李新龍

（陜西省鐵路投資（集團(tuán)）有限公司，西安 710054）

1 引言

隧道滲漏水問題目前仍舊是大部分隧道工程中無法根治的問題，這為隧道投入運(yùn)營(yíng)之后的維修養(yǎng)護(hù)增加了難度。根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)外嚴(yán)重滲漏水的隧道數(shù)量大約占隧道總數(shù)量的30%。我國(guó)從1981 年開始引進(jìn)國(guó)外防水板進(jìn)行隧道防水作業(yè)，本文通過闡述與分析目前隧道噴膜防水技術(shù)的具體運(yùn)用情況，介紹其應(yīng)用價(jià)值?，F(xiàn)階段隧道工程越發(fā)復(fù)雜，類別更趨于多樣化，如何保證隧道防水工程的施工質(zhì)量值得深入研究。

2 隧道工程滲漏水原因

隧道工程滲漏水原因比較多，作為地下線性工程，跨度范圍比較大，而且不同區(qū)段內(nèi)的工程地質(zhì)、水文條件等各不相同，容易導(dǎo)致隧道滲漏水。從各方面綜合分析，隧道滲漏水出現(xiàn)的主要原因分為2 個(gè)方面：自然因素與人為因素。

2.1 自然因素導(dǎo)致的隧道滲漏水

客觀上來講，地下水的存在是隧道產(chǎn)生滲漏水的根本原因，通過剖析水力學(xué)與水文地質(zhì)學(xué)可知，地下水的流動(dòng)是有固定流向的，地下水通常由高水壓區(qū)流向低水壓區(qū)。在施工開挖階段，低水壓區(qū)常出現(xiàn)臨空面，在圍巖作用力的影響下，地下水的流向被改變而流向臨空面，因此，地下水流向隧道內(nèi)，若防水施工不到位，最終會(huì)導(dǎo)致隧道襯砌、底部滲漏水。隧道開挖過程中圍巖的滲透系數(shù)、地下水位的高低、過水?dāng)嗝娴拇笮〉染鶗?huì)影響隧道防滲漏效果。另外，水文地質(zhì)特征的變化也直接影響隧道滲漏水，如大氣降水、隧道埋深、溶洞、泉眼、水庫(kù)、江河等因素。

2.2 人為因素導(dǎo)致的隧道滲漏水

人為因素導(dǎo)致的隧道滲漏水主要體現(xiàn)在：

1）隧道防排水體系不完善，初期支護(hù)與二襯之間排水系統(tǒng)未連通，施工作業(yè)不精細(xì)，灑落的砂漿、混凝土等堵塞排水系統(tǒng)，導(dǎo)致排水困難造成隧道滲漏水。

2）防水板鋪掛施工質(zhì)量影響隧道滲漏水。防水板鋪掛時(shí)，因施工不規(guī)范造成防水板破壞的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，如前后兩幅防水板搭接寬度不夠或搭接不平順導(dǎo)致焊縫不密實(shí)，焊接鋼筋時(shí)燒壞防水板，防水板背后外露的錨桿頭、管件沒有切除。

3）穿防水板，防水板背后未鋪設(shè)土工布，防水板鋪設(shè)過于松弛或緊繃均會(huì)造成隧道滲漏水。

4）二襯混凝土施工質(zhì)量問題。二襯混凝土通常采用防水混凝土，但由于混凝土的防水設(shè)計(jì)、砂石原材料的質(zhì)量、混凝土施工接縫的處置等把控不嚴(yán)，導(dǎo)致隧道滲漏水。

5）管理問題。隧道排水系統(tǒng)為隱蔽工程，必須重視施工過程中的質(zhì)量驗(yàn)收工作，由于一些施工單位自檢體系不健全，加之個(gè)別監(jiān)理人員履職不到位，忽視了隧道防排水的重要性，缺乏自檢與監(jiān)督等，導(dǎo)致隧道出現(xiàn)滲漏水現(xiàn)象。

