橡膠瀝青預(yù)噴反黏工藝在礦山法隧道中的應(yīng)用

劉程，熊輝

橡膠瀝青預(yù)噴反黏工藝在礦山法隧道中的應(yīng)用

劉程，熊輝

(廣州地鐵集團(tuán)有限公司 建設(shè)事業(yè)總部，廣東 廣州 510330)

目前，全國(guó)許多大中城市同時(shí)開(kāi)建地鐵，然而，在快速軌道高速發(fā)展的同時(shí)，也遇到了各種各樣的問(wèn)題，尤其是在地鐵建設(shè)中出現(xiàn)的漏水、滲水和竄水問(wèn)題。噴涂橡膠瀝青預(yù)噴反黏是一種采用新型防水材料的工藝，具有施工方便快速，物理化學(xué)性能佳等優(yōu)點(diǎn)。以廣州地鐵防水工程為例，簡(jiǎn)要介紹該工藝的施工要點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)及創(chuàng)新點(diǎn)，作為一種新的工藝，施工快捷，可有效解決礦山法隧道工程中的滲漏水與維修困難等問(wèn)題，目前已逐步被應(yīng)用、認(rèn)可。

防水；礦山法；預(yù)噴反黏；噴涂橡膠瀝青

在國(guó)家城鎮(zhèn)化政策的引導(dǎo)下，隨著城鄉(xiāng)建筑的規(guī)模不斷擴(kuò)大與數(shù)量不斷增長(zhǎng)，我國(guó)的快速軌道交通網(wǎng)絡(luò)也在高速發(fā)展，目前全國(guó)許多大中城市同時(shí)開(kāi)建地鐵，然而，在快速軌道快速發(fā)展的同時(shí)，也遇到了各種各樣的問(wèn)題。尤其是在地鐵建設(shè)中出現(xiàn)的漏水、滲水和竄水問(wèn)題。目前，國(guó)內(nèi)現(xiàn)行的防水措施一般為結(jié)構(gòu)混凝土與防水層2道防水，GB 50208—2011《地下防水工程質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》中對(duì)防水等級(jí)設(shè)防有一定的要求。除二襯采用防水混凝土外，一般在初期支護(hù)與二襯混凝土間設(shè)置柔性防水材料作為防水層，該柔性材料必須有一定的拉伸強(qiáng)度和斷裂延伸率，且耐劃傷、耐根刺、耐腐蝕等；國(guó)內(nèi)隧道常采用的防水層多為 EVA板、ECB板或 PVC板，在大量的工程實(shí)踐中證明，存在以下問(wèn)題：

1) 防水板與二次襯砌之間沒(méi)有彼此黏合，安裝時(shí)的沖擊及巖壁的突出物容易刺破防水板，導(dǎo)致滲漏進(jìn)而導(dǎo)致竄水；

2) 防水板與防水板之間的連接都是薄弱環(huán)節(jié)，在焊接過(guò)程中受人為因素影響大，容易出現(xiàn)翹邊、焊接不牢等現(xiàn)象，稍有不慎就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)防水系統(tǒng)失效。

