隧道工程预铺丁基TPO防水卷材探讨

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摘要：预铺反粘法防水工艺可有效防止卷材破损后渗入的水在结构层与防水层之间流窜，大大减少了渗漏隐患，单层使用即可达到一级设防标准，是一种性价比较高的防水工程新技术。介绍了常规预铺高分子防水卷材在明挖法隧道工程应用中出现的问题，结合工程实际，分析了针对该问题的解决方案，可供其他类似工程参考和借鉴。

关键词：明挖法隧道；深基坑；脱落；基层；丁基预铺；防水卷材；热风焊接

1常规预铺高分子防水卷材在明挖法隧道工程中应用的问题

近年来，作为工程建筑业十项新技术之一的地下工程预铺反粘防水技术得到了广泛应用。预铺反粘法是指将覆有高分子自粘胶层的高分子防水卷材空铺在基面上，然后浇筑结构混凝土，使混凝土浆料与卷材胶膜层紧密结合的施工方法。预铺反粘可有效防止卷材破损后渗入的水在结构层与防水层之间流窜，大大减少了渗漏隐患，单层使用即可达到一级设防标准，是一种性价比较高的防水工程新技术。预铺反粘法可以应用于地下工程底板和没有施工空间的地下结构侧墙（外防内贴）。对采用垂直开挖法，选用地下连续墙、SMW工法桩、重力式挡墙等围护结构的明挖法隧道，底板和侧墙都可采用预铺反粘防水设计。目前，常规预铺高分子防水卷材应用于明挖法隧道工程中影响防水质量的问题主要有两类。

1.1预铺高分子防水卷材挂不住

侧墙基面（喷锚工艺）不平整时，高分子防水卷材往往无法有效附着在侧壁上，只能采取打钉条的方式硬挂，这就导致有两个问题：1）喷锚面强度不够，常规水泥钢钉又太短，打入喷锚面之后，轻轻晃几下就脱离了，即使是换成金属膨胀螺栓也无明显改善。常规预铺高分子防水卷材（HDPE）的自重再加上材质偏硬，经常会造成工人在挂卷材时就发生卷材脱落现象为解决这个问题，会使用比较细的400mm长的螺纹钢，穿透卷材与喷锚层，插入围护体的更深层，以得到更好的固定效果和悬挑力。但这会碰坏闭合的防水体系，留下了渗漏隐患，或者说是体系薄弱点。2）即使高分子防水卷材硬挂成功，通过验收，但在后续工序（混凝土浇筑）时，混凝土浆料自上向下的冲击力仍然会因为卷材无法与基面有效附着，而无法获得有效支撑，卷材在模内脱落。这种脱落既不容易发现，又不容易挽回与维修。这是目前影响明挖法隧道工程防水质量的主要原因，也是导致常规预铺高分子防水卷材在明挖法隧道工程深基坑防水项目中口碑不佳的主要原因。喷锚面不平整，个别坑洼处达到约200mm的高差，无法提供有效支撑。喷锚面强度不足，个别部位质地疏松、夹渣，钢钉压条无法有效固定，都会造成卷材在膜内脱落。

1.2预铺高分子防水卷材搭接边粘不牢

目前明挖法隧道应用最广的预铺高分子卷材的主材为HDPE，即高密度聚乙烯。它的材质比较硬，可焊性较差，搭接多采用自粘搭接。在阴阳角等节点位置和搭接边因不服帖和应力无法有效释放，容易出现翘边脱粘现象。预铺高分子卷材结构见图1，阴阳角等节点部位与搭接边处翘边、脱粘见图2。另外，在潮湿基面或雨季施工时，搭接边热熔胶在泡水后粘结性能会降低，也会引起卷材搭接边脱粘。搭接边因泡水导致粘接效果下降见图3。

