嚴(yán)寒地區(qū)洞口段保溫層施工技術(shù)淺談

摘 要：后安山隧道工程進(jìn)口500m范圍內(nèi)采用拱墻鋪設(shè)雙層防水板中間加保溫板的防水保溫設(shè)計(jì)方法，為解決如何采用無(wú)釘法依次鋪設(shè)“防水層+保溫層+防水層”的問(wèn)題，在施工現(xiàn)場(chǎng)先后試驗(yàn)了各種鋪設(shè)方法后，總結(jié)出最經(jīng)濟(jì)、環(huán)保，并且符合設(shè)計(jì)要求和便于現(xiàn)場(chǎng)操作。

關(guān)鍵詞：嚴(yán)寒地區(qū)；保溫層

引 言

目前國(guó)內(nèi)外隧道防凍防寒措施包括被動(dòng)防寒和主動(dòng)供暖。被動(dòng)防寒包括隔熱法、防排水系統(tǒng)和防寒門，主動(dòng)供熱法包括洞口段供暖和保溫水溝加熱。國(guó)內(nèi)隧道大多采用被動(dòng)防寒措施。國(guó)內(nèi)一般地段隧道采用鋪設(shè)單層防水板，防水板與初期支護(hù)之間安裝環(huán)向和縱向排水盲管的防排水方法。然而，寒區(qū)隧道襯砌背后積水遇冷則凍結(jié)，在設(shè)置防水層同時(shí)，還需要設(shè)置保溫隔熱層，以保證襯砌背后積水不凍結(jié)，能夠順利排出洞外。國(guó)內(nèi)寒區(qū)和高原地區(qū)隧道多采用“防水板+保溫板+防水板”3層防水保溫結(jié)構(gòu)，其中以硬質(zhì)聚氨酯保溫板作為保溫隔熱層，以EVA防水板作為防水層。該結(jié)構(gòu)最大的施工難點(diǎn)是如何采用無(wú)釘法依次鋪設(shè)固定這3層材料。目前國(guó)內(nèi)該類隧道多采用TN-1型聚氨酯黏結(jié)劑來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)釘鋪設(shè)。本文結(jié)合后安山隧道防水保溫層施工實(shí)踐，詳細(xì)描述膠結(jié)法、吊繩吊掛法、環(huán)向鋼筋固定法和防水板連接帶環(huán)向張拉法4種鋪設(shè)方法，并總結(jié)其優(yōu)缺點(diǎn)。

1 工程概況

后安山隧道位于吉林省圖們市東嘎呀河?xùn)|岸，為雙線隧道，起訖里程GD1K306+029～GDK312+580，全長(zhǎng)6551m。該隧道進(jìn)口靠近革命紀(jì)念碑，隧道出口的東南側(cè)為榮幸村。進(jìn)出口交通相對(duì)便利，本隧道的斜井多處于山溝內(nèi)，植被發(fā)育，交通困難，不利于大型機(jī)械進(jìn)場(chǎng)。隧址區(qū)年平均氣溫為4℃，極端最高氣溫為34.9℃，極端最低氣溫為-41.8℃，最冷月平均氣溫為-28.5℃，年平均最大積雪深度為37cm，最大凍結(jié)深度為167cm。按鐵路氣候區(qū)劃分為寒冷區(qū)與嚴(yán)寒區(qū)。

2 后安山隧道防寒保溫設(shè)計(jì)

2.1 防排水設(shè)計(jì)

為防止洞口淺埋段產(chǎn)生凍脹病害，在隧道距洞口922m范圍內(nèi)采用徑向注漿堵水措施。全隧暗挖段初期支護(hù)和二次襯砌間拱墻背后設(shè)EVA防水板加土工布，防水板厚1.5mm，土工布400g/m2，其中隧道距洞口922m范圍內(nèi)鋪設(shè)雙層防水板。

2.2 防寒保溫設(shè)計(jì)

隧道距洞口1000m范圍內(nèi)設(shè)雙側(cè)保溫水溝。進(jìn)口端1000m、出口端1000m處設(shè)置中心深埋水溝（凍結(jié)深度以下）。距進(jìn)口922m范圍內(nèi)在2層防水板之間設(shè)置5cm厚硬質(zhì)聚氨酯保溫板。

