物理力学性能要求
序号
项目
指标要求
1
抗压强度（kPa）
≥80
2
拉伸强度（MPa）
≥10
3
断裂伸长率（％）
≥120
4
不透水性（0.3MPa/24h）
不透水
5
撕裂强度（kN/m）
≥70
6
低温弯折性（≤-35℃）
弯折无裂纹
7
加热伸缩量（mm）
延伸
≤2
收缩
≤6
8
热空气老化（80℃×168ｈ）
拉伸强度（MPa）
≥9
扯断伸长率（％）
≥110
9
耐碱性（饱和Ca（OH）2溶液×168ｈ）
拉伸强度（MPa）
≥9.5
扯断伸长率（％）
≥110
10
人工候化
拉伸强度保持率（%）
≥80
扯断伸长率保持率（％）
≥70
11
刺破强度（N）
板厚1.0mm
≥200
板厚1.2mm
≥300
板厚1.5mm
≥350
条文修改为：
4.4.1凸壳型排水板物理力学性能应符合表3规定。
表3凸壳型排水板物理力学性能要求
序号
项目
指标要求
1
抗压强度（kPa）
≥140
2
拉伸强度（MPa）
≥12
3
断裂伸长率（％）
≥400
4
不透水性（0.3MPa/24h）
不透水
5
撕裂强度（kN/m）
≥70
6
低温弯折性（≤-35℃）
弯折无裂纹
7
加热伸缩量（mm）
延伸
≤2
收缩
≤6
8
热空气老化（80℃×168ｈ）
拉伸强度（MPa）
≥9
扯断伸长率（％）
≥110
9
耐碱性（饱和Ca（OH）2溶液×168ｈ）
拉伸强度（MPa）
≥9.5
扯断伸长率（％）
≥110
10
人工候化
拉伸强度保持率（%）
≥80
扯断伸长率保持率（％）
≥70
11
刺破强度（N）
板厚1.0mm
≥200
板厚1.2mm
≥300
板厚1.5mm
≥350
修改理由：
提高凸壳型排水板抗压强度，防止二次衬砌混凝土浇筑过程中挤扁或压溃凸壳，导致排水板排水能力降低甚至丧失。
提高凸壳型排水板拉伸强度和断裂伸长率，能提高凸壳型排水板的抗变形能力及柔韧性，增强凸壳排水板与隧道不平整初支表面的密贴程度。
修订内容七：
原条文表述：
4.4.3凸壳型排水板通水量不小于850㎝3/（m·s）；毛细型排水板通水量不小于100㎝3/（m·s）。
条文修改为：
“4.4.3毛细型排水板通水量不小于100㎝3/（m·s）。
”
修改理由：
凸壳型排水板的作用之一是具有全断面排水功能，可将隧道衬砌背后的地下水汇集至纵向设置的排水盲管（沟）之中，可全面替代传统的环向排水盲管设置。
（1）现行规范中关于环向盲管的要求和规定
现行《铁路隧道设计规范》（TB10003-2005）中关于环向盲管的设置规定如下：
根据工程地质和水文地质条件，应在衬砌外设环向盲管；环向盲管应沿隧道、坑道的周边固定于围岩或初期支护表面，并与纵向盲管（沟）连接；环向盲管纵向设置间距宜为5～10m，当水量较大时，可在水量较大处增设1～2道；环向盲管与混凝土衬砌接触部位应作隔浆层，如外裹无纺布等，其管径应根据围岩渗漏水量的大小确定。
工程设计中实际应用的环向盲管管径为50mm，设置间距为10m。
（2）凸壳型排水板通水能力计算
凸壳型排水板结构参见图1。
a）半球状b）圆台状
图1凸壳型排水板结构示意图
凸壳型排水板排水通道参见图2。
图2凸壳型排水板排水通道结构示意图
凸壳型排水板通水能力按下式计算：
（1）
式中：
D——凸壳型排水板通水能力等效排水管径，mm；
D0——凸壳型排水板单个排水通道通水能力等效排水管径，mm；
L——凸壳型排水板凸壳间距，20mm～30mm；
H——凸壳型排水板凸壳高度，10mm；
B——凸壳型排水板厚度，1.0、1.2或1.5mm；
——80kPa压力作用下，凸壳型排水板允许的最大压缩变形率，取0.03；
R——半球状凸壳型排水板球壳半径，4mm～8mm；
n——设置间距宜为10m范围内凸壳排水板排水通道个数。
以半球状凸壳型排水板为例，按式
（1）计算几种常用规格的凸壳型排水板通水能力等效管径见表1。
表1凸壳型排水板通水能力等效管径计算结果
厚度
B（mm）
凸壳间距L（mm）
凸壳高度H（mm）
