肖永海 李藏哲 赵亚婷 广铁集团深圳工程建设指挥部 衡水中宇铁信防水技术有限公司
摘要：针对传统防水板施工中存在的问题，提出了装配式复合防水板的产品结构及施工工艺；以表征双向预装带与搭接布之间粘结性能的粘结强度、剪切强度、荷载保持时间为物理性能指标，分析了双向预装带的钩型、钩径、钩密以及装配式搭接布的克重对粘结性能的影响；装配式复合防水板实现了防水板的无损铺挂，降低了拱顶空洞率，提高了防水效果，降低了工程的维护成本。
关键词：装配式复合防水板；双向预装带；搭接布；粘结强度；无损铺装；防水效果；
作者简介：肖永海(1978-)，男，本科，经济师，研究方向：物资管理。；
0 前言
排水系统及其建设是隧道工程的重要组成部分，直接影响隧道运营的安全。铁路隧道防水一般采用中间夹层设防水层的复合衬砌结构。隧道开挖后，用喷射混凝土找平围堰表面，并用锚杆加固，形成初期支护；然后在初期支护表面铺设一层土工布或自粘布，并用热熔垫片或高分子防水卷材形成隧道防水层。欧洲于20世纪60年代开始采用这种防水结构，在初期支护与二次衬砌混凝土之间铺设合成高分子防水板或采用防水板与无纺布(或编织布)的复合防水形式[1,2,3,4]。日本于1975年开始将欧洲式的综合防水结构引入隧道防水建设。我国山岭隧道沿用采矿法和新奥法[5,6,7]。 防水措施是在初期支护与二次衬砌混凝土之间设置柔性防水材料作为防水层，柔性材料通常采用EVA或PE材质，具有良好的力学性能、耐老化、耐腐蚀性能。
目前，我国隧道渗漏水现象较为严重。分析其原因，除了需要进一步优化提升防水产品质量外，防水材料施工工艺的控制也是影响防水效果的重要因素。隧道防水层铺设主要方式为热熔焊，对工人的技术水平要求较高，焊接时间和焊接强度极难控制，劳动强度大，质量可控性差，存在固定不牢、脱落等问题，导致混凝土浇筑时防水板脱落割破衬砌，易形成拱顶空洞。同时，防水板在热熔垫片焊接过程中易发生“焊漏”、损坏，降低拱墙结构的防水能力[8,9,10]。
在全面调研国内外防水材料及施工现状的基础上，针对存在的问题，采用现场调研、性能检测、模型试验等研究方法，优化隧道防水技术措施，形成预制复合防水板产品及相关施工工艺。
1 结构特点
按照“乐高”原理，组装式复合防水板由三层结构组成，从初期支护到二次衬砌方向依次为：双向预安装带、压层布、防水板。组装式复合防水板结构示意图如图1所示。
图1 装配式复合防水板结构示意图下载原图
1—防水板；2—覆膜布；3—防水板体与搭接布热熔部分；4—双向预装胶带
1.1根据受力形式，双向预装带结构确定为“Y”型
通过计算材料重力与悬挂力的关系发现，极限工况在隧道顶部，拱墙两侧悬挂力方向相反，由上向下减小，因此将双向预压带一侧设计为平面，另一侧设计为“Y”型挂钩，每对挂钩方向相反。
预安装带在隧道内需要进行定向固定，并用钉子固定在初衬上。材料需要具有一定的抗拉强度和抗撕裂强度。同时双向预安装带与搭接布需要具有一定的粘结性能和剪切强度，以满足施工性能要求。双向预安装带结构示意图如图2所示。
图2 双向预装带结构示意图下载原图
1.2 根据松铺系数确定防水板与层压布为条状复合结构
铁路隧道防水板铺设工艺规定隧道防水板的松铺系数为1.1～1.3，防水板与搭接布采用条带复合，松紧适宜铺设，保证混凝土浇筑后防水板表面与初期支撑面紧密接触。
1.3 整体结构形式
双向预装带的“Y”型挂钩与组装叠布的绒面为“母子”镶嵌对应结构，对准后施加外力挤压到位，将两种材料“锚固”在一起，使组装叠布与复合防水板条复合在一起。施工时，轻轻敲击双向预装带与组装叠布，二者通过挂钩与绒面布紧密粘结在一起，施工简便，劳动强度低。
2 附着力性能测试
以表征双向预装带与层压布之间结合性能的结合强度、剪切强度、荷载保持时间为物理性能指标,探讨双向预装带的钩型、钩直径、钩密度以及组装层压布克重对物理性能的影响。
2.1 双向预装胶带结构对键合物理性能的影响
双向预安装胶带的钩型、钩直径、钩密度对粘接物理性能的影响如表1所示。
表1 双向预装胶带结构对键合物理性能的影响下载原图
从表1可以看出，随着钩径和钩密度的增加，预装带与组装搭接布的结合强度和剪切强度均有明显提高。在注钩直径和密度相同的情况下，Y型的结合强度和剪切强度约为单钩型的1.5倍。最终确定双向预装带结构为Y型钩形，注钩直径为0.18mm，钩密度为25mm（个/cm2）。
2.2 书本重叠重量对胶合物理性能的影响
