防水板在隧道复合式衬砌中的技术应用

王财普

（贵阳市建筑设计院有限公司 ，贵州贵阳550003）

0 引言

在隧道施工过程中，防排水是不容忽视的工序之一，必须加以重点控制。隧道的防排水好坏，关键在于隧道的防水板的施工作业控制。通过施工过程中采取的施工技术措施，以及施工工艺，更能够清楚地认识到，隧道的防排水施工过程需加强过程控制。对隧道营运后，可以抑制今后带来的极大隐患及病害，减少后期的相应维护，从而可取得极大的经济效益及社会效益。

防水板是保证隧道防水功能的主要设施，一般用于喷锚构筑法施工的复合式衬砌中，兼有防水和隔离初期支护与二次衬砌的作用。在使用时与软式透水盲管相结合。衬砌背后设环向（间距台车间距）、纵向盲管，将地下水引入洞内侧沟和中心沟排出洞外。

1 材料的选择的基本条件

1.1 防水板的功能特性

（1）有一定的强度，在二次衬砌模筑混凝土灌注前，防水板能受机械作用而不受损伤。

（2）材料具有耐久性。在砂浆和混凝土保护下封闭使用，老化期较长，无需年年维修。

（3）板间接缝严密可靠，具有紧密性的特点。

（4）施工操作简便且具有操作性。易学易操作、劳动强度小、施工方法多，施工进度快，可确保工期。

（5）经济实用性。可根据工程需要，可与厂方联系，制成大片，现场进行安装，防水板在现场安装既省时省力，从而节约了相应的项目成本，提高了经济效益。

国内目前常用的防水板有 PVC、EVA、ECB、PE、EVA/ECB板，对其主要性能指标进行对比，发现EVA/ECB共挤防窜流防水板防水效果更佳。另外，为防止喷射混凝土刺破防水板，防水板内侧附有无纺布垫衬作为缓冲层并起防护、过滤和一定的排水作用。

1.2 材料性质

针对于隧道使用的防水板，主要从物理力学性能、规格及尺寸偏差等指标进行检验。其主要内容见表1、表2所列。

表1 防水板的物理力学性能表

表2 防水板的规格及尺寸及允许偏差一览表

2 工艺流程

隧道衬砌施工过程中，其防水板的施工工艺流程参照图1所示。

图1 防水板铺设工艺流程图

3 施工准备工作

3.1 材料检测

防水板、土工布进场后，首先对其材料的材质证明及材料规格进行检验，合格后进行材质、性能试验，待全部检测合格及监理见证检查合格后方可投入使用。

目测及尺量检查：

（1）检查防水板有无烤焦、焊穿、假焊和漏焊。（2）检查焊缝宽度是否符合设计。

（3）检查焊缝是否均匀连接，表面平整光滑，有无波形断面。

3.2 洞内准备

铺设台架行走轨道，施工时采用作业台架，主要用于基面处理，以及挂设防水板，基面处理超前防水板两个循环。

防水板需配射钉枪、电压焊调压器、行走式双缝自动热合焊机、焊枪、触电保护器、榔头等。

3.3 断面量测

对隧道净空进行量测检查，对个别欠挖部位进行处理，以满足净空要求，同时准备测量洞内中线。

3.4 贮存

防水板存放在室内，库房应整洁、干燥、无火源、自然通风要好，存放处远离高温热源及油脂等污物。

4 施工技术措施

4.1 基面处理

在铺设防水层前先对基面（初期支护表面）的渗漏水、外露的突出物及原初期支护表面凸凹不平处进行检查处理。其主要是布设的监控量测点、钢筋搭接的露头、锚杆头等。派专人对表面进行详细的检查，采用相应的设备从根部露头部分进行切割，并在割除部位用水泥砂浆覆盖处理，对于呈现的初期支护不平整部分，需要进行补喷，以至于达到平整的原则。

4.2 衬砌间排水系统的处理

（1）环向盲沟采用Ф50双壁波纹管，间距8～12 m一道，根据台车长度确定，最终直接与侧沟连接。

（2）纵向盲沟为8～12 m长一段（根据施工缝调整），两端圆弯后进入侧沟；侧沟内每段纵向排水管中间位置设Ф100 mmPVC泄水管与隧道中心水沟相连。

4.3 无纺布铺设

为防止防水板凸起喷层挤破并有利于滤水，在防水板之间需铺设3 mm厚的土工布，对防水板起着保护作用，在铺设防水布中，从拱顶中心向两边拱脚、边墙采用射钉枪对称固定，固定点间距：一般拱部0.5～0.8 m，边墙0.8～1.0 m，呈梅花型排列，并左右上下成行固定（见图2）。

图2 暗钉圈固定缓冲层示意图

（1）铺设防水布时，使之能紧贴在混凝土表面，不致因过紧而撕裂；过松，影响防水板挂设。用专用的塑料垫片，并根据基面的不同情况尽量选在基面的四处采用钢钉、螺丝钉及塑料胀管将防水板固定在基面上。

（2）无纺布与喷混凝土表面密贴，铺设应平顺、无隆起、无褶皱。

（3）无纺布搭接宽度不小于50 mm。

（4）无纺布幅间搭接宽度不小于15 cm。

4.4 防水板铺设及焊接

（1）先用作业台车将防水板固定到预定位置，然后用专用射钉将无纺布固定在喷射混凝土上。拱部间距0.5～0.8 m，边墙0.8～1.0 m，底部1～1.5 m，专用热熔衬垫及射钉按梅花型布置，并左右上下成行固定。

（2）防水板铺设前，应全部检查防水板是否有变色、波纹（厚薄不均）、斑点、刀痕、撕裂、小孔等缺陷，若有缺陷，暂时不使用，应立即通知项目部做相关的防水试验、焊缝张拉强度试验，如发现防水板有裂纹、针孔等应立即修好。

