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    高分子防水卷材及其熱合焊接技術在隧道施工中存在的問題及其預防措施

    發布時間:2020-11-09 18:03:20

    高分子防水卷材及其熱合焊接技術在隧道施工中存在的問題及其預防措施



    魏厚剛 中鐵二局第二工程有限公司

    高分子防水材料一般都具有良好的熱 性,在一定溫度和環境條件下,通過土工膜焊接機對一定厚度的防水板 (卷材)進行熔融壓合,可將一塊塊單獨的防水板連接成一個整體,經過大量的試焊、抗剝離試驗和現場注水法或注入空氣法試驗,結果表明,在現有

    施工技術條件下,能夠達到工程防滲漏水設計要求。然而隧道、地下 [程防排水是一個綜合的 、復雜的系統工程,與隧道地質、爆破、超欠挖、防水卷材選

    取與施工、盲管布設、注漿管預埋、鋼筋網及砼施工、施工縫處理、排水管等都有著十分重要的關系。根據工程特點及使用要求,在一般情況下,為確保防水可靠、不滲不漏,防排水工程施工的總的原則是,以防為主、多道設防、防排結合、剛柔相濟、選材恰當、經濟合理、因地制宜、綜合整治。但在實際施工中,我們發現防水卷材在選取與使用過程仍然存在很多問

    題。這主要反映在以下幾個方面:

    1 產品質量及其物理性能方面存在的問題及其預防措施對隧道工程施工用防水卷材,一般要求其防水板厚度以 1mm~3mm、幅面寬度以 2m~3m。幅面長30m左右為宜;如為復合型防水卷材,不宜選擇雙面復合材料,且復合的土工布粘接牢固有彈性,重量在300g/m 及以上,自然厚度在 2mm及以上;其四邊還應保留 100mm以上的防水板搭接帶 。

    防水板質量應滿足有關標準或工程防水要求。目前市場上的防水卷材存在著很多的質量缺陷,難以找到純粹的 EVA、PVC、LDPE等品質優 良的防水板,這主要是一些鄉鎮小企業,為降低生產成本而添加一些填料,甚至使用劣質再生料進行生產的結果。這樣的防水板較硬易碎,抗穿刺能力差,壽命也很短,易受侵蝕。在進行防水卷材的選擇時必須引起

    注意,日測時應色澤好,表面光潔,硬度適宜 (邵爾A60~65度 ),手感厚度均勻等。

    防水板之間的搭接應優先考慮熱合焊接技術或防水板的自粘技術,如沒有條件而只能采用膠粘劑冷粘法施 T時 ,應首先選擇防水板生產廠家提供或推薦的膠粘劑,并且該膠粘劑已經經過試驗驗證。確定是否已經驗證的方法分兩類:一是由防水板生產廠提供的防水板冷粘施工工藝及其相關檢測報告、錄像資料、圖片等;二是和防水板供應商一起進行現場試驗,并進行詳細記錄和抗剝離檢測。

    在其他因素已經得到良好控制的情況下,防水板厚度是確保防滲漏水的一個十分關鍵性的指標。為避免防水板質量厚度不勻或不易檢測等情況,建

    議優先選用非復合型防水板;隨機裁剪開防水卷材,增加厚度檢測頻率,使用已經檢測部門檢測合格的防水板;目測是否存在嚴重的厚度不勻、透光性反差明顯、破裂、漏洞、鼓凸、瘤出等缺陷,檢查防水卷材的搭接帶及防水板一面是否干凈整潔,否則必須清潔和修補;檢查和調試土工膜焊接機是否工作正常,并進行試焊,觀察焊接質量是否符合要求等。

    2 鋪設前的防排水施工問題及其預防措施

    在開挖巖面與初期支護之間,應每隔一定間距環向設置加筋透水軟管、止水條、止水帶等防水止水材料,并在其外裹一層無紡土工布,在滲水部位設置多重透水管,將滲水匯流人邊墻集水井,再由與其連接的排水管引至兩側排水溝,以確保在進行防水板鋪設前沒有水流、水滴或者冰棱冰柱等明水,在滲漏水嚴重地帶還應采用防水混凝土施工。

