隧道复合防水板铺设施工工法.docx
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隧道复合防水板铺设施工工法
隧道复合防水板铺设施工工法
1、前言
隧道工程作为典型的地下工程，在其施工及运营期间，渗漏水以多种形式表现出来，对隧道支护结构产生极大的危害。
如果渗漏水不能及时、有效地排出，一旦渗漏到二衬中，对二衬混凝土及钢筋会造成严重的腐蚀，这将影响衬砌整体的强度和耐久性，从而大大缩短隧道工程的使用寿命。
XX至淅川高速公路LXTJ-7标XX隧道工程地质以Ⅳ、Ⅴ级围岩为主，属较软、较破碎、中～厚层状结构围岩，层间结合较差，降雨时有潮湿或点滴状出水现象，局部呈淋雨状，围岩易坍塌，处理不当会出现较大的坍塌，因此做好隧道防、排水施工成为保证XX隧道施工及运营安全的重中之重。
桥梁公司LXTJ-7标项目经理部技术人员从XX隧道工程地质和隧道防水要求的实际出发，结合以往隧道施工经验，选取典型区段进行隧道防水板铺设试验段施工，经过一系列改进和提炼工作，最终总结形成了采用350g/m2的无纺土工布+1.2mm厚EVA防水卷材的复合防水板铺设施工工法，并将此工法推广用于整个XX隧道防水板的施工，从而使得该隧道工程防水效果得到了很好的保证。
2、工法特点
2.1施工工艺简单，可操作性好，可修补性强；施工过程中无明火、无烟、无有毒气体产生，对施工环境要求低。
2.2防水板采用电热压焊器和自动双缝爬行式热合器焊接，焊缝连接效果好、强度高、防水效果好。
2.3分层“试铺定位”来确定锚钉的位置，能较准确地预留防水板松弛量，防止出现因松弛量预留不准确而造成浪费防水板或拉断吊带重铺防水板，有利于防水板铺设质量的保证。
3、适用范围
本工法适用于采用350g/m2的无纺土工布+1.2mm厚EVA防水卷材做复合防水板的公路、铁路隧道以及水工、军工、矿工等各种地下工程的防水施工，尤其适用于大断面隧道防水板的铺设。
4、工艺原理
4.1通过在基面上预铺无纺土工布保护层，防止防水板与基面的直接接触，保护防水板在二衬混凝土压力作用下不被破坏。
4.2通过在无纺土工布上预设塑料固定垫圈，利用电热压合技术，使防水板与塑料垫圈粘合，达到无钉铺设的效果，保证防水板的完整性。
4.3通过热风焊接的方法将防水板融化粘合，连接成一个密闭整体，使结构物与外界环境分开，达到防水的效果。
5、施工工艺流程及操作要点
5.1施工工艺流程
防水板铺设包括铺设准备、铺设无纺布、试铺防水板定位、固定防水板、焊接防水板搭接缝等环节，其工艺流程如图5.1-1所示：
图5.1-1防水板施工工艺流程图
5.1.1铺设准备工作
1.洞外准备
1）洞外检查防水板及无纺土工布材料质量，不合格产品不得用于防水板的铺设。
2）对检查合格的防水板，用特种铅笔或记号笔画出焊接线及拱顶分中线。
3）按每循环设计长度分拱顶和边墙两段截取，对称卷起备用。
2.洞内准备
1）铺设防水板的专用台车就位。
2）土工布和防水板放在台车的卷盘上。
3）在铺设防水板之前对基面（初期支护表面）的渗漏水、外漏的突出物及表面凹凸不平进行检查处理。
凹坑深宽比控制在1:
10以内；深宽比大于1:
10的凹坑采用水泥砂浆找平处理，凹坑太大处要抹平补喷混凝土，确保喷射混凝上表面平整，无尖锐棱角。
4）渗漏水的处理采用注浆堵水或排水盲管将水引入侧沟，保持基面无明显渗漏水。
5）钢筋网等凸出部分，先切断后用锤铆平，然后用水泥砂浆抹平（图5.1-2）。
图5.1-2钢筋网凸出部分处理示意图
6）有凸出的管道时，先切断、铆平后再用砂浆抹平（图5.1-3）。
图5.1-3管道凸出部分处理示意图
7）锚杆有凸出部位时，螺头顶预留5mm切断后，然后盖塑料帽处理（图5.1-4）。