3) 防水卷材施工進(jìn)度慢，影響施工工期。

4) 主要防水功能還是排水，防水板與初支，防水板與二襯之間都是排水通道，長(zhǎng)期排水，對(duì)隧道山體，植被以及地下空間都有不好的影響。

5) 維修困難，竄水點(diǎn)太多，即使?jié)B漏也找不到漏水點(diǎn)。

因此需要新的材料和工藝改進(jìn)現(xiàn)有隧道防水的一些缺陷，同時(shí)設(shè)計(jì)上遵循“結(jié)構(gòu)自防水為根本，以防為主，防、排、截、堵相結(jié)合，剛?cè)嵯酀?jì)，多道防線，因地制宜，綜合治理”的方針。然而，采取“預(yù)噴反黏”施工方式，該涂料與二襯混凝土黏接緊密，形成統(tǒng)一的防水體[1]，很好地解決了以上問(wèn)題。這種工藝近幾年來(lái)在地下工程中的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣[2]。其施工工藝：首先鋪貼防水材料，然后在防水材料表面澆筑混凝土，混凝土凝固后能夠與防水材料產(chǎn)生很強(qiáng)的黏接力[3]。此工藝可有效防止工程竄水滲漏，并且施工工藝簡(jiǎn)便，可加快施工進(jìn)度，得到各方認(rèn)可。根據(jù)隧道防水要求、特征及地質(zhì)條件，所選擇的防水材料應(yīng)當(dāng)具有良好的拉伸性能以應(yīng)對(duì)施工縫等結(jié)構(gòu)變形；應(yīng)具有良好耐機(jī)械穿刺性能[4]，以應(yīng)對(duì)施工過(guò)程中難以避免的鋼筋等的碰觸；應(yīng)具有良好的黏接性能，避免竄水空鼓[5]等現(xiàn)象發(fā)生，做到整體皮膚式防水。此外還應(yīng)具有良好的觸變性、無(wú)毒無(wú)異味、對(duì)環(huán)境無(wú)污染、冷作業(yè)施工等性能，保證施工過(guò)程安全、快速，防水效果達(dá)到設(shè)計(jì)要求。依據(jù)以上要求，選取噴涂液體橡膠作為預(yù)噴反黏[6]的主體材料。在礦山法隧道施工中，初支錨噴面采用鋪貼土工膜的方法同時(shí)解決了基面凹凸不平的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)基面找平效果并加大了防水層的強(qiáng)度，采用該涂料實(shí)現(xiàn)外噴內(nèi)貼效果，有效實(shí)現(xiàn)皮膚式全包防水。

1 噴涂橡膠瀝青預(yù)噴反黏防水機(jī)理與特點(diǎn)

1.1 成膜機(jī)理

該涂料是由A和 B 2種組分混合后產(chǎn)生的一種具有高彈特性的防水涂料。其中A組分是一種特種成膜劑，固含量為55%~75%，B組分是一種改性乳化瀝青和合成高分子聚合物，固含量為3.0%~ 20.0%。

2種組分A與B由噴槍同時(shí)噴出后呈扇形交叉與霧化，經(jīng)過(guò)高速混合后，立即破乳并在到達(dá)基面時(shí)迅速固化、析水，從而形成一種致密且完整的橡膠涂膜。噴涂現(xiàn)場(chǎng)固化成型的機(jī)理如圖1所示。

圖1 成膜機(jī)理

1.2 防水機(jī)理

該涂料通過(guò)阻止水分子的滲透實(shí)現(xiàn)防水效果。機(jī)理如下：目前組成該涂料的分子之間一般有幾個(gè)納米的空隙，理論上單獨(dú)一個(gè)水分子完全可以通過(guò)空隙，但是自然界的水一般都處于締合狀態(tài)，許多個(gè)水分子之間通過(guò)氫鍵作用形成一個(gè)巨大的分子團(tuán)，因此實(shí)際上通過(guò)高分子間隙具有很大的難度。

1.3 “皮膚式”防水理念與“預(yù)噴反黏”施工工藝

傳統(tǒng)的礦山法施工是在初襯與二襯之間鋪防水板，其缺點(diǎn)是不能與二襯完全貼合，后期運(yùn)營(yíng)過(guò)程中防水層與二襯之間形成竄水而導(dǎo)致滲漏。為解決該問(wèn)題，引入“皮膚式”防水概念。