    3 鋪設前錨噴基面上存在的問題及其預防措施在防水板鋪設施工前,必須首先檢查并清除錨噴基面上殘留的鋼筋、錨桿頭、尖銳巖石、凸出的管

    A/g 28 2006 5。

    建材標準化與質量管理件等尖銳突出物,并確保兩凸出物之間的深長比 (即相鄰兩凸出物問的最大深度與兩凸出物問的距離之比)保持在邊墻時不大于 1/6、拱部時不大于 1/8的范圍內,否則應用砂漿抹平;斷面變化或直角形斷面處亦應用砂漿抹成 R≥5cm的圓弧面。如采用 自粘卷材,基層還必須采用基層處理劑處理,對基面潮濕的基層還必須進行特殊處理。為確保防滲漏水,所有處理劑都應優先選用推薦的產品并經過現場驗證。

    4 防水卷材的掛釘安裝方面存在的問題及其預防措施

    掛釘的布置安裝以無釘方式為準,無釘鋪設又分為兩種方式:一種為木釘,一種為膨脹螺栓。

    木釘的無釘鋪設方法為,在已確定安裝木釘的錨噴基面上沖擊鉆孔,將木釘綁在防水板系繩上,用鐵錘將系繩和木釘一起錘人鉆孔中并使小釘外端面盡可能與基面齊平即可,該法的優點是能夠確保錨噴基面的平整度,有效杜絕/卜釘對防水板的穿刺破

    壞,缺點是牢固性較差,木材浪費量大,施上較麻煩。膨脹螺栓的無釘鋪設方法為,將膨脹螺栓置于鉆孔中后,緊固螺栓,再將防水板系繩綁扎在膨脹螺栓上即可。該法的優點是操作簡便,缺點是在已綁扎好系繩的膨脹螺栓上必須用補釘進行掩蔽,即在螺栓處有兩層防水板,以減小膨脹螺栓可能造成的對防水板的破壞。

    無論采用哪一種無釘鋪設方式,均要求木釘或螺桿長度在 8cm~1Ocm、桿體直徑在 qbO.8cm以上時為佳。木釘或螺栓固定后,其桿體在錨噴基層上外露高度不得超過 1cm。螺栓的安裝要牢 固穩定,不能松動脫落。

    5 防水卷材掛置過程中存在的問題及其預防措施

    在基面處理、掛釘布置等工作結束后,將防水卷材在錨噴基面上掛系好,此時要注意將系繩綁扎牢靠,檢查防水卷材能否與錨噴基層緊密密貼 (防水板在縱、橫向都要有一定的預留長度,以防水板的松馳度來保證防水板與錨噴基層緊密密貼 )、預留搭接帶寬度 (兩幅卷材的搭接寬度宜為 1Ocm~12cm)是否適宜等,否則必須進行調整。

    6 對防水卷材搭接帶采用熱合焊接方法時的問題

    及其預防措施將兩幅卷材的搭接帶按左下右上裝入已調試好的土工膜焊接機的兩膠輪間,使機身與母材邊緣平行,合上壓桿手柄,啟動焊接機,焊接機即可按調試設定的速度和溫度自行焊接。一般情況下,操作人員只需觀察焊痕與母材邊緣有無偏差,并及時作小范圍內調整糾正即可。

    在焊接結束時,及時將壓桿手柄壓下,使上、下膠輪處于分離狀態,以免時問過長而燒壞膠輪。由于環境溫度及熱惰性等方面的原岡,在焊接過程中,如出現溫度偏高或偏低,可在小范圍內調整焊接機的行走速度來彌補溫度的偏差。

    防水卷材的搭接除在兩張卷材問正常的雙層搭接外,在實際施工中還會出現三層甚至四層搭接的情況,方法是先將兩張卷材熱合焊接好以后,再將第張與前已熱合焊接好的卷材熱合焊接即可;在四幅卷材的共同連接點還叮能產生四層搭接的情況,產生四層搭接時,應分別將已兩兩熱合焊接好以后的兩幅卷材再進行熱合焊接即可。施工中應盡量避免四層搭接,因為層數太多可能因為土工膜焊接機的焊接參數不適合『f『影響焊接質量,將防水卷材錯位掛置可以避免四層搭接的產生。

