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铁路隧道防水工艺及材料耐久性检测研究

2017-07-04杜岩

建筑建材装饰 2017年6期
关键词:铁路隧道耐久性检测

杜岩

摘要:防水体系是保证隧道工程整体安全与车辆通行性能的重要基础,理想的防水供工艺与材料的应用能够有效保证隧道的结构稳定性,延长隧道寿命,降低维修养护工作的投入。本文以某铁路隧道工程为例,探讨分析了防水工艺及材料耐久性检测的相关内容,旨在提供一定的参考与借鉴。

关键词:铁路隧道;防水工艺;耐久性;检测

中图分类号:U453.6 文献标识码:A 文章编号:1674—3024(2017)06—0001—02

引言

隧道渗漏水是目前铁路隧道较为普遍的问题。隧道渗漏水不仅直接损坏衬砌,降低隧道使用年限;而且加速铁路钢轨和扣件锈蚀,损害道床和基础,影响线路稳定,在寒冷地区更会因漏水结冰影响电力机车的安全运行。近年来,随着客运专线的大量修建,列车速度目标值不断提高,如何尽快改变我国铁路隧道的渗漏水问题,减少铁路隧道的运营维护工作量,是目前我国铁路隧道特别是客运专线隧道建设中面临的重要课题。

1铁路隧道渗漏水的基本情况

据统计,到2004年底,全国正式投入运营的铁路隧道(不包括地方铁路)共有6087座,总长度3336.1km,其中有渗漏水病害的隧道1526座,占隧道总数的25.1%,渗漏水长度140.941km,占隧道总长的4.22%。各铁路局隧道渗漏水详细情况见表1。

2铁路隧道防水结构及防水板使用情况

国内修建的铁路隧道一般采用了复合式衬砌,也就是在喷锚支护层和混凝土衬砌间设置防水隔离层。防水层为不透水表面光滑的高分子防水卷材,它不仅起到防水作用,而且对初期喷混凝土及二次衬砌模注混凝土来说,还起到隔离与润滑作用,使初期支护喷射混凝土对二次衬砌混凝土的约束应力减少,从而避免模注混凝土产生裂缝,提高了二衬混凝土的防水抗渗能力。

防水层通常由缓冲垫层和防水板组成。防水板是隧道防排水技术的核心,本身已构成一道完整的防水体系。如果这一防水体系是完整、有效的,则二次衬砌中的混凝土自防水、止水带、止水条等都不起作用也可保证隧道的防水可靠性。而防水板只要出现一个较大的漏水点,在初期支护层、防水板和二次衬砌间又不能有效密贴的情况下,漏水将很快充满防水板和二次襯砌间的空隙,防水板构成的防水体系就完全失效了,这时防水实际上是由二次衬砌承担的。在复合式衬砌隧道中,确保防水隔离层的完整、有效具有特别重要的意义。所以目前铁道部内防水板的采购已由业主采购修改为铁道部采购

3防水板相关标准分析

防水板又称防渗土工膜,除用于隧道防水外,在水利、水电、市政、环保、交通、建筑等领域都有大量的使用,所以与土工膜相关的标准规范很多。据初步统计,涉及土工膜应用技术、检测方法和物理力学性能指标的相关标准规范主要有:GB50290—98《土工合成材料应用技术规范》;sL,I225—98《水利水电工程土工合成材料应用技术规范》;TB10118—99《铁路路基土工合成材料应用技术规范》;n旧019.四8《公路土工合成材料应用技术规范》;stir231—98《聚乙烯(PE)土工膜防渗工程技术规范》;s坍235—1999《土工合成材料测试规程》;Ⅱ胛060_98《公路土工合成材料测试规程》;GB50299—1999《地下铁道工程施工及验收规范》;GB50108—2001《地下工程防水技术规范》;1-B10003—2005(铁路隧道设计规范》;TZ214—2005《客运专线铁路隧道工程施工技术指综述与论坛南》;GB12952—2003《聚氯乙烯防水卷材》;GB12593—2003《氯化聚乙烯防水卷材》;GBl8173.1—2000《高分子防水材料第一部分片材》等。这些标准及规范中,有些只规定了土工膜设计计算及使用方法,有些规定了土工膜各种物理力学性能的测试方法,有些则规定了土工膜的具体技术指标,等等。由于应用领域和对其重要程度认识的不同,相关标准对土工膜的具体技术指标的要求存在较大差异。

4工程概况

某铁路隧道工程D1K183+970~D1K184+500(530m)段,建设区域通过弧形断层及逆断层带,地表有泉眼及水塘,防水施工要求高。本工程在富含地下水地段加大环向盲管的布设,加强防水板的焊接管理,确保防水板焊接质量。同时加大对于防水材料的试验频次,以确保防水体系的有效性。

5铁路隧道防水工艺分析

5.1排水盲管的布设、安装

环向盲管安装:集中出水点处沿水源方向钻孔,然后将单根引水盲管插入其中,并用速凝砂浆将周围封堵,以便地下水从管中集中流出。

纵向盲管安装:按设计位置在边墙底部测放盲管设置线,沿线钻孔,打人膨胀螺栓,安设纵向盲管,用卡子卡住盲管,固定在膨胀螺栓上。

泄水管安装:施作矮边墙时安设泄水管,在模板上对应于泄水管的位置开有与泄水管直径相同的孔,泄水管一端安在模板预留孔上,另一端采用三通连接在纵向排水管上,并固定牢固。

