隧道防水层施工工艺和质量检测关键技术

2015-10-31李奇隆

建材与装饰 2015年26期

关键词：防水层铺设施工工艺

李奇隆

（贵州建工监理咨询有限公司贵州贵阳　550000）

隧道防水层施工工艺和质量检测关键技术

李奇隆

（贵州建工监理咨询有限公司贵州贵阳550000）

伴随着经济飞速发展，我国逐渐加大基础建设投入，尤其是山区的道路修建工程中，隧道的修建不可避免。本文就隧道的防水施工进行了探讨，简析防水层施工工艺以及基本的质量检测技术，为实际工程应用提供参考。

隧道；防水层施工；质量检测

引言

我国隧道在建设过程中，渗漏水是较为普遍的问题，虽然隧道防水技术已经得到改善和提升，但是在实际施工中依然存在一定的技术问题。可见，完善隧道防水层的施工技术是当前急需解决的问题。另外，目前对隧道防水层施工质量进行的检测，往往在工程结束后实施，渗漏水弥补较为困难，同时对隧道产生较大破坏，造成巨大经济损失。为避免出现上述问题，需要建立和完善的隧道施工质量控制和检测技术，对工程中各阶段质量进行检测、评价和管理，使隧道防水施工质量具得到提高，又确保隧道建成后渗漏水问题得到保障。

1　隧道防水层施工工艺要点

防水层的施工主要包括喷射混凝土面的检查与处理、铺设准备、板固定以及焊接试验检查等多个环节，其工艺流程如图1所示。

图1　隧道防水层施工工艺流程图

1.1明确隧道防水施工重要性

隧道防水施工极其重要，例如对于一些沿海城市，其隧道挖掘一般低于水线，而基本隧道围岩则处于基岩以上，沿海城市部分含水层的地下水丰富，这种情况就会妨碍隧道的混凝土施工质量，影响隧道工程。就目前来说，浇注混凝土的强度以及隧道间隙的要求和其他质量控制较为成熟，但是防水工程的质量在一定程度上，难以达到预期的设计效果。鉴于此种原因，隧道结构的防水施工质量的情况直接影响到隧道建设的使用安全。

1.2基面处理工艺

在防水板铺设施工前，应对基面（初期支护表面）进行锤击检查，判断有无掉块的可能，并割除外露在初期支护表面的锚杆头、钢筋头等。然后检查初期支护的渗漏水情况，并采取有效措施，以保持基面无明显的漏水缺陷。

初期支护表面应保持平整，无裂缝、松酥状况，并用喷混凝土进行找平处理，其表面平整度应符合以下公式要求：

D/L≤1/10

式中：L-初期支护表面相邻两凸面间的距离，≤100cm；D-初期支护表面相邻两凸面之间岩石凹进去的深度。

1.3缓冲层防水板铺设

缓冲层的主要作用有两个：①防止初期支护基面不平整问题，或防水板毛刺穿破问题；②具有渗水、过滤功能，可以通过初期支护的设置排出地下水。在进行缓冲层铺设时，一般采用射钉与塑料垫圈的配套机械固定法，使用暗钉圈固定塑料防水板，形成无钉铺设的防水层，如图2所示。防水板的主要作用是将地层渗水控制在二次衬砌之外，以免渗入隧道。另外，缓冲层可以保护防水板，使防水板避免被尖锐物刺破。

图2　防水板无钉铺设示意图

2　隧道防水层具体施工工艺

2.1洞门防水施工

洞口边仰坡开挖前，应先在现场划定边仰坡的开挖边缘线，一般开挖线控制在5～10m。然后做好截水天沟，并将其引入自然低沟。天沟材料选择C25的钢筋混凝土，沟型设置为梯形，沟深为60cm，宽为60cm，厚为20cm。截水沟施工完成后，沟内排水畅通，防止雨水对边坡的冲刷，确保边坡的稳定性。处于隧道进口外2m的位置，设置中心检查井，然后将水引排到路堑侧沟。洞门结构衬砌拱墙外，设置30mm厚的水泥砂浆保护层，并铺设防水卷材。

2.2明洞防水施工

明洞衬砌的环向施工缝，其间距一般为8～12m。防水卷材应设置在明洞衬砌背后，对于环向施工缝的施工，通常采用中埋式橡胶止水带，配合膨胀止水胶进行防水。而纵向施工缝施工则采用混凝土界面剂，配合膨胀止水胶防水，然后对明洞的变形缝进行中埋式钢边橡胶止水带设置，同时辅以嵌缝。

2.3洞内防水施工

在隧道二次衬砌的施工中，材料应采用防水混凝土，其抗渗等级应大于P10。在初期支护和二次衬砌之间铺设防水层，该防水层由ECB防水板以及土工布缓冲层组成。其中防水板的厚度以1.5mm以上为宜，土工布重量则不宜低于400g/m。隧道开挖之后，若有局部渗水，宜采用局部注浆进行封堵。另外，二次衬砌拱顶预留回填注浆孔，待隧道衬砌施工完成之后，应采取衬砌背后回填注浆。