建筑防水的主要對(duì)象是混凝土，關(guān)鍵是根據(jù)混凝土的特性來(lái)解決混凝土的防水問(wèn)題。水泥在水化過(guò)程中除水化以外多余的水份揮發(fā)、混凝土的收縮與徐變都會(huì)造成混凝土形成一些微小的毛細(xì)孔或可見(jiàn)小孔洞，因此混凝土微觀結(jié)構(gòu)是一種孔縫特性。一般來(lái)講，混凝土結(jié)構(gòu)孔隙率在25%左右；另外，在混凝土結(jié)構(gòu)的使用過(guò)程中，由于氣溫、濕度等因素影響，混凝土?xí)霈F(xiàn)微裂紋和動(dòng)態(tài)變化的可見(jiàn)縫。俗話講，水無(wú)孔不入，因此對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)而言，滲漏水無(wú)法避免?；炷翝B水的主要途徑是毛細(xì)孔洞及裂縫，解決混凝土防水的核心是先封閉堵塞毛細(xì)孔，增強(qiáng)具有抵抗裂縫變形、抗疲勞、耐久的柔性防水層。因此，給混凝土移植“防水皮膚”的概念由此產(chǎn)生。結(jié)合噴涂速凝橡膠瀝青防水涂料“與后澆混凝土超強(qiáng)反黏”的性能特點(diǎn)，在廣州地鐵項(xiàng)目上采用“預(yù)鋪反黏”施工工藝，完全實(shí)現(xiàn)“皮膚式”防水，解決因竄水導(dǎo)致的滲漏隱患。

“預(yù)噴反黏”施工工藝是利用噴涂速凝橡膠瀝青防水涂料與后澆混凝土優(yōu)異的反黏[7]的特性，在二次襯砌澆筑完成后仍能與二次襯砌形成滿黏，不會(huì)出現(xiàn)竄水現(xiàn)象，并且該施工工藝是將噴涂速凝橡膠瀝青防水涂料與土工膜配合使用構(gòu)成復(fù)合型防水層，一方面降低了防水涂料對(duì)基面平整度的特殊要求，同時(shí)由于土工膜與初期支護(hù)間是點(diǎn)固定，兩者之間存在一定的空隙，該空隙可作為初期支護(hù)滲水[9?13]的排水通道，土工膜與噴涂速凝橡膠瀝青防水涂料的配合使用，使得防水與排水同時(shí)實(shí)現(xiàn)，可以進(jìn)一步的保證防水質(zhì)量[14?15]。

1.4 主要性能及特點(diǎn)

噴涂液體橡膠施工不僅具有如下的施工性能，而且成膜后也具有較好的物理性能，如表1所示。

1) 能夠在任意面上噴涂成型，不會(huì)產(chǎn)生流掛現(xiàn)象；幾秒鐘內(nèi)即可凝結(jié)，幾分鐘內(nèi)就能夠達(dá)到一定的強(qiáng)度(可在表面行走)，施工方便，效率高。

2) 對(duì)濕氣與水分不敏感。施工時(shí)不受濕度與溫度的影響。

3) 施工一遍厚度即能達(dá)到要求，避免了以往多遍施工的弊端。

4) 水性材料，無(wú)污染。

5) 自愈性強(qiáng)。

表1 物理力學(xué)性能

2 工程應(yīng)用及效果分析

2.1 應(yīng)用地點(diǎn)與方案

該項(xiàng)目應(yīng)用在廣州地鐵13號(hào)線1期工程中24號(hào)中間風(fēng)井~東洲站區(qū)間，長(zhǎng)度共計(jì)120 m。本項(xiàng)目是采用柔性防水層全包防水與結(jié)構(gòu)自防水相結(jié)合的防水方式。隧道整體結(jié)構(gòu)防水構(gòu)造圖如圖2所示，結(jié)構(gòu)采用抗?jié)B混凝土，抗?jié)B等級(jí)應(yīng)不小于P8。柔性防水層由1.5 mm厚的防水涂料與0.5 mm厚的高密度聚乙烯片材構(gòu)成。由于噴涂的方式是無(wú)縫連接，因此能夠形成全包式防水，而其反黏性能又使其與二襯完全密貼，真正實(shí)現(xiàn)全方位的防水[9]。

隧道整體施工工藝流程如圖3所示。

2.2 噴涂施工及設(shè)備

2.2.1 噴涂施工

施工前先試噴射5~10 s左右，若正常聚合，方能正式施工。噴涂時(shí)噴頭與工作面之間保持60~80 cm的間距；噴頭須緩慢移動(dòng)，移動(dòng)一個(gè)來(lái)回后可達(dá)到最小噴涂厚度(大于2mm)；噴涂的順序是先上后下(若是圓弧形狀按一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)施工)。

