铁路隧道防水材料耐久性检测技术

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摘要:隧道工程在铁路建设事业中具有举足轻重的地位，但隧道的地质、水文条件特殊，受自然环境以及施工工艺等方面的影响，易发生隧道渗漏水问题，因此做好防水工作对于提高铁路隧道的运营安全具有显著的意义。本文以铁路隧道工程为背景，介绍了铁路隧道的主要防水结构、材料及防水板的施工标准，围绕防水工艺及耐久性检测技术展开探讨，希望可为类似工程提供参考。

关键词:铁路隧道;防水工艺;材料质量;耐久性

1工程概况

某铁路隧道工程起讫里程D1K183+653～D1K184+500，穿越弧形断层及逆断层带，渗漏水现象发生概率较高。鉴于富含地下水地段的特殊性，于该处布设环向盲管，以焊接的工艺处理防水板，组成完整的防水体系。此外，由技术专员组织防水材料的试验检测工作，以明确其性能特点，保证防水体系的可靠性。

2铁路隧道的主要防水结构及材料

国内铁路隧道常采用的是复合式衬砌结构形式，其防水功能的实现主要得益于防水隔离层，该部分由高分子防水卷材组成，除了发挥出防水作用外，还具有隔离与润滑的特点，以便给初喷混凝土施工创设良好的条件，减少该部分对二次衬砌混凝土所带来的不良影响，保证混凝土无裂缝现象，使成型后的二衬混凝土具有较强的防水性能［1］。防水层的核心组成包含缓冲垫层和防水板，其中防水板施工质量是整体防水效果的决定性因素，其自带完整的防水体系。但在防水板出现渗漏等问题时，将导致水体在短时间内大量聚集至防水板与二次衬砌所形成的间隙内，严重干扰防水板的正常使用，破坏既有的完整防水体系。因此，在复合式衬砌隧道工程中，必须以可行的方式防护防水隔离层，使其具有完整性，提高隧道整体的防水水平。

3防水板的施工标准

防水板在隧道工程建设领域又被称之为防渗土工膜，其应用范围较广，除了隧道工程外，在水利、水电等项目的防水中均具有可行性。现阶段，诸如《铁路路基土工合成材料应用技术规范(附条文说明)》(TB10118—2006)［2］等相关规范均对防水板的施工标准作出特定的要求，体现在设计方法、计算方法、性能测试方法等方面，在实践中则需要根据项目特点参考相应的技术规范，合理操作，提高防水作业的规范性。

4铁路隧道的防水工艺应用要点

4．1排水盲管的安装方式

1)环向盲管。根据铁路隧道的勘察结果，确定集中出水点，于该处沿水源方向钻进成孔，插入引水管，拌制速凝砂浆封堵周边，以保证地下水可以经由管内向外流出。2)纵向盲管。在边墙底部测放盲管安装控制线，沿该线钻孔并打设膨胀螺栓，将预制成型的纵向盲管安装到位，设置卡子以保证管道的稳定性。3)泄水管。矮墙施工过程中应配套泄水管，需要在模板上开孔，将泄水管一端设置于该孔处，剩余一端利用三通稳定连接在预先设置好的纵向排水管上，采取固定措施，使其维持稳定。

4．2防水板的铺设内容

1)基面处理。做好防水板铺设前的准备工作，即全面处理隧道初期支护表面，将该处多余的锚杆头和钢筋头切除干净，取适量细石混凝土，于该处涂抹，保证喷射混凝土表面具有平整性［3］。2)无纺布的铺设。配置多功能作业台车，利用该设备将无纺布置于指定安装区域，通过塑料垫板和射钉联合作用，使无纺布维持稳定。无纺布搭接宽度应在10cm以上，以构成完整的整体防水体系。3)防水板的铺设。此项工作中采用多功能作业台车，将待安装的复合防水板置于指定位置，在电热熔接器加热处理后，将防水板焊接至专用热熔衬垫上，以保证防水板具有稳定性。4)焊缝质量检验。以检漏器为主要工具，先堵住空气道的一端，从另一端打气加压，随着压力值的提升，当该值达到0．2～0．5MPa时，则表明施工效果良好。若无法满足该压力要求，需用检测液确定发生泄漏的区域，由施工人员操作热熔焊机，完成修补后再进一步检测，直至各处均达标为止。