球壳半径R（mm）
盲管间距L0（m）
等效管径D（mm）
1
20
10
8
10
217.3
1
25
10
8
10
245.0
1
30
10
8
10
261.8
1.2
20
10
7.6
10
225.8
1.2
25
10
7.6
10
250.1
1.2
30
10
7.6
10
265.0
1.5
20
10
7
10
236.7
1.5
25
10
7
10
256.6
1.5
30
10
7
10
269.0
由表1可以看出：
半球状凸壳型排水板通水能力等效管径随凸壳间距的增大而增大。
三种厚度的半球状凸壳型排水板通水能力等效管径在210mm～270mm之间。
（3）凸壳型排水板通水能力主要影响因素及其功效控制措施
凸壳型排水板通水能力的功效控制措施是通过提高凸壳型排水板的抗压强度，进而确保排水板排水通道的有效面积及其通水能力。
由式
（1）可以看出，对于选定规格的凸壳型排水板，影响其通水能力等效管径的主要因素是
，即80kPa压力作用下凸壳型排水板允许的最大压缩变形率，也就是凸壳型排水板抵抗隧道二次衬砌浇筑混凝土挤压的变形能力。
若凸壳型排水板抗压强度高，则挤压变形小，排水通道的净高大，排水通道有效面积大，通水能力等效管径大，反之则小。
综上所述，由于半球状凸壳型排水板通水能力等效管径在210mm～270mm之间，为工程设计中实际应用的环向盲管管径的4～6倍，其等效排水能力是同区段环向盲管排水能力的16~36倍，远大于现有环向盲管的通水能力。
因此，可通过规定凸壳型排水板的规格尺寸及抗压强度，进而可确保其过水能力。
此外，凸壳型排水板通水量检测方法、评判指标等目前尚无国标可循。
因此，建议删除4.4.3中“凸壳型排水板通水量不小于850㎝3/（m·s）”的内容。
修订内容八：
增加“4.4.4凸壳型排水板接缝剪切强度应不低于母材拉伸强度的80%。
”
修改理由：
提出排水板接头质量的控制目标，保障排水板接头施工质量，确保排水板接头的防水和排水功能。
修订内容九：
5.2物理力学性能检验
原条文表述：
5.2.1表5凸壳型排水板试样形状与数量
序号
项目
试样形状及尺寸
数量
纵向
横向
1
抗压强度
单个凸壳体
10
条文修改为：
5.2.1表5凸壳型排水板试样形状与数量
序号
项目
试样形状及尺寸
数量
1
抗压强度
正方形块体
含4个完整凸壳体
11
接缝剪切强度
长方形，长300mm，宽度方向包含3排完整凸壳体
——
修改理由：
有关抗压强度，依据GB18173.1-2012中图4和表11中有关异性片材抗压强度试验中试样形状和数量的有关规定。
有关接缝剪切强度，GB/T328.23-2007中有关规定。
修订内容十：
原条文表述：
5.2.3抗压强度检验应按GB/T9647-2003进行。
条文修改为：
5.2.3抗压强度检验按GB18173.1-2012中6.3.14条款进行。
试验速度为2mm/min。
按图4和表11裁取所需试样，试样上下垫有（100×100）mm，大于10mm的钢板，将试样放在夹具中心，不得歪扭。
启动试验机，压缩试样至壳体高度的50%，记录最大压力值，并观察有无破损。
试样强度按下式计算，精确到1kPa。
式中：
σ——试样的抗压强度，单位为千帕（kPa）；
P——最大压力值，单位为牛顿（N）；
F——试样的原始面积，单位为平方毫米（mm2）。
修改理由：
原检验方法不合适，应按GB18173.1-2012中6.3.14条款进行。
修订内容十一：
增加“5.2.12接缝剪切性能检验按GB/T528-2009规定进行，拉伸速率均为（250±50）mm/min，横向各测试5个试样，取平均值。
其中，凸壳型排水板接缝剪切试验夹具间距离为200mm，夹具应保证夹持试样时能紧扣试样上、下两端分布的凸壳，并保持试样平整。
”
修改理由：
明确接缝剪切试验依托规范，具体试验要求等。
时间：
2021.02.05
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