3　隧道防水层的质量检测

3.1防水层基面平整度检测

防水层铺设前，对基层平整度的检测非常重要。目前采用的检查方法有目视观察、尺量和激光断面仪量测等，但是各自都存在一定的缺陷。

例如瑞士安伯格公司的隧道扫描系统，就利用三维激光扫描技术进行隧道等地下工程的施工、竣工测量，是一种集光、机、电技术为一体的综合技术。在进行测量时，其原理是通过激光器发射激光，以螺旋线形式对隧道表面进行全断面高密度扫描，每秒可达50圈、50多万个测点，通过分析发射和接收激光信号的强度和相位差，从而获得隧道衬砌内表面的影像信息，以及隧道衬砌表面扫描点的坐标，为多种后继应用提供准确的基础数据。

3.2防水板铺设的质量检测

（1）防水板的幅宽一般为2～4m，目前有增大趋势。幅宽增大虽然能大大减少防水板的薄弱环节，但也会造成防水板铺设费时费力，并且需要设置专用的防水板铺设台架，在施工中不易实现。因此，目前使用的防水板幅宽多为2m。

（2）就防水板防水功能来说，其重要的控制因素是纵向搭接焊缝的质量。隧道施工规范中明确提出，防水板需用热合焊机进行双焊缝焊接，焊缝中间预留空腔进行焊缝密封性的充气检测。

（3）防水板铺设外观质量检验，主要采用的是目测检验法，即用手将已固定好的塑料板上托或挤压，检查其表面铺设质量、松弛度及与初期支护的密贴性；固定点间距可用尺量；检查防水板有无烤焦、焊穿、假焊和漏焊，焊缝宽度是否符合设计，焊缝表面是否平整光滑，有无波形断面。

3.3焊缝质量检测

（1）防水板焊缝的密封性检测，通常采用充气法，即将注射针与压力表相连接，用打气筒进行的充气。当压力表达到规定压力时停止充气，保持时间不小于10min，压力下降幅度在10%以内，说明焊缝合格，如下降过快，则说明焊缝存在缺陷。这种情况下，可用肥皂水涂在焊缝上，将有气泡的地方重新补焊，直到不漏气为止。充气检测法可以在防水板正式施工前，对试焊的防水板材料以及其他材料质量进行检验，以取得合理的爬行焊机温度、走行速度等技术参数。现场检测时，可根据需要抽取完整的环向或纵向焊缝进行检测，充气检测的最大长度不超过40m。

（2）对于防水板手动焊接处、不规则焊缝（如T形缝）和防水板由于钢筋焊接烧伤等，是防水板最容易发生渗漏的部位，且检测比较困难，国内尚未见有效的检测手段及质量验收标准。在欧洲，多采用钟形罩负压检测方法对这种部位进行密封性检测。钟形罩是树脂玻璃材质，直径为40～50cm。检测时必须根据焊缝形状、结构转角形状、防水板修补位置等，来选择适当形状的钟形罩（一般有1/8～5/8的球体形状可供选择），如图3所示。

图3　不同形状的钟形罩检测焊缝

在需要检测的焊缝上涂抹检测液，将钟形罩放在检测部位，然后用抽气筒进行抽气，直到压力达到-0.05MPa，观察检测液是否有气泡。如果有气泡，表明此处防水板焊缝密封性不合格，需要进行再次修补直到检测合格；若保持负压超过10min，而检测液不起泡，表明此处焊缝密封性合格。在条件有限时，也可采用目测法和机械检测法。目测检查即沿焊缝外边缘观察是否有溶浆均匀溢出，否则须进行机械检测；机械检测方法是用平口螺丝刀沿焊缝外边缘（没有溶浆均匀溢出的部位）稍用力，检查是否有虚焊、漏焊部位。原则上应对所有破损修补处进行全数检测，发现破损处进行及时修补；对于结构转角等手工焊缝处，建议检查数量不应少于20%。

（3）焊缝的抗拉强度检测方法及质量验收标准。我国对此并没有明确规定，只是在有关文献中提到要大于防水板强度的80%。检测方法如下：①试验室检测。在施工现场，可以将焊缝的采集样品制作成哑铃形的试件，之后对焊缝进行剪切拉伸试验，依据焊缝的破坏强度评定其质量。一般情况下，要求接缝的强度大于母材强度的70～80%；②撕裂检测。将试焊样品分割成长条，长度平均在1cm左右，然后进行撕裂测试，确保有效焊缝不会发生断裂；③检测数量。建议每一浇筑段采用一组试样，检测的取样完成之后，及时对检测取样进行修补。

（4）焊缝的抗剥离强度指标没有明确的规定，一般要求大于6N/mm。