图5.1-4锚杆凸出部分处理示意图
8）铺设基面标出拱顶线，画出每一环隧道中线及垂直隧道中线的横断面线。
5.1.2铺设无纺土工布
1.铺设无纺土工布时先在隧道拱顶部位标出纵向中线，并根据基面凹凸情况留足富余量，由拱部向两侧边墙铺设。
2.将350g/m2无纺土工布用塑料垫圈固定在基面（图5.1-5）上，然后用射钉枪射水泥钉锚固，水泥钉长度不得小于50mm，固定点布设拱顶平均3～4点/m2、边墙2～3点/m2，呈梅花形排列（图5.1-6），基面凹凸较大处应增加固定点，使无纺布与基面密贴（图5.1-7）。
图5.1-5热熔型垫圈固定无纺土工布示意图
图5.1-61.2mm厚EVA防水板铺设展开图
图5.1-7固定点防水板铺设示意图
3.无纺土工布接缝搭接宽度不小于5cm。
4.无纺土工布铺设松紧适度，使之能紧贴在喷射混凝土表面，不致因过紧被撕裂或过松使无纺土工布褶皱堆积形成人为蓄水点。
5.1.3
试铺防水板
为了更好地确定防水板的预留量、准确定位锚钉的位置，使防水板能够和无纺土工布贴合紧密，保证防水板的铺设质量又不致浪费严重，在固定防水板之前对其精确放样，弹出标准线，进行分层“试铺定位”，并用冲击电钻钻定位孔，待确定无误后方可固定防水板。
5.1.4固定防水板
防水板用电热压焊器进行铺设焊接，铺设工作在台车和简易台架上进行，对压焊器不宜焊接的部位采用手持焊枪焊接，并保持质量。
1.防水板铺设采用无钉铺设工艺，按照从下向上的顺序铺设，松紧适度并留有余量（实铺长度与弧度的比值为10:
8），使之能与无纺布充分接合并紧贴在混凝土表面，检查时保证防水板全部面积均能抵到围岩。
2.在铺设好的无纺布上用电热压焊器对防水板进行加热，使其焊接在固定无纺布的专用热熔垫圈上。
3.焊接前先除尽防水板表面的尘灰再焊接，两幅防水板的搭接宽度不应小于10cm，分段铺设的防水板边缘部位应预留至少20cm的搭接余量，并对预留部位进行有效防护。
防水板搭接缝与变形缝、施工缝等防水薄弱环节错开不小于50cm的距离。
4.环向铺设时，先拱后墙，下部防水板应压住上部防水板。
5.对防水板有破损的地方予以及时修补。
先取一小块防水板，除尽两防水板上的灰尘后，将其置于破损处，然后用电热压焊器焊接，小补丁上再焊接大补丁。
5.1.5防水板搭接缝焊接
1.防水板搭接缝采用自动双缝爬行式热合器按照预定的温度、速度焊接，细部处理或修补采用手持焊枪，单一条焊缝的有效焊缝宽度不小于1.5cm，焊接严密，不得焊焦焊穿。
2.防水板之间粘接结合部位采用针式防水板焊缝气密性检测仪进行检测，检查方法是将5号注射针与压力表相连接，用打气筒进行充气，当压力表达到0.25MPa时停止充气，保持15分钟，压力下降在10%以内，说明焊缝合格；如压力下降过快说明有渗漏，用肥皂水涂在焊缝上，有气泡的地方用手动热熔器焊接修补再次检测，直到完全不漏气为止，充气检测的长度不宜大于40m（见图5.1-8）。
图5.1-8防水板搭接缝焊接示意图
3.多层防水板焊接时，搭接部位的焊缝必须错开，不得有三层以上的接缝重叠（图5.1-9）。
图5.1-9防水板搭接示意图
4.为减少在洞内的焊接量，先将防水板在洞外地面连接成6m宽的整幅，再拿到洞内铺挂；洞内焊接时，先将两幅防水板铺挂定位，端头各留20cm，由一人在焊机前方约50cm处将两端防水板扶正，另一人手握焊机，将焊机保持在离基面5-10cm的空中，以试调好的恒定速度向前行走，中途不能停顿，整条焊缝的焊接应一气呵成。
5.2操作要点
（1）防水板表面平顺、无褶皱、无气泡、无破损等现象。
（2）当基面轮廓凹凸不平时，预留足够的松散系数，使其留有余地，并在断面变化处增加悬挂点，保证缓冲层与喷射混凝土面密贴。
（3）防水板搭接焊缝温度控制在200～270℃为宜，并保持适当的温度即控制在0.1～0.15m/min范围内。