5.2防水板铺设

基面处理:防水板铺设前,先对隧道初期支护喷射混凝土表面进行处理,切除锚杆头和钢筋露头,并用细石混凝土抹平覆盖,凹坑深宽比控制在1:7以内,深宽比大于1:7的凹坑用细石混凝土填平,凹坑太大处抹平后补喷混凝土,确保喷射混凝土表面平整,无尖锐棱角。

无纺布铺设:首先用多功能作业台车将单幅无纺布固定到预定位置,然后用塑料垫板和射钉将无纺布固定在喷射混凝土上。塑料板及射钉按梅花形布置,拱部间距1.0m,边墙1.5m。无纺布幅间搭接宽度大于10cm。

防水板铺设:铺设防水板先用多功能作业台车将复合防水板固定到预定位置,然后用手动电热熔接器加热,使防水板焊接在固定无纺布的专用热熔衬垫上。防水板间搭接缝应与变形缝、施工缝等防水薄弱环节错开1m以上。

焊缝检测:用检漏器现场监测防水板焊接质量,先堵住空气道的一端,然后用空气检测器从另一端打气加压,直至压力达到0.2~0.5MPa,说明完全粘合。否则,用检测液找出漏气部位,用手动热熔焊机焊接修补后再次检测,直到完全粘合。

5.3止水带施工

根据衬砌厚度及衬砌形式自制拼装式挡头模板,每块模板宽度为衬砌厚度的一半,在拼接缝适当位置预留止水带安装专用槽。

全断面液压钢模衬砌台车就位后,安装挡头模板,同时将橡胶止水带沿隧道环向夹在挡头板预留槽中,一半橡胶止水带打入上一循环衬砌砼中,预留的一半橡胶止水带浇筑在下一循环衬砌砼中。

施工缝防水砼衬砌中,环向施工缝处设置中埋式和外贴式橡胶止水带。

隧道二次衬砌纵向施工缝采用以混凝土界面剂防水,人工涂抹。

6铁路隧道防水材料耐久性检测研究

6.1防水材料耐久性检测指标

6.2防水材料耐久性检测方法应用

(1)拉伸性能与撕裂强度试验

在进行铁路隧道防水材料拉伸性能与撕裂强度试验时,首先将检测材料的取样放置于23℃温度条件环境中24h以上,形成试验温度下的稳态。试验过程中环境温度维持在23℃水平条件下,在对试验设备进行校准后开始试验,对于拉伸速度的控制按照检测材料类型设置:SBS材料50mm/min,高分子材料200mm/min。

将试验材料牢固固定在夹具中心位置,整体平直不存在歪扭问题,夹具间距控制在180mm水平范围之内。启动实验设备进行检测,试验材料拉断停止,详细记录此时的最大拉力与伸长值。

(2)不透水性試验

在进行不透水性试验时,首先将检测材料的取样置于23℃温度条件环境中6h以上。试验过程维持温度23℃与相对湿度50%的检测条件,将材料上表面朝下放置于透水盘位置,加盖7孔圆盘,操作逐步夹紧实验材料,缓慢加压达到试验标准的0.3MPa压力,在此压力水平下维持30min,然后对试验材料不透水性进行观察,评估标准为是否存在水压降低或非迎水面渗水。

(3)耐热度试验

耐热度试验开始前,首先将试验材料表面非持久保护层去掉,将检测材料的取样置于23℃温度条件环境中2h以上,检测材料与设备间应进行有效阻隔,避免出现粘接问题,可使用硅纸铺垫。操作烘热箱加热,温度水平为90℃,试验过程中的检测温度通过设备内置热电偶进行控制,整个试验过程中的温度波动变化应控制在±2℃水平范围之内,材料加热时间120min。而后观察材料热作用下的变化情况。

(4)低温柔度、弯折试验

进行低温柔度、弯折试验前,首先将试验材料表面非持久保护层去掉,检测材料的取样置于23℃温度条件环境中4h以上,同样控制粘连问题。将试件和柔度棒同时放人低温制冷仪中,待温度达到18℃的温度后保持时间不少于2h,在低温制冷仪中将试件于3s内匀速绕柔度棒弯曲1800,然后用肉眼观察试件有无裂纹。

(5)耐腐蚀性试验

分别配制3%浓度的HZSO4溶液、2.4%浓度的NaOH溶液,将取得的试样完全浸泡于三类溶液中,浸泡时间为28d。浸泡过程中每天搅拌一次液体,并且每7天更换一次溶液。每个试样可以割取6个试件,其中SBS类卷材取为140ram×25mm的矩形试件,高分子卷材取为哑铃工型试件;用取得的试件进行拉伸性能试验,SBS类卷材拉伸速度为50mm/min,高分子类卷材拉伸速度为200mm/min。

(6)耐穿刺性试验

将试样放人环形夹具内,自然放平,拧紧夹具;将夹具放在加压装置上,并对中,顶刺速率设定为100mm/min;开机,记录顶刺过程中的最大压力值,取3个试件的平均值作为刺破强度。

7结语

综上所述,铁路隧道工程防水工艺及材料耐久性检测是一项系统性的工作,行业工作者们应准确把握施工技术要领,按照规范流程开展材料检测工作,确保材料与技术标准符合要求,全面提升工程建设质量。

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