5.隧道防水板热熔铺设施工工艺

5．隧道防水板热熔焊接铺设施工工艺1工艺概况隧道结构需满足《地下工程放水技术规范》（GB50108）防水一级标准，即不允许渗水，结构表面无湿渍。衬砌背后至少设置一种防水材料，施工缝、变形缝采用两种可靠的防水措施。衬砌结构采用防水混凝土。本工艺研究设计使用的防水板为EVA（乙烯、醋酸乙烯共聚物），幅宽为3.0m，厚度为1.5mm。本工艺控制的关键步骤为防水板与热熔垫圈焊接过程，重点解决热熔垫圈与防水板焊接不牢或焊接不上的问题，同时延伸至隧道防渗漏水的过程控制方面。2工艺特点(1)本工法是采用热熔焊接铺设技术，隧道内全部防水板没有一个孔眼，焊缝密实，不渗漏水；(2)采用先铺设缓冲层（土工布），安装特质垫片，然后将防水板热合固定其上，防水板无穿孔现象；(3)防水板搭接焊缝，采用新型自动焊机进行焊接，焊缝密实，强度高，质量优；(4)本工法工序简单、设备轻巧、易于操作、工效高、综合成本低。3适用范围本工艺适用于隧道EVA防水板铺设施工。4主要引用标准《高速铁路隧道工程施工质量验收标准》（TB10753-2010）《高速铁路隧道工程施工技术指南》（铁建设[2010]241号）5施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程隧道防水板铺设施工流程见下图1。5.2操作要点5.2.1轮廓检查和基面修整(1)防水层铺设前先对初期支护表面每3米一个断面进行净空测量，如有部位侵限要及时处理，直至满足衬砌混凝土设计厚度要求。(2)防水层铺设前对初期支护的表面及渗漏水情况检查，其处理要求有如下几点：①初期支护表面应平整，无空鼓、裂缝、松酥，并用喷混凝土（或砂浆）对基面进行找平处理。②钢筋网、注浆管头、锚杆等凸出部分应按下图2、图3、图4先切断、遮盖或铆平后，用砂浆或喷混凝土找平。图1隧道防水板铺设施工流程基面质量检验不合格轮廓检查、基面修整合格铺设缓冲层设置铺挂固定点、安装塑料垫圈施工准备铺设防水板（热熔焊接）防水板幅间焊接及破损点补焊幅间焊缝充气检查不合格结束合格③初期支护表面平整度应符合D/L≤1/10的要求（D为初期支护基面相邻两凸面凹进去的深度；L为基层相邻两凸面间的距离，且L≤1m）。④基面出现股状涌水时，宜采用局部注浆、围截注浆法进行封堵，封堵后的剩余水量可用排水盲管或排水板集中将水引入洞内排水沟排出。5.2.2铺设缓冲层（土工布）铺设土工布时，首先用作业台架将单幅土工布固定到预定位置，然后用热熔垫圈、金属垫圈、射钉结合（材料规格：热熔垫圈直径70mm、厚度5～6mm，金属垫圈直径20mm、厚度2mm，射钉长度25mm～30mm）。固定土工布时由上至下循环固图2钢筋网处理图3注浆管头处理图4锚杆头处理定，土工布搭接宽度不小于50mm。土工布与喷砼表面密帖，铺设应平顺、无隆起、无褶皱。5.2.3设置铺挂固定点安装塑料垫圈采用射钉抢作业，将热塑性垫圈和缓冲层固定在基面上（图5）。铺挂固定点按梅花型布置，拱部间距0.5～0.8m，边墙0.8～1.0m。热熔垫圈间距控制采用尺量，并使用红油漆标注的方法进行。安装完毕，检查热熔垫圈是否完好，确定能否达到防水板安装要求，如不合要求，需补钉热熔垫圈。施工实例见图6。图6铺设土工布图7热熔垫圈安装效果5.2.4防水板铺设固定土工布土工布预留搭接长度图5固定土工布示意图铺设防水板，用作业台架将防水板由隧道拱部向两侧进行固定到预定位置，然后用手动电热熔压焊器加热，电压〈V〉：220V，功率〈P〉：500W，加热温度0～450℃，由上至下循环热熔固定，开始时电热熔压焊发热较慢，半小时后发热正常，压焊每块热熔垫圈需3～5分钟，压焊器热熔头适宜温度在300℃～400℃之间。手动电热熔压焊器与防水板之间采用隔热布垫层，防止加热时损坏防水板。使防水板焊接在固定土工布的专用热熔垫圈上。施工实例见图8、图9。图8测定压焊器热熔垫圈温度图9压焊垫圈与防水板5.2.5防水板幅间焊接与破损点补焊(1)防水板幅间焊接防水板环向缝采用自动双缝防水板爬焊机焊接（见图10）；温度控制部分采用自动恒温PID控制；速度控制部分采用脉宽调制(PWM)自动稳压稳速电路；直流伺服电机驱动，输出力矩大，行走平稳。按预定的温度、速度焊接，电压(V)：220v，频率﹝Hz﹞：50Hz，功率﹝P﹞：800W，焊接速度﹝V﹞：0.5～5m／min，加热温度〔T〕：0～450℃。焊接环向单道接头需要25～30分钟﹝循环长度28m左右﹞，温度需要操作员调控，按实际施作需求撑握调接，适宜温度在350℃～400℃之间。搭接宽度：150mm，两条焊缝的宽度不小于15mm（图11），中间空腔12mm，焊缝强度：≥85﹪母材﹝剪切方向抗拉﹞。焊接后两条缝间有一条空气道，用于气密性试验仪检测焊接质量。