隧道工程預鋪丁基TPO防水卷材探討
時間:2022-06-16 10:55:35
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摘要:預鋪反粘法防水工藝可有效防止卷材破損后滲入的水在結構層與防水層之間流竄,大大減少了滲漏隱患,單層使用即可達到一級設防標準,是一種性價比較高的防水工程新技術。介紹了常規預鋪高分子防水卷材在明挖法隧道工程應用中出現的問題,結合工程實際,分析了針對該問題的解決方案,可供其他類似工程參考和借鑒。
關鍵詞:明挖法隧道;深基坑;脫落;基層;丁基預鋪;防水卷材;熱風焊接
1常規預鋪高分子防水卷材在明挖法隧道工程中應用的問題
近年來,作為工程建筑業十項新技術之一的地下工程預鋪反粘防水技術得到了廣泛應用。預鋪反粘法是指將覆有高分子自粘膠層的高分子防水卷材空鋪在基面上,然后澆筑結構混凝土,使混凝土漿料與卷材膠膜層緊密結合的施工方法。預鋪反粘可有效防止卷材破損后滲入的水在結構層與防水層之間流竄,大大減少了滲漏隱患,單層使用即可達到一級設防標準,是一種性價比較高的防水工程新技術。預鋪反粘法可以應用于地下工程底板和沒有施工空間的地下結構側墻(外防內貼)。對采用垂直開挖法,選用地下連續墻、SMW工法樁、重力式擋墻等圍護結構的明挖法隧道,底板和側墻都可采用預鋪反粘防水設計。目前,常規預鋪高分子防水卷材應用于明挖法隧道工程中影響防水質量的問題主要有兩類。
1.1預鋪高分子防水卷材掛不住
側墻基面(噴錨工藝)不平整時,高分子防水卷材往往無法有效附著在側壁上,只能采取打釘條的方式硬掛,這就導致有兩個問題:1)噴錨面強度不夠,常規水泥鋼釘又太短,打入噴錨面之后,輕輕晃幾下就脫離了,即使是換成金屬膨脹螺栓也無明顯改善。常規預鋪高分子防水卷材(HDPE)的自重再加上材質偏硬,經常會造成工人在掛卷材時就發生卷材脫落現象為解決這個問題,會使用比較細的400mm長的螺紋鋼,穿透卷材與噴錨層,插入圍護體的更深層,以得到更好的固定效果和懸挑力。但這會碰壞閉合的防水體系,留下了滲漏隱患,或者說是體系薄弱點。2)即使高分子防水卷材硬掛成功,通過驗收,但在后續工序(混凝土澆筑)時,混凝土漿料自上向下的沖擊力仍然會因為卷材無法與基面有效附著,而無法獲得有效支撐,卷材在模內脫落。這種脫落既不容易發現,又不容易挽回與維修。這是目前影響明挖法隧道工程防水質量的主要原因,也是導致常規預鋪高分子防水卷材在明挖法隧道工程深基坑防水項目中口碑不佳的主要原因。噴錨面不平整,個別坑洼處達到約200mm的高差,無法提供有效支撐。噴錨面強度不足,個別部位質地疏松、夾渣,鋼釘壓條無法有效固定,都會造成卷材在膜內脫落。
1.2預鋪高分子防水卷材搭接邊粘不牢
目前明挖法隧道應用最廣的預鋪高分子卷材的主材為HDPE,即高密度聚乙烯。它的材質比較硬,可焊性較差,搭接多采用自粘搭接。在陰陽角等節點位置和搭接邊因不服帖和應力無法有效釋放,容易出現翹邊脫粘現象。預鋪高分子卷材結構見圖1,陰陽角等節點部位與搭接邊處翹邊、脫粘見圖2。另外,在潮濕基面或雨季施工時,搭接邊熱熔膠在泡水后粘結性能會降低,也會引起卷材搭接邊脫粘。搭接邊因泡水導致粘接效果下降見圖3。
2工程應用中的解決方案
