鐵路隧道防水材料耐久性檢測技術

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摘要:隧道工程在鐵路建設事業(yè)中具有舉足輕重的地位，但隧道的地質、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構、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展開探討，希望可為類似工程提供參考。

關鍵詞:鐵路隧道;防水工藝;材料質量;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構及材料

國內鐵路隧道常采用的是復合式襯砌結構形式，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，將導致水體在短時間內大量聚集至防水板與二次襯砌所形成的間隙內，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領域又被稱之為防滲土工膜，其應用范圍較廣，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用技術規(guī)范(附條文說明)》(TB10118—2006)［2］等相關規(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)項目特點參考相應的技術規(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由管內向外流出。2)縱向盲管。在邊墻底部測放盲管安裝控制線，沿該線鉆孔并打設膨脹螺栓，將預制成型的縱向盲管安裝到位，設置卡子以保證管道的穩(wěn)定性。3)泄水管。矮墻施工過程中應配套泄水管，需要在模板上開孔，將泄水管一端設置于該孔處，剩余一端利用三通穩(wěn)定連接在預先設置好的縱向排水管上，采取固定措施，使其維持穩(wěn)定。

4．2防水板的鋪設內容

1)基面處理。做好防水板鋪設前的準備工作，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。配置多功能作業(yè)臺車，利用該設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。無紡布搭接寬度應在10cm以上，以構成完整的整體防水體系。3)防水板的鋪設。此項工作中采用多功能作業(yè)臺車，將待安裝的復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止水帶的設置

以襯砌結構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，在該處預留止水帶安裝專用槽。將擋頭模板安裝到位，在設置橡膠止水帶時，應將其1/2打設在上一循環(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)境溫度會對所得結果的精準性產生顯著的影響，應營造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)。經過校準后正式進入試驗環(huán)節(jié)，應根據(jù)材料的類型合理調整拉伸速度，例如SBS材料為50mm/min，高分子材料為200mm/min。調整試驗材料的位置，使其置于夾具中心處，夾具設置間距穩(wěn)定在180mm內，運行試驗設備(需提前經過校核)，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，要求被測材料與設備相互分隔，以免在后續(xù)試驗期間發(fā)生粘結。調節(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整內置熱電偶，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)材料與設備相互粘結的情況。取試件和柔度棒，將兩者同步置于低溫制冷儀內，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。經過浸泡后，將試樣切割成6個試件，經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結束語

鐵路隧道施工具有復雜性，防水工藝水平將直接對鐵路隧道的安全運營狀況產生顯著的影響。工程實踐中，有關人員需要視現(xiàn)場情況合理應用防水工藝，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量要求，通過工藝和材料的配合，構筑完善的防水體系，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及應用［J］．設備管理與維修，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用技術規(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及其質量控制研究［J］．建筑技術開發(fā)，2019，46(24):36－37．

作者：胡亮 單位：中鐵十六局集團物資貿易有限公司