鐵路隧道防水材料耐久性檢測技術(shù)

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摘要:隧道工程在鐵路建設(shè)事業(yè)中具有舉足輕重的地位，但隧道的地質(zhì)、水文條件特殊，受自然環(huán)境以及施工工藝等方面的影響，易發(fā)生隧道滲漏水問題，因此做好防水工作對于提高鐵路隧道的運營安全具有顯著的意義。本文以鐵路隧道工程為背景，介紹了鐵路隧道的主要防水結(jié)構(gòu)、材料及防水板的施工標準，圍繞防水工藝及耐久性檢測技術(shù)展開探討，希望可為類似工程提供參考。

關(guān)鍵詞:鐵路隧道;防水工藝;材料質(zhì)量;耐久性

1工程概況

某鐵路隧道工程起訖里程D1K183+653～D1K184+500，穿越弧形斷層及逆斷層帶，滲漏水現(xiàn)象發(fā)生概率較高。鑒于富含地下水地段的特殊性，于該處布設(shè)環(huán)向盲管，以焊接的工藝處理防水板，組成完整的防水體系。此外，由技術(shù)專員組織防水材料的試驗檢測工作，以明確其性能特點，保證防水體系的可靠性。

2鐵路隧道的主要防水結(jié)構(gòu)及材料

國內(nèi)鐵路隧道常采用的是復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)形式，其防水功能的實現(xiàn)主要得益于防水隔離層，該部分由高分子防水卷材組成，除了發(fā)揮出防水作用外，還具有隔離與潤滑的特點，以便給初噴混凝土施工創(chuàng)設(shè)良好的條件，減少該部分對二次襯砌混凝土所帶來的不良影響，保證混凝土無裂縫現(xiàn)象，使成型后的二襯混凝土具有較強的防水性能［1］。防水層的核心組成包含緩沖墊層和防水板，其中防水板施工質(zhì)量是整體防水效果的決定性因素，其自帶完整的防水體系。但在防水板出現(xiàn)滲漏等問題時，將導(dǎo)致水體在短時間內(nèi)大量聚集至防水板與二次襯砌所形成的間隙內(nèi)，嚴重干擾防水板的正常使用，破壞既有的完整防水體系。因此，在復(fù)合式襯砌隧道工程中，必須以可行的方式防護防水隔離層，使其具有完整性，提高隧道整體的防水水平。

3防水板的施工標準

防水板在隧道工程建設(shè)領(lǐng)域又被稱之為防滲土工膜，其應(yīng)用范圍較廣，除了隧道工程外，在水利、水電等項目的防水中均具有可行性?，F(xiàn)階段，諸如《鐵路路基土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范(附條文說明)》(TB10118—2006)［2］等相關(guān)規(guī)范均對防水板的施工標準作出特定的要求，體現(xiàn)在設(shè)計方法、計算方法、性能測試方法等方面，在實踐中則需要根據(jù)項目特點參考相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范，合理操作，提高防水作業(yè)的規(guī)范性。

4鐵路隧道的防水工藝應(yīng)用要點

4．1排水盲管的安裝方式

1)環(huán)向盲管。根據(jù)鐵路隧道的勘察結(jié)果，確定集中出水點，于該處沿水源方向鉆進成孔，插入引水管，拌制速凝砂漿封堵周邊，以保證地下水可以經(jīng)由管內(nèi)向外流出。2)縱向盲管。在邊墻底部測放盲管安裝控制線，沿該線鉆孔并打設(shè)膨脹螺栓，將預(yù)制成型的縱向盲管安裝到位，設(shè)置卡子以保證管道的穩(wěn)定性。3)泄水管。矮墻施工過程中應(yīng)配套泄水管，需要在模板上開孔，將泄水管一端設(shè)置于該孔處，剩余一端利用三通穩(wěn)定連接在預(yù)先設(shè)置好的縱向排水管上，采取固定措施，使其維持穩(wěn)定。

4．2防水板的鋪設(shè)內(nèi)容

1)基面處理。做好防水板鋪設(shè)前的準備工作，即全面處理隧道初期支護表面，將該處多余的錨桿頭和鋼筋頭切除干凈，取適量細石混凝土，于該處涂抹，保證噴射混凝土表面具有平整性［3］。2)無紡布的鋪設(shè)。配置多功能作業(yè)臺車，利用該設(shè)備將無紡布置于指定安裝區(qū)域，通過塑料墊板和射釘聯(lián)合作用，使無紡布維持穩(wěn)定。無紡布搭接寬度應(yīng)在10cm以上，以構(gòu)成完整的整體防水體系。3)防水板的鋪設(shè)。此項工作中采用多功能作業(yè)臺車，將待安裝的復(fù)合防水板置于指定位置，在電熱熔接器加熱處理后，將防水板焊接至專用熱熔襯墊上，以保證防水板具有穩(wěn)定性。4)焊縫質(zhì)量檢驗。以檢漏器為主要工具，先堵住空氣道的一端，從另一端打氣加壓，隨著壓力值的提升，當該值達到0．2～0．5MPa時，則表明施工效果良好。若無法滿足該壓力要求，需用檢測液確定發(fā)生泄漏的區(qū)域，由施工人員操作熱熔焊機，完成修補后再進一步檢測，直至各處均達標為止。