3 第1層防水板鋪設(shè)方法

第1層防水板鋪設(shè)施工工序簡(jiǎn)單，施工工藝已經(jīng)非常成熟。主要施工工序?yàn)椋撼跗谥ёo(hù)基面處理→鋪設(shè)土工布→鋪設(shè)防水板。第1層防水板采用無(wú)釘鋪設(shè)方法，即先采用專用射釘及熱熔墊圈將土工布固定在噴射混凝土上，專用熱熔墊圈按梅花形布設(shè)；然后利用手動(dòng)電熱熔接器加熱，使防水板焊接在固定土工布專用的熱熔墊圈上。土工布、防水板按照從下向上的順序鋪設(shè)，環(huán)向鋪設(shè)時(shí)，下部防水板應(yīng)壓住上部防水板，松緊應(yīng)適度并留有余量，保證土工布、防水板全部面積均能貼到圍巖。

4 保溫板和第2層防水板鋪設(shè)方法

雙層防水板中間加保溫板的施工技術(shù)難點(diǎn)是如何在已經(jīng)鋪設(shè)好第1層防水板的基礎(chǔ)上，再采用無(wú)釘鋪設(shè)法且不能穿透第1層防水板的前提下安裝保溫板，繼而鋪設(shè)第2層防水板。以下介紹4種安裝保溫板和鋪設(shè)第2層防水板方法，各方法均建立在第1層防水板已經(jīng)鋪設(shè)好的基礎(chǔ)上。

4.1 膠結(jié)法

理想的膠結(jié)法是在采用無(wú)釘法鋪設(shè)固定好第1層防水板后，把TN-1型聚氨酯黏結(jié)劑均勻地涂抹在第1層防水板和保溫板表面，晾置片刻，至黏結(jié)劑開始凝膠后將保溫板貼在第1層防水板表面并人工用力加壓密貼，直至達(dá)到足夠的膠結(jié)強(qiáng)度；然后把TN-1型聚氨酯黏結(jié)劑均勻地涂抹在保溫板的另一面和第2層防水板表面。利用同樣的方法將第2層防水板和保溫板粘接牢固。然而，現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)踐證明隧道拱頂部位的保溫板與第1層防水板之間達(dá)不到理想的膠結(jié)效果，最終導(dǎo)致在未鋪設(shè)第2層防水板之前保溫板就已經(jīng)脫落。原因是：隧道拱部為弧形且初期支護(hù)表面不平整，第1層防水板隨拱部弧形鋪設(shè)后亦不平整，保溫板為硬質(zhì)長(zhǎng)方體，表面平整，小范圍內(nèi)不會(huì)隨拱部弧形發(fā)生彎曲。因此，保溫板與第1層防水板之間局部不能吻合，不能實(shí)現(xiàn)全部密貼，膠結(jié)面積不足導(dǎo)致達(dá)不到足夠的膠結(jié)強(qiáng)度，最終使得保溫板脫落。

4.2 吊繩吊掛法

雙層防水板中間加保溫板吊繩吊掛法工藝復(fù)雜。在采用無(wú)釘法鋪設(shè)固定好第1層防水板后，在第1層防水板內(nèi)表面、第2層防水板外表面均預(yù)先焊接連接帶。連接帶利用防水板邊角料加工而成，寬約5cm，長(zhǎng)約20cm，連接帶兩端與防水板表面焊接，中間預(yù)留供吊繩穿過(guò)的空隙，形成吊環(huán)狀。吊繩材料為普通塑料帶，吊繩吊掛法見(jiàn)圖1。

4.3 環(huán)向鋼筋固定法

首先在靠近隧道兩側(cè)邊墻處混凝土底板打設(shè)20mm短鋼筋，每根短鋼筋長(zhǎng)約35cm。短鋼筋伸出混凝土面20cm左右，隧道縱向間距為1m；然后安裝拱墻環(huán)向固定鋼筋，該部要充分考慮二次襯砌斷面尺寸，保證環(huán)向固定鋼筋安裝在保溫板與第2層防水板之間設(shè)計(jì)位置。環(huán)向固定鋼筋就位后將其與短鋼筋焊接牢固。如果二次襯砌為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，直接利用伸出仰拱面的環(huán)向預(yù)留主筋作