太快焊缝不牢固，太慢焊缝易焊穿、烤焦。
（4）焊缝若有漏焊、假焊应予补焊；若有烤焦、焊穿处以及外露的固定点，必须用塑料片焊接覆盖。
（5）焊接钢筋时在其周围用石棉水泥板进行遮挡，以免溅出的火花烧坏防水板；浇筑二衬混凝土时输送管不得直接对着防水板，避免混凝土冲击防水板引起放水板下滑，必要时在混凝土输送泵出口处设置防护板。
6、材料与设备
6.1材料要求
6.1.1土工布要具有良好的导水性；具有适应初期支护由于荷载或温度变化引起的变形能力；具有良好的稳定性和耐久性，能抵抗地下水或混凝土水、水泥砂浆析出水的侵蚀。
6.1.2防水板要选用EVA高分子材料，在规格确定的长度内不允许有接头；在不影响使用的条件下，防水板板凹痕深度不得超过厚度的5%。
表6.1-1塑料防水板主要物理性能
项目
拉伸强度
（MPa）
断裂延伸率
（%）
热处理时变化率
（%）
低温弯折性
抗渗性
指标
≥16
≥550
＜2
≤35
0.3Mpa，30min不透水
6.1.3热塑性PVC垫片应采用与防水板相容的材质。
6.2设备配置
结合正常施工需要，单个作业面施工时，主要设备配置及劳动力组织如下：
表6.2-1每个工作面防水板施工设备配置表
序号
机具
规格型号
数量
用途
1
防水板台车
1
铺设防水板
2
射钉枪
可调节火力
4
打入钢钉
3
简易台架
自制
2
基面处理、铺设防水板
4
自动双缝爬行热合器
4
焊接防水板
5
电热压焊器
4
焊接防水板
6
冲击电钻
4
钻定孔位
7
焊缝气密性检测仪
针式
1
检测防水板焊缝焊接质量
7、质量控制
本工法严格按照《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011）、《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2004）、《公路隧道施工技术规范》（JTGF60-2009）、《公路隧道施工技术细则》（JTGTF60-2009）以及《公路交通安全设施设计规范》（JTGD81-2006）等技术规范、标准进行防水板施工质量控制。
7.1主控项目
7.1.11.2mmEVA防水卷材、350g/m2无纺土工布的材质、性能和规格必须符合设计要求。
7.1.2防水板按设计要求进行双焊缝焊接，焊接应牢固，不得有渗漏，每一单焊缝的宽度不小于15mm。
7.1.3防水板铺设范围及铺挂方式要符合设计要求。
铺设时防水板应留有一定的余量，挂吊点设置的数量应合理。
环向铺设时先拱后墙，下部防水板应压住上部防水板。
7.1.4铺设防水板的基层要平整、无尖锐物体。
基层平整度应符合D/L≤1/6的规定。
其中：
D为初期支护基层相邻两凸面凹进去的深度；L为初期支护基层相邻两凸面之间的距离。
检验数量：
沿隧道长度每10m检查10处。
检验方法：
尺量。
7.1.5防水板焊缝无漏焊、假焊、焊焦、焊穿等现象。
检验数量：
全部检查。
检验方法：
观察。
7.2一般项目
7.2.1铺设防水板的基面要坚实、平整。
圆顺，无漏水现象；阴阳角处应做成圆弧形。
7.2.2防水板的铺设要与基层固定牢固，不得有绷紧和破损现象。
检验数量：
全部检查。
检验方法：
观察。
7.2.3防水板的搭接宽度不应小于15cm，允许偏差为-10mm。
7.2.4防水板搭接缝与施工缝错开距离不小于50cm，允许偏差为-5cm。
检查数量：
全部检查。
检查方法：
观察和尺量。
8、安全措施
8.1为保证施工安全，防水板铺挂前的清顶工作和铺挂工作现场设有专人统一指挥，并设一名专职安全员负责现场的安全工作，坚持班前进行安全教育制度。
8.2防水板的临时存放点设置消防器材及防火安全警示标志，并有专人负责看管和发放。