    在施工中還會出現岡試焊、取樣、修補、加工補釘等多方面原 L大J產 生的防水卷材無專有搭接帶的情況,如兩幅卷材中只有一幅無專有搭接帶時,其搭接和熱合焊接同前面的作業方式一樣,施工工藝不受影響。如兩幅卷材均無專有搭接帶時,處理方法是,根據兩幅卷材的搭接情況,裁剪兩塊大小差不多的、與搭接處相匹配的卷材母材,用電熱吹風將其防水板一面稍微熔融后壓合 (只要不脫落即可),然后將其作為補釘鑲嵌在需搭接的兩幅卷材中問,再用焊接機將其分別與兩幅卷材熱合焊接即可。這種補釘的兩面均覆蓋有土工布,與兩幅卷材熱合焊接的一面起搭接作用,另一面起土_L布的作用 ,以達到防水板不被錨噴基層上的尖銳突出物刺破的目的。

    在有的位置還會出現因焊接機行走不能到位而導致的無法自行焊接的情況,這時可利用電熱吹風加熱熔融卷材搭接帶后人工壓合即可。但其中熱風機功率、吹風扁嘴與防水板問的距離、吹風時間及對熔化點情況的目視觀察,應通過實驗 (即抗剝離試驗 )來確定。

    對冷粘、自粘類搭接方式,基本上不存在上面的問題。但在搭接時需采用收邊壓輪二次壓實,周邊還必須以專用密封膏密封,以使防水板搭接良好無孔隙。但須注意防止灰塵、水等對自粘帶產生污染,以免影響粘接效果。

    7 對防水卷材破損處的修補及其預防措施

    防水卷材的施工必須精心,對防水層的質量檢2006。5。 肋 29

    查必須認真,在防水卷材鋪設前后均應對防水板進行破損檢查并及時修補。用于修補的補釘宜為圓形,且破損處離補釘的邊緣應在 7cm以上 ,除自粘外,修補時將補釘和待補位置緊貼好以后用電熱吹風吹至相互熔融后壓合即可,冷粘時膠粘劑的刷涂寬度不宜小于 3cm。好在補釘的空隙內充填一塊較小的補釘,以防錨噴基面上的突出物穿過破損處而再次損壞補釘。

    8 對防水板的施工保護問題及其預防措施每一次施工完畢,工作人員必須及時對防水板

    施工質量進行全面檢查,檢查內容包含三個方面:一是目視檢測施工質量,其內容包含是否有松馳、破損等情況發生;二是在施工現場,由專門的檢測人員對焊縫進行的密封性檢測;三是在室內進行的對現場焊縫隨機抽樣的抗剝離強度檢測。

    施工作業完畢,操作人員和其他作業人員必須注意對防水板進行保護,必須有效控制鋼筋及其焊接施工、爆破施工以及其他行走機械可能造成的對防水板的損傷等。9 施工控制方面存在的問題及其處理辦法

    9.1 基面平整度指標控制

    錨噴基面平整度是確保防水板能起到防水效果的一個重要工序。根據現階段防水卷材的伸縮性能及隧道錨噴基面的實際情況,錨噴基面必須符合一定的 “深長比 (D/L)指標”,即邊墻 D/L~<1/6,拱頂D/L~<1/8。檢測方法如圖 1。


    1 錨噴基面深長比測試示意圖

    其中:

    L——噴射混凝土相鄰兩凸面間下凹的距離;D——噴射混凝土相鄰兩凸面問下凹的深度。具體的檢測用鋼尺進行,測量精確至 0.5cm。當 L≥70cm時必須重新掛網進行復噴 ;當 L<10cm且每平方米不超過 10個點時 ,可不與處理。對不符合深長比及相關要求的凹凸面(點 ),必須用砂漿抹成光滑的平面或 R≥5cm的圓弧面。

    9.2 采用熱合焊接技術時的焊接質量的控制

    土工膜焊接機的調試及其對防水板的試焊質量是確保防水板能起到防水效果的一個關鍵工序。

    土工膜焊接機對防水卷材熱合焊接的質量與工作時該機的焊接速度、溫度設定、環境條件、材料類型等有非常直接的關系。一般情況下,在每次使用前應對其進行調試與試焊。

    9.2.1 焊接速度的設定與控制

    焊接速度是影響防水板熱合焊接質量的兩個最

    暈要的因素。焊接速度的設定主要與土工膜焊接機性能有關,從對各種型號土工膜焊接機的爬行速度來看,一般都能達到 4m/min的行走速度要求。但在實際使用過程中,爬行速度的設定不宜過快,這主要是過快的爬行速度就要求設定較高的熔合溫度,不利于焊接質量和設備的使用壽命。一般情況下,根據施工組織及對 EVA、PVC等高分子防水卷材的實際施工效果來看,采用的焊接行走速度為 2m/min的中