為短鋼筋與環(huán)向固定鋼筋焊接牢固即可。準(zhǔn)備工作完成后，在側(cè)面將保溫板塞進(jìn)第1層防水板與環(huán)向鋼筋中間的夾層內(nèi)。拱墻保溫板安裝完成后開始鋪設(shè)第2層防水板。第2層防水板外表面同樣焊接連接帶，形成吊環(huán)狀，利用吊繩通過(guò)吊環(huán)與20mm環(huán)向固定鋼筋系牢即可。環(huán)向鋼筋固定法見(jiàn)圖2。

4.4 防水板連接帶環(huán)向張拉連接法

防水板連接帶利用防水板剩余邊角料加工而成，寬約5cm，長(zhǎng)度根據(jù)保溫板具體尺寸確定。連接帶與防水板屬于同一種性質(zhì)材料，二者可以利用手動(dòng)電熱熔接器加熱焊接牢固。連接帶不僅可以通過(guò)其兩端與第1層防水板表面焊接將保溫板固定牢固，還可以作為焊接第2層防水板的固定媒介，這是利用防水板連接帶的一個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)。

鋪設(shè)保溫板時(shí)，由隧道兩側(cè)邊墻開始向拱頂逐塊進(jìn)行。首先，將2條連接帶的一端焊接在防水板上表面，保溫板就位后，拉緊2條連接帶，將連接帶的另一端同樣分別焊接在防水板表面，這樣第1塊保溫板固定完畢；接著，將固定第2塊保溫板的連接帶焊接在固定第1塊保溫板的連接帶表面。鋪設(shè)第2層防水板時(shí)，直接將防水板與連接帶通過(guò)熱熔焊槍焊接牢固即可，防水板連接帶環(huán)向張拉法見(jiàn)圖3。

5 施工方法綜合對(duì)比

5.1 方法可行性和施工進(jìn)度對(duì)比

通過(guò)施工現(xiàn)場(chǎng)相繼使用不同的方法證明：膠結(jié)法不可行；吊繩吊掛法雖然可行但是施工時(shí)難以控制保溫板和第2層防水板的下沉量，而且施工進(jìn)度緩慢；環(huán)向鋼筋固定法和防水板連接帶環(huán)向張拉法可行，能夠保證施工進(jìn)度、有效控制下沉量。

5.2 經(jīng)濟(jì)性對(duì)比

環(huán)向鋼筋固定法和防水板連接帶環(huán)向張拉法均能夠滿足方法可行性和施工進(jìn)度的要求，但是使用環(huán)向鋼筋固定法時(shí)需要額外增加環(huán)向固定鋼筋的費(fèi)用（見(jiàn)表1），而使用防水板連接帶環(huán)向張拉連接法時(shí)，僅需要充分利用防水板剩余邊角料即可，沒(méi)有產(chǎn)生額外材料費(fèi)用。

6 結(jié)論與討論

6.1 防水板連接帶連接法優(yōu)點(diǎn)

（1）防水板連接帶環(huán)向張拉連接法完全實(shí)現(xiàn)了防水層和保溫層的無(wú)釘鋪設(shè)。

（2）該方法保證了初期支護(hù)2層防水板、保溫板和二次襯砌之間的有效連接，提高了隧道防水保溫隔熱質(zhì)量。

（3）連接帶利用防水板邊角料加工而成，充分體現(xiàn)了環(huán)保節(jié)約的原則。

（4）施工時(shí)可以自兩側(cè)邊墻同時(shí)向拱部進(jìn)行，大大加快了施工進(jìn)度。

6.2 施工經(jīng)驗(yàn)

（1）防水板連接帶連接屬于柔性連接，保溫板和第2層防水板在安裝鋪設(shè)完成后仍然會(huì)發(fā)生小幅度的下沉，在施工時(shí)必須注意將第1層防水板、保溫板和第2層防水板之間貼緊，以減小下沉量。

（2）硬質(zhì)聚氨酯保溫板具有彈性，在拆除拱墻鋼筋臨時(shí)支撐后，拱部鋼筋下沉，兩側(cè)鋼筋向邊墻擠壓，將導(dǎo)致拱部二次襯砌鋼筋侵入凈空，在拱墻設(shè)置鋼筋地段安裝鋼筋時(shí)必須將拱墻鋼筋墊塊與第二次防水板之間貼緊。