4．3止水帶的設(shè)置

以襯砌結(jié)構(gòu)形式及厚度為基本依據(jù)，制作合適尺寸的拼裝式擋頭模板，其寬度取襯砌厚度的1/2，為保證拼縫區(qū)域的穩(wěn)定性，在該處預(yù)留止水帶安裝專用槽。將擋頭模板安裝到位，在設(shè)置橡膠止水帶時，應(yīng)將其1/2打設(shè)在上一循環(huán)襯砌中，剩余部分則穩(wěn)定在下一循環(huán)襯砌中，起到連接的作用。環(huán)向施工縫施工過程中，宜設(shè)置中埋式和外貼式橡膠止水帶。隧道止水帶施工如圖1所示。

5耐久性檢測的主要指標及方法

表1所示為防水板物理耐久性能檢測指標。為明確防水材料在耐久性方面的具體表現(xiàn)，需組織試驗，具體試驗類型及方法如下。1)拉伸性能與撕裂強度試驗。試驗環(huán)境溫度會對所得結(jié)果的精準性產(chǎn)生顯著的影響，應(yīng)營造23℃的恒溫環(huán)境，將制得的試樣置于其中并維持24h以上，此舉的目的在于形成試驗溫度下的穩(wěn)態(tài)。經(jīng)過校準后正式進入試驗環(huán)節(jié)，應(yīng)根據(jù)材料的類型合理調(diào)整拉伸速度，例如SBS材料為50mm/min，高分子材料為200mm/min。調(diào)整試驗材料的位置，使其置于夾具中心處，夾具設(shè)置間距穩(wěn)定在180mm內(nèi)，運行試驗設(shè)備(需提前經(jīng)過校核)，待試驗材料被拉斷后隨即暫停，期間及時記錄數(shù)據(jù)，確定最大拉力與伸長量，用于分析。2)不透水性試驗。營造23℃的恒溫環(huán)境，將制得的試樣置于其中并維持6h以上，相對濕度穩(wěn)定在50%，按照材料上表面朝下的方式置于透水盤上，在確保位置無誤后在上方加蓋7孔圓盤，緩慢加壓直至實測值提升至0．3MPa后即可停止，穩(wěn)壓30min，根據(jù)水壓降低情況對不透水特性作出判斷。3)耐熱度試驗。清理試驗材料的非持久保護層，將其放于23℃的恒溫環(huán)境中并持續(xù)2h以上，要求被測材料與設(shè)備相互分隔，以免在后續(xù)試驗期間發(fā)生粘結(jié)。調(diào)節(jié)烘熱箱的溫度，使其穩(wěn)定在90℃，期間根據(jù)實際溫度變化情況合理調(diào)整內(nèi)置熱電偶，保證全程溫度變化幅度不超過±2℃，在該溫度環(huán)境下持續(xù)加熱2h，觀察材料的變化情況，對其耐熱性作出判斷。4)低溫柔度、彎折試驗。與耐熱度試驗相類似的是，試驗前需清理材料的非持久保護層，再將其放于23℃的恒溫環(huán)境中并持續(xù)4h以上，不可出現(xiàn)材料與設(shè)備相互粘結(jié)的情況。取試件和柔度棒，將兩者同步置于低溫制冷儀內(nèi)，待溫度達到18℃后維持該狀態(tài)至少2h，勻速繞柔度棒彎曲180°，試驗人員密切觀察，看試驗材料是否出現(xiàn)裂紋等質(zhì)量問題。5)耐腐蝕性試驗。此項試驗需要使用到3%濃度的HZS04溶液和2．4%濃度的NaOH溶液，應(yīng)在試驗前配制，將試樣置于其中并給予28d的浸泡處理，期間每天攪拌一次液體，并以7d為單位定期倒出溶液并換新。經(jīng)過浸泡后，將試樣切割成6個試件，經(jīng)過拉伸性能試驗后確定各材料的拉伸速度，其中SBS卷材為50mm/min，高分子類卷材為200mm/min。6)耐穿刺性試驗。準備環(huán)形夾具，將試樣置于其中并維持穩(wěn)定，擰緊夾具后將其轉(zhuǎn)移至加壓裝置中，按照100mm/min的頂刺速率運行，采集試驗過程中的最大壓力值并完整記錄，經(jīng)計算后確定各試樣的平均值，將其作為刺破強度，對試樣的性能作出判斷。

6結(jié)束語

鐵路隧道施工具有復(fù)雜性，防水工藝水平將直接對鐵路隧道的安全運營狀況產(chǎn)生顯著的影響。工程實踐中，有關(guān)人員需要視現(xiàn)場情況合理應(yīng)用防水工藝，同時根據(jù)施工需求準備材料，通過試驗的方式分析其耐久性，保證投入使用的材料均可滿足質(zhì)量要求，通過工藝和材料的配合，構(gòu)筑完善的防水體系，提高鐵路隧道的防水性能。［ID:011096］

參考文獻:

［1］楊冬．鐵路隧道防水施工技術(shù)及應(yīng)用［J］．設(shè)備管理與維修，2020，41(8):44－45．

［2］中華人民共和國鐵道部．鐵路路基土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范(附條文說明):TB10118—2006［S］．北京:中國鐵道出版社，2006．

［3］趙興龍．鐵路隧道工程防水施工技術(shù)及其質(zhì)量控制研究［J］．建筑技術(shù)開發(fā)，2019，46(24):36－37．

作者：胡亮 單位：中鐵十六局集團物資貿(mào)易有限公司