2.2.2 噴涂設(shè)備

汽油機(jī)通過(guò)帶動(dòng)噴涂設(shè)備的2個(gè)泵轉(zhuǎn)動(dòng)為其提供動(dòng)力，A料和B料分別由一個(gè)泵供壓，壓力分別為150 kPa與250 kPa。如圖4所示，每側(cè)分別有3根管路，其中1根管路將料供到噴槍，另外2根管路分別為回料管與進(jìn)料管。

圖2 隧道整體防水構(gòu)造圖

圖3 施工工藝流程

圖4 液體橡膠噴涂機(jī)

2.3 施工要點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)

2.3.1 施工要點(diǎn)

1) 正式施工前先進(jìn)行試噴，質(zhì)量滿足要求方可大面積施工。

2) 噴涂作業(yè)時(shí)，噴槍距基面約為70 cm左右，并勻速移動(dòng)。一次多遍噴涂至1.5 mm厚度。

3) 適當(dāng)調(diào)節(jié)基面與噴槍的距離，可使表面成膜固化良好。

4) 噴涂時(shí)注意隨時(shí)檢查溫度、工作壓力等參數(shù)及涂層狀況，發(fā)現(xiàn)異常，立即停工調(diào)整。

5) 應(yīng)按照從下往上的順序進(jìn)行側(cè)墻噴涂，施工過(guò)程及防水效果如圖5~6所示。

圖5 側(cè)墻拱頂噴涂

圖6 防水效果

2.3.2 優(yōu)勢(shì)

1) 皮膚式防水

施工工藝為噴涂方式，5 s成膜，與基層黏接性強(qiáng)，針對(duì)異型結(jié)構(gòu)觸變性好，在施工縫、伸縮縫等薄弱部位的處理當(dāng)中相比于防水板等防水材料有較大優(yōu)勢(shì)。

2) 全包式防水

采用噴涂施工工藝，整體無(wú)縫搭接，形成全包式防水，全包式防水能夠減少防水薄弱點(diǎn)的產(chǎn)生以及降低滲漏水的可能性。

3) 預(yù)噴反黏

噴涂速凝橡膠瀝青防水涂料破乳固化后，防水層通過(guò)析水過(guò)程，綿綿不斷地“抓緊”基面，使膠膜分子滲入到混凝土基面的毛細(xì)孔隙中，形成牢固的物理卯榫作用。涂層與后澆混凝土的剝離強(qiáng)度可達(dá)3.0 N/mm，這種優(yōu)異的反黏性能使防水層與二襯之間完美黏結(jié)，避免了防水層與二襯之間的竄水。即使防水層發(fā)生滲漏，因防水層與二襯之間不會(huì)形成竄水通道，漏點(diǎn)排查準(zhǔn)確快速，漏點(diǎn)修補(bǔ)簡(jiǎn)單有效。避免頻繁維修給工程造成損害。

4) 耐機(jī)械穿刺性能

噴涂橡膠瀝青防水層特有的憎水瀝青成分與具有記憶功能的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)高回彈性高分子材料配合，造就了涂膜涂層的自愈功能，對(duì)一般性的穿刺可以自行修補(bǔ)，不會(huì)出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。

5) 水性、環(huán)保、節(jié)能

從原料采購(gòu)、倉(cāng)儲(chǔ)、運(yùn)輸、生產(chǎn)、噴涂施工和使用過(guò)程中，均為水性，無(wú)毒無(wú)味，無(wú)廢料，無(wú)廢氣排放，無(wú)污染，是新一代節(jié)能環(huán)保材料；在整個(gè)施工過(guò)程中，無(wú)需加熱，常溫施工，無(wú)明火，保證了施工的安全性和可靠性；采用國(guó)際防水行業(yè)最新發(fā)展趨勢(shì)—單層防水用材，既減少建材用量，節(jié)約了資源，真正實(shí)現(xiàn)節(jié)材節(jié)能。

6) 快速成膜、施工效率高

采用專用噴涂設(shè)備施工，噴涂后5 s即可成型；1次噴涂即可達(dá)到設(shè)計(jì)厚度，節(jié)約勞動(dòng)力，并可大幅度縮短施工工期，降低施工成本。1臺(tái)噴涂設(shè)備日施工能力可達(dá)1 000~2 000 m2，符合快速施工 要求。