焊接前先除尽防水板表面的灰尘再焊接，焊接时注意搭接宽度，不能偏斜焊接，不能起包焊接，要平顺焊接，由上至下循环焊接；确保接缝的密实度。图10自动爬焊机焊接防水板图12焊接防水板环向缝及搭接长度检查(2)破损点补焊如发现防水板有破损，必须及时修补。先取一小块防水板剪成圆角，补丁边缘距破损边缘的距离不得小于7cm，除尽两防水板上的灰尘后，将其置于破损处，然后用手动电热熔器熔接。5.2.6幅间焊缝充气检查焊缝检测采用气密性试验仪现场检测防水板焊接质量。先堵住空气道的一端，图11防水板搭接示意图然后用气密性试验仪从另一端打气加压，直至压力达到0.25MPa,保持压力不少于15分钟,允许压力下降不超过10%.如达到要求,说明完全合格,否则须用检测液(如肥皂水)找出漏气部位,用热熔焊器修补后再次检测,直到完全合格。图13幅间焊缝充气检查6劳动力组织劳动力组织见表6。劳动力组织表1序号工种人数职责1铺设工4铺设土工布和防水板2热熔焊工5固定土工布和防水板3电工1负责接线，保证电力设备正常4技术员1负责技术交底和现场指导5质检工程师1过程控制，发现问题及时组织整改合计127材料与设备7.1施工材料(1)防水板采用EVA型，厚度≥1.5mm，幅宽宜为2～4m；断裂拉伸强度≥18Mpa；扯断伸长率≥650％；撕裂强度≥100KN/m；低温弯折性为-35℃无裂纹；不透水性为0.3Mpa，24h无渗水；加热伸缩量：延伸≤2mm，收缩≤6mm；热空气老化（80℃×168h）：断裂拉伸强度≥16MPa，扯断伸长率≥600％；耐碱性（饱和Ca(OH)2溶液×168h）：断裂拉伸强度≥17MPa，扯断伸长率≥600％；人工候化：断裂拉伸强度保持率≥80％，扯断伸长率保持率≥70％；刺破强度：300N。(2)土工布重量≥400g/m(2)；厚度≥3mm；拉断力（50mm）≥450N；伸长率≥80%；纵横强度比＜1.5；梯形断裂≥250N；渗透系数≥5×10-2；裂隙率＞80％。7.2施工机具采用的施工机具见表2及图14。施工机具一览表2序号机具名称单位数量型号用途1红外温度仪台1UT302C工艺性试验使用，待温度参数确定后可不再使用2射钉枪把5NS698铺设土工布时固定用3压焊机台5ZG211铺设防水板时使之与热熔垫圈连接之用4双缝爬焊机台3JIT-810用于防水板幅间连接5电烙铁台3JIT-303用于局部防水板的修补6气密性试验仪台2ALT2000检测防水板焊接质量压焊器射钉枪双缝爬焊机电烙铁图14施工机具8质量控制本工艺施工质量执行现行行标《高速铁路施工技术指南》和《高速铁路施工质量验收标准》。8.1铺设防水板的基层符合下列规定：(1)基面应平整、无尖锐物体。(2)基层平整度应符合两突出物之间的深长比D/L≤1/10的规定。沿隧道长度每10m检验10处。8.2防水板铺设符合下列要求：(1)铺设范围应符合设计要求。(2)应与基面固定牢固，松紧应适度不得有绷紧和破损现象。(3)实铺长度与初期支护基面弧长的比值为10:8。(4)防水板的搭接宽度不应小于15cm，分段铺设的防水板的边缘部分应预留至少60cm的搭接余量，允许偏差为-10mm。(5)防水板搭接缝与施工缝错开距离不应小于100cm，允许偏差为-5cm。(6)环向铺设时先拱后墙，下部防水板应压住上部防水板。8.3防水板焊缝符合下列规定：(1)防水板按设计要求进行双焊缝焊接时，每一单焊缝的宽度不应小于15mm。(2)焊缝应无漏焊、假焊、焊焦、焊穿等现象。(3)焊缝若有漏焊、假焊应予补焊。(4)若有焊焦、焊穿处，以及外露的固定点，应采用同质材料覆盖焊接。8.4铺设防水板的基面阴阳角处做成R≥10cm圆弧面，转角1m范围内宜布设双层防水板。8.5缓冲层（土工布）接缝搭接宽度不得小于10cm。缓冲层应平顺、无隆起、无皱褶。8.6防水板铺设应与开挖工作面保持一定的安全距离，应有可靠的防护措施保护防水板。9安全措施(1)防水板的临时存放点应设置消防器材及防火安全警示标志，并有专人负责看管。(2)防水板的铺设地段应配备足够数量的消防器材。(3)铺设防水板时严禁吸烟，并指定专人观察安全状态。(4)防水板作业面的照明灯具严禁烘烤防水板，其与防水板间的距离不得小于50cm。(5)洞内工作空间有限，施工人员较多，工序作业交叉进行，进行挂板作业时应预防与其它作业发生干扰而产生的安全隐患。(6)安全用电，防止电缆打结、破损，漏电伤人，对工作面有明水地段，操作手持电器时，要安装漏电保护器和人身安全防护设施，确保人身安全。(7)施工人员一律佩戴安全帽，防止防水板铺设配件坠落伤人。(8)在进行防水板固定作业时，压焊机应专人专用，防止交叉使用造成额外安全事件。10环保措施(1)铺设缓冲层(土工布)前应对基面水统一归槽处理，不得漫流而影响隧道内文明施工。(2)防水板铺设焊接时，必须保证隧道内通风流畅，严禁无风作业。(3)对零星防水板和土工布应集中收集，统一处理，不得随意扔弃。