高分子预铺防水卷材在隧道防水中的应用防水卷材预铺反粘

概括：

本文结合实际案例分析了可焊接高分子预铺防水卷材在矿山隧道及明挖隧道应用中相较于传统防水卷材和自粘高分子预铺防水卷材的优势。

一、引言

在我国的基础设施建设中，地铁隧道、高铁隧道、南水北调隧道、公路隧道等遍布全国，随着一带一路的步伐，我国的隧道工程也走出了国门，隧道防水技术的研究也在向深度和广度发展。

目前，高分子自粘预铺防水卷材在基础设施建设项目中应用十分广泛，材料优异的综合性能为工程的防水和安全提供了基本保障，预铺反粘施工方式使得卷材与结构成为一个不可分割的整体。但在实际应用过程中，由于各隧道施工方式不同，我们发现传统的自粘高分子预铺防水卷材并不具备良好的施工适应性，也会面临自粘搭接可靠性的质疑。因此，应用最为广泛的部位多为明挖隧道底板防水。

本文主要从两点进行探讨，一是可焊性聚合物预铺卷在卷材搭接可靠性的提高，二是由于可焊性的优势，预铺产品在矿山隧道、明挖隧道等各类部位的应用范围得以扩大。

2.搭接边缘剥离强度测试部分

2.1 原材料

公司自主生产的可焊自粘聚合物预铺防水卷材

焊接型 自粘型

2.2 实验准备

按照标准GB/T23457-2017《预铺防水卷材》的要求，每种卷材制作5块试件，自粘卷材试件采用自粘式，粘结面为（50×70）mm，焊接卷材试件采用焊接式，焊接面为（50×70）mm，试件制作完成后在标准环境中放置24h。

2.3 检测方法

试验按照《预铺型防水卷材》GB/T23457-2017中P型卷材间剥离强度（搭接边）要求进行。采用电子拉力试验机进行试验，试验温度为（23±2）℃，拉伸速度为（100±10）mm/min。去掉应力-应变图的起止1/4区域，取中间1/2区域的平均剥离力或峰面积力的平均值除以试件宽度即为该试件的剥离强度，单位为N/mm。试验结果为5块试件结果的算术平均值。

焊接试件剥离 自粘试件剥离

2.4 结果与分析

按照2.3中的实验方法进行实验与测试，实验结果如表1所示。

项目

剥离强度N/mm

自粘膜

2.2

2.1

1.9

2.0

1.8

焊接线圈

线圈损坏

线圈损坏

6.2

线圈损坏

6.0

表 1 卷对卷剥离强度（搭接边）

从表1可以看出，自粘卷材搭接边剥离强度平均值在2.0左右，而焊接卷材搭接边剥离强度在6.0以上否则卷材损坏。从结果来看，焊接卷材搭接边的可靠性要比自粘卷材可靠得多。这是因为为了使焊接卷材达到良好的焊接性能，必须选择相容性好的配方体系来制作片材，使其在高温熔融后，使两卷材的搭接边重新成型为一个整体，这样才会有剥离强度超过6.0或者卷材损坏的情况，其原理与PVC、TPO焊接搭接相同。自粘卷材搭接边剥离强度最大值是在剥离过程中热熔胶内聚力断裂时。 目前市场上用于防水的热熔胶内聚力产生的最大力在2~4N/mm之间，所以焊接卷材搭接边缘的剥离强度要远大于自粘卷材，这也可以证明可焊自粘预铺高分子防水卷材在隧道这种复杂的环境下使用时，其搭接强度要比自粘搭接可靠得多。

3.华利高速营盘山隧道案例分析

3.1 项目简介

由中建交通建设集团有限公司承建的华丽高速公路第9合同段华丽高速公路营盘山隧道华坪段位于丽江市华坪县新庄乡八德村，为特长公路隧道，是华丽高速公路重大控制性工程之一。隧道左线长11272米，右线长11310米，采用分离式4车道设计，建成后将成为云南省最长的公路隧道。营盘山隧道为特长隧道，采用矿山法修建，地质条件复杂，围岩变化频繁，时刻面临溶洞突泥突水、山体滑坡、硬岩岩爆、软岩大变形等施工风险，施工难度和施工技术要求极高。

3.2防水结构设计

1）普通防水系统组成：二衬与初期支护间铺设一层1.2mm厚高分子防水板+无纺布；现浇衬砌采用C30混凝土，抗渗等级不低于S8；施工缝、变形缝分别设置注浆管止水条、橡胶止水条止水。

防水板铺设示意图

使用聚合物片材进行全隧道防水有哪些缺点？

从铺装示意图可以看出：防水卷材与二衬混凝土之间没有粘结条件，形成毫无关系的“空铺”。当聚合物卷材防水层任何一处破损或接缝不密实时，就会造成渗漏，渗漏会蔓延到主体结构的每一处，使结构的薄弱环节成为水通道，造成“场外”渗漏。根本无法知道原来的渗漏点在哪里？其结果是：因一点渗漏，而破坏了整个工程。显然，这样的防水是失败的。

