嚴寒地區(qū)隧道硬質(zhì)聚氨酯保溫水溝施工技術(shù)

保國斌

摘要：為了根治嚴寒地區(qū)隧道水溝內(nèi)水結(jié)冰及其引起的凍害問題，本文主要介紹隧道水溝采用硬質(zhì)聚氨酯保溫材料的優(yōu)點，施工工藝及施工控制要點，為類似工程中推廣應(yīng)用硬質(zhì)聚氨酯保溫水溝技術(shù)提供有益借鑒。

關(guān)鍵詞：嚴寒地區(qū) 隧道水溝 硬質(zhì)聚氨酯保溫材料 施工工藝

1 工程概況

通灌鐵路DT2標(biāo)段姜家街隧道全長2845m，位于遼寧省桓仁縣境內(nèi)。該地區(qū)11月份至次年3月份平均氣溫為-10℃，最低氣溫達到-25℃以下。在該嚴寒地區(qū)的冬季，隧道水溝內(nèi)的水結(jié)冰不能排出洞外，使得襯砌背后及道床底部的水進入不了排水溝，從而導(dǎo)致凍害的發(fā)生，嚴重威脅行車安全。為了根治隧道水溝內(nèi)水結(jié)冰及其引起的凍害問題，結(jié)合隧道水溝結(jié)構(gòu)設(shè)計文件，經(jīng)反復(fù)論證分析，確定采用硬質(zhì)聚氨酯保溫水溝。該保溫水溝具有顯著的保溫效果，可以有效解決隧道水溝凍結(jié)等凍害問題。

2 硬質(zhì)聚氨酯保溫材料技術(shù)優(yōu)點

硬質(zhì)聚氨酯是一種具有保溫及防水功能的新型合成高分子材料，以聚酯或聚醚樹脂為主要材料與多異氰酸酯在一定比例加入發(fā)泡劑、催化劑、泡沫穩(wěn)定劑等，經(jīng)混合攪拌相互作用下反應(yīng)而成。其主要優(yōu)點有：

2.1 保溫性能好

硬質(zhì)聚氨酯導(dǎo)熱系數(shù)低，僅為0.018～0.024w/（m·k），相當(dāng)于聚苯板的一半，是目前建筑保溫較好的材料。

2.2 防水、防腐及耐久性能好

聚氨酯吸水率低（≤3%）及抗水蒸氣滲透好，能有效地防止水、濕氣以及其它多種腐蝕性液體、氣體的侵透。

2.3 質(zhì)量輕，抗壓強度高

聚氨酯閉孔率高（≥92%），體積密度小，約為30～60kg/m3，抗壓強度>0.2MPa，能承受一定的荷載。

2.4 粘結(jié)性強

現(xiàn)場噴涂的聚氨酯粘結(jié)能力強，能在混凝土、木材、鋼材等多種材料表面粘結(jié)牢固，從而使聚氨酯與作用面基層成為一體，不易發(fā)生脫層。

2.5 施工簡便，質(zhì)量可靠

現(xiàn)場機械化噴涂作業(yè)，成型工藝比較簡單，施工速度快，效率高，質(zhì)量有所保證。

2.6 綠色環(huán)保

聚氨酯在噴涂施工及使用中無有害物質(zhì)的揮發(fā)，不對環(huán)境造成污染，化學(xué)性能穩(wěn)定，不分解霉變。

3 施工工藝

3.1 施工工藝流程

硬質(zhì)聚氨酯保溫水溝施工工藝流程：水溝電纜槽澆筑成型→水溝底層蓋板鋪設(shè)→保溫墊塊設(shè)置→硬質(zhì)聚氨酯混合料配置→分層噴涂成型→養(yǎng)護→澆筑硬質(zhì)聚氨酯保護層砼→頂層蓋板鋪設(shè)→洞外檢查井施工→洞外水溝出水口施工。

3.2 施工工藝

3.2.1 施工準(zhǔn)備

①檢查進場的硬質(zhì)聚氨酯合格證，確保其各項性能指標(biāo)符合國家有關(guān)材料標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

②根據(jù)施工環(huán)境的溫度及相對濕度，確定好施工參數(shù)、原材加溫溫度等。嚴寒地區(qū)隧道，應(yīng)確保施工環(huán)境和原材料溫度為23±2℃、相對濕度為45%～55%的條件下，硬質(zhì)聚氨酯泡沫成型尺寸穩(wěn)定性最好，按照配合比對噴涂設(shè)備進行調(diào)試和試噴。

③施工機具選用：每個班組主要配置高壓專用噴槍1臺，小型空壓機1臺，手持式攪拌機1臺，物料混合桶若個。

④材料的選用和制備：在組合聚酯或聚醚（俗稱A料、白料）、多異氰酸酯（俗稱B料、黑料）中，按照廠家提供的產(chǎn)品使用說明書的配合比加入催化劑、勻泡劑和發(fā)泡劑，即可制得硬質(zhì)聚氨酯泡沫。