4．3止水带的设置

以衬砌结构形式及厚度为基本依据，制作合适尺寸的拼装式挡头模板，其宽度取衬砌厚度的1/2，为保证拼缝区域的稳定性，在该处预留止水带安装专用槽。将挡头模板安装到位，在设置橡胶止水带时，应将其1/2打设在上一循环衬砌中，剩余部分则稳定在下一循环衬砌中，起到连接的作用。环向施工缝施工过程中，宜设置中埋式和外贴式橡胶止水带。隧道止水带施工如图1所示。

5耐久性检测的主要指标及方法

表1所示为防水板物理耐久性能检测指标。为明确防水材料在耐久性方面的具体表现，需组织试验，具体试验类型及方法如下。1)拉伸性能与撕裂强度试验。试验环境温度会对所得结果的精准性产生显著的影响，应营造23℃的恒温环境，将制得的试样置于其中并维持24h以上，此举的目的在于形成试验温度下的稳态。经过校准后正式进入试验环节，应根据材料的类型合理调整拉伸速度，例如SBS材料为50mm/min，高分子材料为200mm/min。调整试验材料的位置，使其置于夹具中心处，夹具设置间距稳定在180mm内，运行试验设备(需提前经过校核)，待试验材料被拉断后随即暂停，期间及时记录数据，确定最大拉力与伸长量，用于分析。2)不透水性试验。营造23℃的恒温环境，将制得的试样置于其中并维持6h以上，相对湿度稳定在50%，按照材料上表面朝下的方式置于透水盘上，在确保位置无误后在上方加盖7孔圆盘，缓慢加压直至实测值提升至0．3MPa后即可停止，稳压30min，根据水压降低情况对不透水特性作出判断。3)耐热度试验。清理试验材料的非持久保护层，将其放于23℃的恒温环境中并持续2h以上，要求被测材料与设备相互分隔，以免在后续试验期间发生粘结。调节烘热箱的温度，使其稳定在90℃，期间根据实际温度变化情况合理调整内置热电偶，保证全程温度变化幅度不超过±2℃，在该温度环境下持续加热2h，观察材料的变化情况，对其耐热性作出判断。4)低温柔度、弯折试验。与耐热度试验相类似的是，试验前需清理材料的非持久保护层，再将其放于23℃的恒温环境中并持续4h以上，不可出现材料与设备相互粘结的情况。取试件和柔度棒，将两者同步置于低温制冷仪内，待温度达到18℃后维持该状态至少2h，匀速绕柔度棒弯曲180°，试验人员密切观察，看试验材料是否出现裂纹等质量问题。5)耐腐蚀性试验。此项试验需要使用到3%浓度的HZS04溶液和2．4%浓度的NaOH溶液，应在试验前配制，将试样置于其中并给予28d的浸泡处理，期间每天搅拌一次液体，并以7d为单位定期倒出溶液并换新。经过浸泡后，将试样切割成6个试件，经过拉伸性能试验后确定各材料的拉伸速度，其中SBS卷材为50mm/min，高分子类卷材为200mm/min。6)耐穿刺性试验。准备环形夹具，将试样置于其中并维持稳定，拧紧夹具后将其转移至加压装置中，按照100mm/min的顶刺速率运行，采集试验过程中的最大压力值并完整记录，经计算后确定各试样的平均值，将其作为刺破强度，对试样的性能作出判断。

6结束语

铁路隧道施工具有复杂性，防水工艺水平将直接对铁路隧道的安全运营状况产生显著的影响。工程实践中，有关人员需要视现场情况合理应用防水工艺，同时根据施工需求准备材料，通过试验的方式分析其耐久性，保证投入使用的材料均可满足质量要求，通过工艺和材料的配合，构筑完善的防水体系，提高铁路隧道的防水性能。［ID:011096］

参考文献:

［1］杨冬．铁路隧道防水施工技术及应用［J］．设备管理与维修，2020，41(8):44－45．

［2］中华人民共和国铁道部．铁路路基土工合成材料应用技术规范(附条文说明):TB10118—2006［S］．北京:中国铁道出版社，2006．

［3］赵兴龙．铁路隧道工程防水施工技术及其质量控制研究［J］．建筑技术开发，2019，46(24):36－37．

作者：胡亮 单位：中铁十六局集团物资贸易有限公司