為提升明挖法隧道工程的防水質量,保障防水效果,需要采取措施來克服“掛不住”與“貼不牢”的問題。加強基面驗收措施和采用可焊接丁基預鋪tpo高分子防水卷材可解決上述問題。解決“掛不住”問題要抓住兩點:一是要加強對基面驗收的要求,也就是要對噴錨作業完成面的質量提升有所要求。目前在噴錨支護質量與驗收的標準中,對厚度、強度、工藝有比較明確的要求和專項檢查措施,但對平整度的要求仍然偏低。如剔除尖突部位并用砂漿壓實、找平,凹凸部位不大于50mm,基面陰陽角處理成圓角或鈍角,圓弧半徑不小于100mm等。即便如此,還是有不少工程達不到該標準,在現階段可與建設方共同協商,就基面驗收檢查批次(如500m2檢查15~20個點,每個點為1m2,超過10個點不合格則需進行整改)達成可執行共識。二是要注意減輕高分子預鋪防水卷材的自重,在方案設計階段應選用不超過1.5mm的產品,在減輕自重的基礎上,更容易釋放應力,與基面的貼合度會更好。解決“貼不牢”問題應該要做好產品材質的升級換代,用TPO替代HDPE,用焊接替代粘接。丁基預鋪TPO高分子防水卷材結構見圖4。TPO防水卷材是一種新的環保型高分子防水材料,既具有橡膠的耐侯、耐臭氧、耐久性性能,又具有聚烯烴的可焊接性,而且安全、環保、壽命長,物理性能優異。相對于同樣厚度的HDPE片材,TPO片材更柔軟,更方便節點的處理,部分性能明顯優于HDPE。HDPE和H類TPO性能對比見表1。丁基橡膠是由異丁烯和異戊二烯發生聚合反應形成的聚合物,是一種氣體都很難穿透的材料,目前已廣泛應用于密封防水,如輪胎內胎、注射器活塞、車窗密封條、止水帶、密封膠帶等。丁基橡膠作為與混凝土進行滿粘的膠層時,可有效增強粘接能力,提升防竄水能力和顯著改善膠層耐水和耐候性。預鋪混凝土試件泡水試驗見圖5。采用TPO片材和丁基膠層構成的丁基預鋪TPO防水卷材可以提升明挖法隧道工程的防水質量;同時,還在于其使用熱風焊接工藝替代粘接工藝。預鋪反粘卷材在立面固定時,是在搭接邊位置距卷材邊緣10~20mm內,每隔400~600mm進行機械固定,并保證固定位置被卷材完全覆蓋。丁基預鋪TPO卷材焊接時,采用自動爬行焊機或手持焊槍熱風焊接搭接邊,焊縫寬度≥25mm。長邊搭接時邊寬80mm,短邊焊接搭接時采用對接法搭接,在2幅丁基預鋪TPO防水卷材底部附一道均質TPO卷材,寬度150mm,厚度1.1mm,保證每邊與卷材搭接75mm。丁基預鋪TPO防水卷材在搭接完成后需在搭接縫處額外粘結一道120mm寬丁基砂面蓋口條。TPO熱風焊接與常規HDPE粘接搭接邊試驗數據對比見表2。熱風焊接無明火,安全性能優越。其焊接設備具有體積小、重量輕,電子溫控精度高、焊接操作簡便經濟,焊接速度連續可調的特點;同時,焊接設備可持續保持均衡的焊接壓力和速度,保證焊縫均勻牢固可靠;焊接效果具有強度高、抗撕裂、無滲漏,施工效率高的特點、可有效避免因漏焊、虛焊、烤焦產生的滲漏隱患。
3推薦防水設計
對采用垂直開挖法施工,圍護結構選用地下連續墻、SMW工法樁、重力式擋墻的明挖法隧道,推薦采用的防水設計方案見表3。
4結語
采用丁基預鋪TPO高分子防水卷材能較好地解決常規預鋪高分子防水卷材在明挖法隧道工程應用中出現的問題,可為類似工程提供參考和借鑒。
作者:宋桃 葉吉 丁磊 侯永神 單位:深圳市科順防水
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