    速是比較適宜的。

    9.2.2 溫度的設定與控制

    焊接溫度是影響防水板焊接質量的第二個最重要因素。不同的防水卷材,因其基材熔點的差異,熱合焊接時所選擇的熔接溫度是有差異的。焊接溫度的設定與土工膜焊接機自身的調控能力有關,試驗表明溫度的偏差要求控制在 5~C的范圍內。如爬行速度為 2m/min時 ,對 EVA型防水卷材設定的溫度一般為 (250-45)℃。對不了解基材熔點 的情況下,一般先確定一個參考溫度,然后從低到高調節溫度并在裁剪成條形的試樣上進行試焊,觀察焊痕質量以確定所設定的溫度是否合適。在確定好焊接溫度后,應在正常工作情況下,焊接不少于 2m的試樣進行室 內抗剝離試驗,直到檢測結果表明抗剝離強度合格時為止。每次在現場進行熱合焊接施工時,都必須進行試焊觀察。

    有的操作者常采用高溫快速焊接法施工,經試驗表明這是不可取的,存在的主要問題有兩點:一是稍有疏忽則易灼穿防水板;二是對焊縫抗剝離強度的統計分析表明,標準差偏大,焊接質量波動很明顯。

    9.2.3 環境條件對焊接質量的影響焊接速度和溫度的匹配還與環境有關,如環境溫度較高 (不低于 15℃)且空氣流動不大時對已經確A 3lj} 2006. 5

    建材標準化-與質量管理

    認的焊接速度和溫度影響不太大;如環境溫度較低,又有明顯的氣流運動時,應適當調高焊接溫度或降低爬行速度。

    9.2.4 防水板材質對焊接質量的影響由于材質熔化溫度不同,對土工膜焊接機溫度的設定至關重要。很顯然,熔點高所要求設定的焊接溫度也較高。

    9.2.5 對焊接速度和溫度的調試是否匹配的判斷

    速度與溫度的設定是否匹配,或者說對焊接質量優劣的判斷可通過對焊痕的直接觀察或通過抗剝離強度試驗來確定。在試焊檢測時可觀察焊痕的熔合厚度及與母材是否存在明顯的差異,如透明類材料,焊痕平整并帶有透明的玻璃狀則為合格;如焊痕不透明并呈白色狀,則說明溫度偏低或速度過快,需繼續調試。對不透明材料的焊接質量檢測也可通過觀察其焊痕來確定。焊接時不宜將溫度的設定過高,除不利于設備的維護等原因外,主要的是容易熔穿卷材。只有經確認焊接速度和溫度已經匹配的情況下,才能對防水卷材進行正式的熱合焊接施工。

    9.3 對防水板的安全保護及質量控制措施

    a)進場堆放:不宜在露天環境中堆放,否則必須覆蓋以防日曬雨淋或其他意外損傷;

    b)運輸領用:運載器具能確保防水板不被損傷,

    在施工現場絕不亂堆亂放,并標識;

    c)鋪設施工:首先應檢查基面防排水是否適宜鋪設防水板,鋼筋頭等尖銳突出物是否清除干凈;在制作補丁時應將防水板裁剪整齊,減少焊接作業;嚴格按掛釘位置布孔鉆眼,系繩應適當放松,不宜過

    緊,也不能過松;錨噴基面必須滿足有關平整度或圓

    滑面的要求,即 D/L值與 R≥5cm等 ;

    d)焊接施工:必須在試焊合格后才能進行正式焊接施工,以避免假焊;必須嚴格按要求進行現場抽檢,以確保焊接質量,防止漏焊發生;加強防護,避免燒傷、灼傷防水板等;

    e)后續施工:在鋼筋骨架施工、襯砌臺車及其混凝土施工以及其他行走機械移動過程中,必須做好對防水板的保護工作,如電焊時應用擋板等進行防護以免焊渣燙傷防水板,臺車運行時以免掛傷或撕

    裂防水板,混凝土澆筑時振搗棒不宦直接接觸防水板等。

    作者地址:四川省眉山市東坡區眉象路 198號

    郵政編碼:620010

    聯系電話:(0833)8172082

    收稿日期:2006—06—19

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