选取重量为300g/m2、350g/m2、400g/m2的层压布进行测试钢结构轻强复合板，对比不同规格层压布与双向预装带的粘合性能，层压布重量对粘合物理性能的影响如表2所示。
表2 书本重叠重量对胶合物理性能的影响下载原图
当层压织物的重量≥300g/m2时，各项物理指标均符合标准值，因此确定该层压织物的单位面积质量≥300g/m2。
3.施工工艺
装配式复合防水板施工工艺流程如下：
3.1 基本处理
（1）复合防水板铺设拼装前应采取有效的止水措施，保证隧道初期支护面无可见水。
（2）基面应平整，喷射混凝土应密实平整，无裂缝、起皮、漏喷、露筋、空鼓、漏水等现象。喷射混凝土表面平整度允许偏差30mm，弦长比（D/L）不得大于1/6。D为喷射混凝土两相邻凸面间凹陷的深度，L为喷射混凝土两相邻凸面间的距离。
（3）对隧道初期支护混凝土表面进行处理，清除裸露的锚头、漏筋等尖锐物，保证不平整度不超过±5cm，确保喷射混凝土表面平整、无尖锐棱角。
3.2预制复合防水板安装
（1）固定双向预装带。仰拱及低边墙施工时，双向预装带按隧道弧形走向用气钉固定，每条间距60～70cm（实际根据组装后的复合防水板条的复合间隙确定）。双向预装带固定示意图见图3。
图3 固定双向预装下载原图
（2）安装防水板。将防水板用施工车托盘展开、吊起后，将防水板粘接部分对准双向预装胶带，轻轻敲击压实。防水板固定示意图见图4。
图4 固定防水板下载原图
（3）复合防水板搭接处的拼装。在焊接拼装复合防水板时（生产时预留焊边），搭接缝处应采用具有双焊缝、温度、速度可调的热楔功能的自动爬行热封机进行热熔焊接，细节处理或修补时应使用热风焊枪。
焊接前，可用一小块相同产品的塑料片进行试焊，了解焊接温度和速度。
卷材搭接宽度不应小于100mm，每条焊缝的有效宽度不应小于10mm，搭接部位焊缝必须错开，搭接层数不得超过三层。
4 与国内外产品优势对比
拼装复合防水板与国外隧道防水材料的对比见表3。
表3 装配式复合防水板与国外其他材料对比下载原图
国内外对比分析表明，装配式复合防水板可实现无损铺设，降低拱顶空洞率，提高防水效果，提高地下结构运行安全性，降低工程维护成本。
5 结论
针对传统防水板施工中存在的问题，本文基于现场调研、性能检测等研究方法，提出了预制复合防水板产品及相关施工工艺。
（1）基于“乐高”原理，组装式复合防水板由三层结构组成，从初期支护到二次衬砌方向依次为：双向预装带、搭接布、防水板。防水板体与搭接布预先集成为一体，形成复合防水板。施工时，复合防水板与固定在基层上的双向预装带形成“母子”镶嵌、双向无损粘结，实现无损铺装。
(2)以粘结强度、剪切强度、荷载保持时间为物理性能指标表征双向预装带与层压织物间的粘结性能，确定双向预装带的结构及组装后的层压织物的重量：当双向预装带采用Y型挂钩、弹出挂钩直径为0.18 mm、挂钩密度为25 mm(个/cm2)、层压织物单位面积质量≥300 g/m2时，双向预装带与层压织物间的粘结性能能够满足标准要求。
(3)国内外对比分析表明，装配式复合防水板可实现无损铺设，降低拱顶空洞率，提高防水效果，提高地下结构运行安全性，降低工程维护成本。
参考
[1]谭忠胜,吴金刚.我国隧道钻爆施工技术回顾与展望[J].隧道建设,2023(6):899-920.
[2]吴英.中国隧道发展史[J].施工企业管理，2018(11):48.
[3]吕金阳,张国栋,刘畅.山岭隧道钻爆法与新奥法施工技术研究[J].公路交通科技(应用技术),2018(5):256-258.
[4]余海峰.新奥法隧道施工技术研究[J].建筑知识，2017(4):96.
[5]金浩,易忠来,李华建,等.铁路隧道典型渗漏水问题处治技术[J].中国铁道,2015(12):68-72.
[6]刘慧英.隧道渗漏水原因分析及处治措施研究[J].国防交通工程与技术,2008(3):21-24.
[7]李茂顺.浅谈铁路隧道防水施工技术[J].科技与企业,2014(6):209.
[8]姚玉臣.防水板在铁路隧道施工中的应用分析[J].佳木斯职业学院学报,2019(5):218-219.
[9]吴志强.浅谈防水板在铁路隧道施工中的应用[J].工程与建设钢结构轻强复合板，2017(2):264-265+268.
[10]周刚,张黎明,陆平.铁路隧道防水施工技术方法及应用[J].工程技术研究,2018(14):59-61.