8.3防水板铺设地段配备有足够数量的消防器材。
8.4施工防水板时严禁吸烟，钢筋焊接作业时，设置临时阻燃挡板防止机械损伤和电火花灼伤防水板。
8.5防水板作业面的照明灯具严禁烘烤防水板。
8.6防水板安装台车满铺垫板并加焊钢筋固定，以防杂物掉落伤人。
9、环保措施
9.1在防水板铺设前做好洞内的通风工作，及时排出焊接烟尘等有害气体。
9.2焊接施工的工作人员，均穿戴防护工作服和防毒面具。
9.3生产中的废弃物及时处理，运到当地环保部门指定的地点弃置。
10、效益分析
XX隧道防水板采用专用双缝热焊机配合电热压合技术进行焊接施工，施工工艺简单，EVA防水卷材和无纺土工布贴合紧密，防水板焊缝连接效果佳，热熔结合强度高，起到了良好的防水效果。
在防水板固定之前先进行精确放样和试铺定位，这样既保证了铺设效果又避免了防水板的浪费，同时因防水板铺设一次成型效果好，避免了返工和窝工现象的产生，经过综合对比分析，此工法节省工期25%，节省成本35%，经济效益明显。
11、应用实例
XX隧道所在地位于XX省XX市XX县XX镇。
隧道左线起讫桩号：
ZK33+835-ZK34+290,长455米，最大埋深约84m；右线起讫桩号：
YK33+810-YK34+290,长480米，最大埋深约84m。
隧址为冲沟斜坡地形，起伏变化较大，地形相对较缓，为浅切割构造剥蚀低山地貌。
隧道位于低山斜坡下部，地面标高在765～850m之间，相对高差约85m。
左隧道Ⅲ级围岩占隧道长度的33%，Ⅳ级围岩占42%，Ⅴ级围岩占25%；右隧道Ⅲ级围岩占隧道长度的32%，Ⅵ级围岩占30%，Ⅴ级围岩占38%，隧道围岩进出口段为岩体破碎体，降雨期间会出现漏水滴水现象，局部存在淋雨状现象。
隧道出口仰坡整体稳定性相对较差，进口仰坡整体稳定性相对较好，出口崩坡积覆盖土层开挖后有可能产生小型滑塌。
结合隧道衬砌结构受力特性以及工程造价等因素，通过综合比选设计的本隧道工程建筑限界及内轮廓方案如表11.1所示：
表11-1隧道建筑限界及内轮廓一览表
项目
净宽（m）
净高（m）
行车道（m）
侧向宽度（m）
检修道（m）
内轮廓
主洞
10.25
5.0
3.75×2
0.5+0.75
0.75+0.75
单心圆
隧道明洞防排水采用土工布（350g/m2）+1.2mm厚EVA防水卷材+2cm厚M20水泥砂浆+50cm厚粘土隔水保护层防水；明洞衬砌基础两侧纵向排水管与横向引水管相连，将明洞衬砌背后水引入隧道路面下盲沟排走；明洞顶回填土体表层设一层粘土隔水层以防地面径流下渗，并在回填地表坡度的作用下流入洞顶排水沟排走。
在结构构造防水方面，采用中埋止水带和膨胀止水胶于明洞施工缝、变形缝处布设，同时结构采用防水混凝土以形成完善的明洞防排水体系。
隧道暗洞防排水采用1.2mm后EVA防水卷材和350g/m2无纺土工布、环向排水管、纵向排水管、横向引水管与隧道路面下纵向盲沟相连；施工中保证结构接缝的施工质量。
沿隧道纵向设置检查井以方便定期疏导检查纵向盲沟。
路面水单独通过边沟排出，在洞外净化处理后排放。
本工法在XX隧道防水板铺设过程中的的实践、总结和提炼，极大地提高了我标段隧道防水板的铺设及焊接质量，1.2mm厚EVA防水卷材+350g/m2无纺土工布复合防水板的铺设在本工法指导下充分体现了其在隧道施工中第一道防水的作用，XX隧道整体施工安全和质量由此得到很好的保障；同时在工法中通过采用防水板试铺定位等技术大大提高了防水板铺设效率和一次成型质量，节省了人工费和材料成本。
凭借其稳定可靠的施工质量和可观的经济效益，本工法在XX隧道防水板施工过程中得到了很好的推广应用。
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