7) 可在潮濕基面施工

可以在潮濕、無(wú)明水的基面施工。對(duì)基層要求低，便于應(yīng)用在地鐵、隧道、水利等領(lǐng)域。

3 技術(shù)創(chuàng)新

3.1 研發(fā)適合廣州地區(qū)的防水涂料

通過(guò)調(diào)研和分析廣州地區(qū)地下水文及地質(zhì)環(huán)境，考慮其地下水存在污染與腐蝕性強(qiáng)等因素對(duì)防水涂料的影響，調(diào)整材料配方，研發(fā)出適用于廣州地區(qū)的噴涂速凝橡膠瀝青防水涂料。

3.2 施工工藝創(chuàng)新

由于廣州屬于富水地區(qū)，具有地下水位高等特點(diǎn)，結(jié)合噴涂速凝橡膠瀝青防水涂料的特性，開(kāi)發(fā)出適用于廣州地鐵的“噴涂速凝預(yù)噴反黏施工工藝”。該工藝即在礦山法隧道施工中，采用噴涂速凝型液體橡膠防水材料，實(shí)現(xiàn)外噴內(nèi)貼的防水效果：初襯錨噴面采用鋪貼土工膜的方法解決了基面凹凸不平的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)基面找平效果并增強(qiáng)防水層，而且噴涂速凝能夠與二襯結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)完美反黏，從而達(dá)到傳統(tǒng)材料難以實(shí)現(xiàn)的外噴內(nèi)貼效果。

4 結(jié)論

1)“預(yù)噴反黏”施工工藝是利用噴涂速凝橡膠瀝青防水涂料與后澆混凝土優(yōu)異的反黏的特性，在二次襯砌澆筑完成后仍能與二次襯砌形成滿黏，不會(huì)出現(xiàn)竄水現(xiàn)象，并且該施工工藝是將噴涂速凝橡膠瀝青防水涂料與土工膜配合使用構(gòu)成復(fù)合型防水層。

2) 廣州地鐵隧道的防水工程中，采用這種涂料作為全包型防水材料,每天能夠完成施工1 000 m2，施工進(jìn)度得到了極大提高；施工完畢即可馬上進(jìn)入下道工序。施工完成后，未發(fā)生滲漏問(wèn)題,反映良好。

3) 作為一種新的防水材料與工藝，施工快捷，可有效解決礦山法隧道工程中的滲漏水與維修困難等問(wèn)題，目前逐步被應(yīng)用、認(rèn)可。

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Application of pre-spray anti-viscosity of sprayed rubber asphalt in mine tunnel

LIU Cheng, XIONG Hui

(Construction Headquarters of Guangzhou Metro Group Co., Ltd, Guangzhou 510330, China)

At present, subways are built in many large and medium-sized cities in the country. But at the same, they also encounter a variety of problems, in particular to the problems of water leakage, water seepage and water channeling in the construction of the subway. Pre-spray anti-viscosity of sprayed rubber asphalt is a new waterproof material technology. It has the advantages of easy and fast construction, good physical and chemical properties, etc. Taking Guangzhou metro waterproof project as an example, this paper briefly introduces the main points, advantages and innovation points. As a new technology, its construction process is fast, which can solve the problem of water channeling and leakage in mine tunneling method. At present, it has been applied and approved.

waterproof; mine tunneling method; pre-spray anti-viscosity; sprayed rubber asphalt

D560

A

1672 ? 7029(2019)10? 2547 ? 06

10.19713/j.cnki.43?1423/u.2019.10.022

2019?01?15

湖南省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(2018JJ3657)；廣州地鐵集團(tuán)有限公司科技經(jīng)費(fèi)資助項(xiàng)目

熊輝(1970?)，男，江西樟樹(shù)人，高級(jí)工程師，從事地鐵建設(shè)管理工作；E?mail：xionghui@gzmtr.com

(編輯 陽(yáng)麗霞)