2）预铺反粘型高分子自粘膜防水卷材

在CECS 370:2014《隧道工程防水技术规范》第5.2.9条中有一段话：隧道工程中，应优先采用可与现浇混凝土直接粘结、施工性能良好的预铺防水卷材，其性能指标应符合现行国家标准《预铺/湿铺防水卷材》GB/T23457的规定。

GB50108-2008《地下防水技术规范》第3部分第118页对高分子自粘卷材防水卷材的描述如下：“本卷材是在一定厚度的高密度聚乙烯薄膜上涂布一层高分子胶粘剂制成的自粘防水卷材，在高分子防水卷材复合片中归类为树脂品种（FS2）。其特点是断裂拉伸强度和撕裂强度高，胶膜耐水性好，单层即可满足一、二级防水工程的防水要求。采用预铺反贴法施工，卷材表面与结构混凝土粘结。”

各结构层特点：

--聚合物层：具有强度高、伸长率高、抗冲击、防霉、使用寿命长等优良性能；

--自粘层：浇注混凝土时，热熔胶因压缩和水化热的双重作用而诱发自粘，与混凝土粘结牢固。卷材就如同混凝土的皮肤，防水层与主体结构之间不会出现漏水、渗水现象。

--防粘层：保护粘弹状态的热熔胶层不被环境破坏，使其在混凝土浇注时发挥良好的粘结性，并为工人提供施工便利。

3）定制可焊式高分子预铺防水卷材在华利高速营盘山隧道应用

卷材宽度每隔2m预留10cm不粘部位用于长边焊接搭接，每隔20m预留15cm不粘部位用于短边焊接搭接。卷材背面的焊接吊带用于将卷材固定于隧道顶部。所有吊带均为工厂预制，大大保证了卷材焊接点的安全性。现场吊装铺设过程中，卷材无一处钉孔损坏，保证了防水层的完整性，提高了防水的安全性。

线圈准备：

在计算完砂面卷材的重量，焊接点的强度等数值后，确定焊接条的数量，并将条带均匀分布在卷材背面。

基底处理：

首先将初期支撑面裸露的锚栓头切除，并用聚合物防水砂浆包裹，用防水砂浆将不平整处抹平后，通过防水工作架将聚合物垫片（3）从拱顶向两侧依次用水泥钉固定在无纺布上。

铺卷：

用射钉枪把线圈背面焊接好的条带逐一固定在预先放置好的垫片上。

钢筋绑扎：

钢筋绑扎过程中，应避免钢筋头部划伤、损坏防水膜。

混凝土浇筑：

混凝土的密实度决定了卷材与混凝土界面处的压力，当混凝土对卷材的压力均匀时，卷材与混凝土是一体的，当外界破坏力大于卷材胶层的粘结力时，胶层从中间脱离，而结构仍被胶层覆盖。效果如下图所示：

4.春申湖路快速改造项目适用性探讨

4.1 项目概况

春申湖路快速路改建工程是江苏省重点市政工程项目，也是苏州市规模最大的单项交通基础设施项目，有效衔接了新区、相城区和工业园区，是规划中的苏州中环快速路北段的组成部分，是苏州市东西向重要快速路，与中环西线、中环东线、中环南线等快速路共同构成苏州高速公路骨架路网。春申湖路快速路改建工程采用明挖法施工。

4.2 防水设计方案

春申湖路快速路改造项目隧道防水采用卷涂结合施工，底板、侧壁均为自粘式预铺高分子防水卷材。

根据现场勘察，自粘性预铺反粘卷材在底板上使用难度不大，施工性能与普通地下工程方法一致。但在边墙上使用时，我们了解到工人花了很大力气将预铺卷材固定在边墙上。在我们材料应用的路段采用的方法是先用钢钉将自粘性无砂卷材按一定密度固定在边墙基面上，然后再慢慢粘结预铺卷材，解决大面积固定问题。最后在搭接边上用一定密度的钢钉将卷材固定，防止其脱落，这样在搭接下一片卷材时，钢钉固定的搭接边就会被盖住。在实际观察中，这种做法确实解决了自粘性预铺卷材在边墙上使用时难以固定的问题，效果也相当不错。

借鉴此做法，吊带式焊接聚合物预铺防水卷材在明挖隧道边墙使用时也十分适用，固定边墙时可直接将钢钉打入卷材背面的吊带中，将卷材固定于边墙基面上，可省去一些工序。

五、结论

高分子预铺膜的高抗拉性能和优异的防水性能是其他传统膜材无法替代的，但由于膜材在空中铺设的特点，在隧道侧墙、顶板上固定比较困难，所以多用于隧道底板。可焊接高分子预铺防水膜的出现，在一定程度上解决了膜材在侧墙、顶板上的固定问题和搭接边的可靠性问题，但由于背带的原因，现场施工时往往会出现表面凹凸不平、不美观的情况（不影响实际防水效果）。

很高兴看到高分子预铺防水卷材在隧道防水中的应用越来越广泛，有不少创新做法推动企业不断创新产品，希望可焊高分子预铺防水卷材在更多的应用领域不断进步，为我国的隧道防水事业贡献力量。

文章：奥克西塔尼语

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