⑤噴涂前，應(yīng)檢查水溝電纜槽內(nèi)預(yù)留孔及預(yù)埋件位置、數(shù)量規(guī)格等，確保其均符合設(shè)計要求。

3.2.2 施工操作

①水溝電纜槽澆筑成型后，鋪設(shè)水溝雙層蓋板的底層蓋板；電纜槽內(nèi)電纜鋪設(shè)后用1：10水泥珍珠巖將電纜槽

填滿。

②在水溝兩側(cè)豎墻與邊墻頂部通長設(shè)置陶?；炷帘貕|塊，墊塊高度8cm，寬度與墻寬一致。

③現(xiàn)場對水溝保溫層、電纜槽頂部及外側(cè)部位滿噴硬質(zhì)聚氨酯。噴涂施工前，為確保硬質(zhì)聚氨酯的粘結(jié)性、保溫性、平整性，應(yīng)清掃噴涂基層，使基層表面無水、無雜物，凹凸不平處應(yīng)用1：3水泥砂漿進行找平。噴涂硬質(zhì)聚氨酯泡沫時，應(yīng)將高壓噴槍槍口垂直對準(zhǔn)基層面進行噴涂，氣壓保持在0.6～0.7MPa，且保持噴槍移動速度均勻一致，每次噴涂厚度應(yīng)控制在25～30mm為宜，最多不得超過50mm。

④電纜槽外側(cè)澆筑厚度為3cm的C20混凝土聚氨酯保護層（內(nèi)設(shè)鋼絲網(wǎng)）。模板采用定型鋼模板，雙排φ48×3.5mm鋼管通長連接加固。因澆筑混凝土厚度較薄，振動棒無法插入振搗，混凝土分兩層逐層澆筑，采用直徑16mm圓鋼人工插入振搗密實。

⑤聚氨酯養(yǎng)護24h后即強度達到100%以后，方可鋪設(shè)水溝電纜槽頂部蓋板。

⑥洞外檢查井采用雙層蓋板，蓋板間同樣以聚氨酯保溫層填塞實，并且保證洞外施工排水管管頂至地面距離即埋深不小于最大凍結(jié)深度。

⑦洞外保溫水溝出水口施工時，位置應(yīng)選在背風(fēng)向陽低洼處。出水口堆砌片石，然后在片石覆蓋粘土進行夯實，以確保水溝出水口不結(jié)冰，不堵塞。

4 施工控制要點

①硬質(zhì)聚氨酯保溫水溝在隧道洞口段加強保溫的增設(shè)長度應(yīng)確保隧道水溝冬季不凍結(jié)。

②施工期間以及完工后24h內(nèi)，施工環(huán)境及基層溫度不應(yīng)低于5℃，空氣相對濕度不宜大于90%。

③噴涂時，噴槍口與基層應(yīng)保持1m為宜，既確保保溫層與基層之間粘結(jié)牢固，又不至于使泡沫材料飛散；并且隨時檢查泡沫質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時停機查明原因。

④噴涂時，對噴涂邊緣部分應(yīng)采取遮擋措施，避免材料飛散污染環(huán)境及浪費。

⑤硬質(zhì)聚氨酯噴涂完成后不得在其表面上直接進行電焊等熱熔作業(yè)，避免破壞聚氨酯層。

5 檢查驗收

硬質(zhì)聚氨酯保溫防水層施工完成以后，對其應(yīng)做如下檢查驗收。

①防水性能檢查：采用蓄水或雨淋的辦法檢查其防水效果，不得出現(xiàn)積水或滲漏水現(xiàn)象。

②噴涂厚度檢查：采用鋼針插入和量測的方法檢查厚度。

③表面平整度檢查：采用1m直尺和楔形塞尺進行量測，噴涂表面平整度要求≤±5mm。

④其它項目：硬質(zhì)聚氨酯應(yīng)與基層粘結(jié)牢固，表面不得出現(xiàn)隆起、塌陷、裂縫及結(jié)疤等。

6 效益分析

6.1 經(jīng)濟效益

姜家街隧道水溝采用硬質(zhì)聚氨酯保溫材料，現(xiàn)場機械化噴涂作業(yè)，成型工藝比較簡單，施工速度快，效率高，10名熟練的作業(yè)工人1天能夠順利施工完50m隧道雙側(cè)保溫水溝。與傳統(tǒng)的既有工藝水溝采用水泥珍珠巖保溫材料相比，硬質(zhì)聚氨酯材料不但保溫效果較好，而且施工綜合成本低，節(jié)約成本10.66萬元。該工藝與既有工藝施工成本對比見表1。

6.2 社會效益

采用硬質(zhì)聚氨酯保溫水溝，成功地解決了嚴寒地區(qū)隧道水溝冬季凍結(jié)的施工難題。該工藝施工速度快，縮短了工期，質(zhì)量有所保證，工程效果好，取得了比較好的社會效益。

7 結(jié)束語

姜家街隧道于2012年10月份完成保溫水溝施工。經(jīng)過對2012年和2013年冬季該隧道洞內(nèi)外及保溫層的溫度實測，實測結(jié)果表明：保溫層最低溫度可保持在2℃以上，確保水不凍結(jié)，驗證了嚴寒地區(qū)隧道水溝采用硬質(zhì)聚氨酯材料的顯著保溫效果。同時，該保溫水溝施工工藝不但滿足設(shè)計和驗標(biāo)要求，而且具有施工簡便、質(zhì)量可靠、綜合成本低等優(yōu)點，得到了建設(shè)單位和相關(guān)單位的認可與好評，并在其他標(biāo)段隧道上推廣使用，經(jīng)濟效益和社會效益顯著。

參考文獻：

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