（3）防水板宜从下向上环向铺设，下部防水板（拱墙防水板）必须压住上部防水板（包裹排水体的防水板），铺设松紧应适度并留有余量，实铺长度与初期支护基面弧长的比值为10：8，确保混凝土浇筑后防水板表面与初期支护面紧贴。分离式防水板采用悬挂铺设。

（4）防水板的固定采用电热压焊器热熔垫圈，使防水板与垫圈溶化粘接为一体，加固后的防水板用手上托或挤压，防水板不会产生绷紧或破损现象。

（5）防水板焊接时，接缝处必须擦洗干净，焊缝接头应平整，不得有气泡褶皱及空隙。防水板采用自动双缝热熔焊机，按预定的温度、速度焊接，焊楔温度高时，焊机行走速度应快，焊楔温度低时，焊机行走速度应慢。单条焊缝的有效焊缝宽度不小于15 mm。焊接后两条缝间留一条空气道，用于空气检测器检测焊接质量。焊接前先除尽防水板表面的灰尘再焊接，防水板搭接宽度须大于15 cm。二衬端头部位预留1 m的搭接余量。焊缝检测采用检漏器现场检测防水板焊接质量（见图3）。当压力表达到0.25 MPa时停止充气，保持15 min，压力下降在10%以内，说明焊缝合格。否则，须用检测液（如肥皂水）找出漏气部位，用手动热熔器焊接修补后再次检测，直到不漏气为止。

图3 焊缝检测示意图

（6）两幅防水板铺挂定位后，端头各预留20 cm，由一人在焊机前方约50 cm处将两端防水板扶正，另一个人手握焊机，将焊机保持在离基面5～10 cm的空中，以试调好的恒定的速度向前行走，中途不能停顿，整条焊缝的焊接一气呵成。

（7）热合焊机不易焊接的部位可采用手持焊枪焊接，并确保搭接质量。

（8）单条焊缝的有效焊接宽度不小于15 mm。防水板搭接与施工缝错开距离不应小于50 cm。

（9）防水板纵向搭接与环向搭接处，除按正常施工外，再覆盖一层防水板，用电热熔焊接器焊接，三层以上防水板的搭接形式必须是“T”形接头，并采用焊胶打补丁的方式进行加强。焊接搭接处必须用刀刮成缓角后拼接，使其不出现错台。

图4为防水板加无纺布铺设示意图。

图4 防水板加无纺布铺设示意图

（10）防水板破坏处修理。防水板铺设完毕后应对其表面进行全面的检查，发现破损部位及时进行补焊，补丁应剪成圆角，不得有三角形或四边形等尖角存在，补丁边缘距破损边缘的距离不小于7 cm。先取一小块防水板，除尽两块需要粘接的防水板上的灰尘后，将其置于破损处，然后用手动电热熔接器熔接。补丁应满焊，不得有翘边空鼓部位，补丁应进行漏气检测。熔接质量用真空检测器检测，若不合格必须重新修补。

（11）对于二次衬砌中有钢筋的位置，应对钢筋头进行包裹的方式进行保护。防水板的接缝应与衬砌端头错开0.5～1.0 m。二次衬砌中预埋件与防水板间距不小于5 cm，以防止损坏防水板。绑扎钢筋和衬砌台车就位时，要防止碰撞和刮破防水板。

（12）防水板铺设应超前二次衬砌施工20～25 cm，并设临时挡板防止机械烫伤或电火花灼伤防水板。

（13）隧道与避车洞或其他坑道相交时会出现曲线阳角，避车洞与后墙相交处会出现曲线阴角，隧道衬砌大小断面衔接时，堵头墙与衬砌会形成曲线阴角和阳角衔接。

4.5 质量检查

充气检查：防水板的搭接缝焊接质量检查应按充气法检查，将5号注射针与压力表相接，用打气筒进行充气，保持15 min，压力下降在10%以内，说明焊缝合格；如压力下降过快，说明焊缝不严。用肥皂水涂在焊缝上，有气泡的地方应重新补焊，直到不漏气为止。

5 施工过程中安全技术措施

（1）定期对职工进行安全教育，牢固树立“安全第一”的思想，坚持“安全生产，预防为主”的方针。

（2）各种特殊工种要严格持证上岗，高空作业要遵守高空作业规定，施工人员要戴好安全帽和各种防护用品，确保施工人员的安全；严禁穿拖鞋、赤脚或硬底鞋上台架操作，严禁酒后作业。

（3）施工中，洞内工作面较多，注意施工现场的协调作业，尽可能地减少相互干扰，使各项工作得以顺利进行。

（4）机械设备操作过程中严格按照操作规程执行。

（5）施工台架应牢固稳定，台架上应满铺底板，周边应设置栏杆，台架上的人、料不得超过承载能力，作业时应设警示标志或专人防护。

（6）挂设防水板作业时，严禁烟火，在作业台架上必须挂设灭火器。土工布EVA/ECB板皆为易燃材料，必须采取可靠的防火措施，堆放这些材料场所不准使用明火。当钢筋焊接作业、锚杆的切割作业不得不使用明火时，除用阻燃材料覆盖在防水板上外，要求设置足够数量的灭火器，并安排值班管理。

6 结语

防水板在施工过程中，从原材料的检验、贮存等一系列的准备工作做起，从基面处理、衬砌间排水系统的处理、无纺布铺设、防水板铺设及焊接、质量检查等必须加强施工作业过程控制，并在作业过程中加强安全管理，贯彻了“以防为主、集中排放”的原则，既确保了隧道防排水的施工质量，又达到防止隧道渗漏的目的。