2工程应用中的解决方案

为提升明挖法隧道工程的防水质量，保障防水效果，需要采取措施来克服“挂不住”与“贴不牢”的问题。加强基面验收措施和采用可焊接丁基预铺tpo高分子防水卷材可解决上述问题。解决“挂不住”问题要抓住两点：一是要加强对基面验收的要求，也就是要对喷锚作业完成面的质量提升有所要求。目前在喷锚支护质量与验收的标准中，对厚度、强度、工艺有比较明确的要求和专项检查措施，但对平整度的要求仍然偏低。如剔除尖突部位并用砂浆压实、找平，凹凸部位不大于50mm，基面阴阳角处理成圆角或钝角，圆弧半径不小于100mm等。即便如此，还是有不少工程达不到该标准，在现阶段可与建设方共同协商，就基面验收检查批次（如500m2检查15～20个点，每个点为1m2，超过10个点不合格则需进行整改）达成可执行共识。二是要注意减轻高分子预铺防水卷材的自重，在方案设计阶段应选用不超过1.5mm的产品，在减轻自重的基础上，更容易释放应力，与基面的贴合度会更好。解决“贴不牢”问题应该要做好产品材质的升级换代，用TPO替代HDPE，用焊接替代粘接。丁基预铺TPO高分子防水卷材结构见图4。TPO防水卷材是一种新的环保型高分子防水材料，既具有橡胶的耐侯、耐臭氧、耐久性性能，又具有聚烯烃的可焊接性，而且安全、环保、寿命长，物理性能优异。相对于同样厚度的HDPE片材，TPO片材更柔软，更方便节点的处理，部分性能明显优于HDPE。HDPE和H类TPO性能对比见表1。丁基橡胶是由异丁烯和异戊二烯发生聚合反应形成的聚合物，是一种气体都很难穿透的材料，目前已广泛应用于密封防水，如轮胎内胎、注射器活塞、车窗密封条、止水带、密封胶带等。丁基橡胶作为与混凝土进行满粘的胶层时，可有效增强粘接能力，提升防窜水能力和显著改善胶层耐水和耐候性。预铺混凝土试件泡水试验见图5。采用TPO片材和丁基胶层构成的丁基预铺TPO防水卷材可以提升明挖法隧道工程的防水质量；同时，还在于其使用热风焊接工艺替代粘接工艺。预铺反粘卷材在立面固定时，是在搭接边位置距卷材边缘10～20mm内，每隔400～600mm进行机械固定，并保证固定位置被卷材完全覆盖。丁基预铺TPO卷材焊接时，采用自动爬行焊机或手持焊枪热风焊接搭接边，焊缝宽度≥25mm。长边搭接时边宽80mm，短边焊接搭接时采用对接法搭接，在2幅丁基预铺TPO防水卷材底部附一道均质TPO卷材，宽度150mm，厚度1.1mm，保证每边与卷材搭接75mm。丁基预铺TPO防水卷材在搭接完成后需在搭接缝处额外粘结一道120mm宽丁基砂面盖口条。TPO热风焊接与常规HDPE粘接搭接边试验数据对比见表2。热风焊接无明火，安全性能优越。其焊接设备具有体积小、重量轻，电子温控精度高、焊接操作简便经济，焊接速度连续可调的特点；同时，焊接设备可持续保持均衡的焊接压力和速度，保证焊缝均匀牢固可靠；焊接效果具有强度高、抗撕裂、无渗漏，施工效率高的特点、可有效避免因漏焊、虚焊、烤焦产生的渗漏隐患。

3推荐防水设计

对采用垂直开挖法施工，围护结构选用地下连续墙、SMW工法桩、重力式挡墙的明挖法隧道，推荐采用的防水设计方案见表3。

4结语

采用丁基预铺TPO高分子防水卷材能较好地解决常规预铺高分子防水卷材在明挖法隧道工程应用中出现的问题，可为类似工程提供参考和借鉴。

作者：宋桃 叶吉 丁磊 侯永神 单位：深圳市科顺防水