3 隧道工程噴膜防水技術(shù)的發(fā)展

3.1 早期階段

噴膜防水技術(shù)早期主要應(yīng)用于發(fā)達(dá)國(guó)家，隨著人們對(duì)防水質(zhì)量要求的不斷提升，以及施工期間人們對(duì)防水施作的便捷性和質(zhì)量控制的要求，噴膜防水技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，其主要施工過程是將防水涂料通過機(jī)械噴涂的方式均勻噴灑在屋面或地下室墻面上。在這一階段，人們也在對(duì)隧道施工的防水措施進(jìn)行分析、研究，通過對(duì)防水形式、材料等的不斷革新與創(chuàng)新，適用于隧道工程防水的噴膜防水技術(shù)也被運(yùn)用于山嶺隧道施工中。早在1960—1965 年，德國(guó)、奧地利、瑞士等修建了約30 座公路隧道，通過SIKA 公司生產(chǎn)的摻和有機(jī)玻璃纖維加強(qiáng)聚酯樹脂噴層來起到防水作用。進(jìn)入20 世紀(jì)60 年代之后，西德在地下工程中也運(yùn)用了噴射封層防水材料，這些材料盡管在性能上存在一定的差異，但可以看出，在這個(gè)階段，噴膜防水技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用到隧道防水中，雖然數(shù)量不多，配套設(shè)備也不成熟，但其技術(shù)的運(yùn)用在不斷優(yōu)化與完善。

3.2 發(fā)展階段

發(fā)展階段主要在1980—2000 年，此階段世界各國(guó)都比較重視推廣噴膜防水技術(shù)，因此，出現(xiàn)了如丙烯酸鹽、聚氨酯、聚脲等多種防水材料，同時(shí)，相應(yīng)的專用機(jī)械設(shè)備也得到了更新和發(fā)展，將噴膜防水技術(shù)運(yùn)用在隧道工程中的案例亦越來越多。這個(gè)時(shí)期以日本為代表，特別是在20 世紀(jì)80 年代中后期，日本開發(fā)的隧道噴膜防水技術(shù)不管是在材料的創(chuàng)新還是在機(jī)械設(shè)備的改進(jìn)方面，均在當(dāng)時(shí)引領(lǐng)著噴膜防水技術(shù)。隨著噴膜防水技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，該技術(shù)在不同類型隧道工程中的運(yùn)用得到了拓展，如沉管隧道、明挖隧道。我國(guó)在這個(gè)時(shí)期對(duì)噴膜防水技術(shù)的研究剛起步，最早是使用陽(yáng)離子的乳化瀝青膠乳防水涂料來防止隧道滲漏以及處理隧道滲漏水[2]。

3.3 應(yīng)用階段

進(jìn)入21 世紀(jì)后，該技術(shù)的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，整體上朝著材料更新與設(shè)備機(jī)械化作業(yè)的方向不斷發(fā)展。隨著技術(shù)運(yùn)用范圍的擴(kuò)大，大量的新型材料和設(shè)備不斷涌現(xiàn)。國(guó)內(nèi)運(yùn)用該技術(shù)的項(xiàng)目也隨之增多，在本階段呈現(xiàn)出積極的增長(zhǎng)趨勢(shì)，西南交通大學(xué)與成都某新型防水材料公司聯(lián)合推廣的丙烯酸鹽噴膜技術(shù)，在國(guó)內(nèi)多座山嶺隧道、地鐵隧道、地下交通、洞庫(kù)施工中得到了廣泛使用，如四川的牟尼溝公路隧道、貴廣線天平山隧道、深圳中海油LNG（天然氣）供氣隧道。筆者曾參與了噴膜防水技術(shù)方面，一些技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的課題研究與推廣工作，對(duì)該技術(shù)的推廣應(yīng)用和規(guī)范使用起到了積極作用。近年來，聚脲、速凝橡膠瀝青等新型噴膜防水材料得到了廣泛運(yùn)用，廣州地鐵、上海地鐵、上海外灘交通樞紐等項(xiàng)目部分隧道工程頂板防水作業(yè)使用聚脲噴膜防水技術(shù)取得了非常好的防水效果。另外，噴涂速凝橡膠瀝青進(jìn)行防水作業(yè)目前也呈現(xiàn)出快速發(fā)展趨勢(shì)，在國(guó)內(nèi)的隧道和地鐵中得到了廣泛使用，GB 50108—2008《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》的修訂中對(duì)該技術(shù)的運(yùn)用進(jìn)行了補(bǔ)充[3]。

4 隧道工程噴膜防水技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

4.1 成膜機(jī)理及性能

隨著市場(chǎng)的興起，在實(shí)際隧道工程中可運(yùn)用的噴膜防水材料種類較多，為方便研究，將噴膜防水材料按組成劃分為單組分和多組分來闡述。

4.1.1 單組分噴膜防水材料成膜機(jī)理

1）噴膜后，材料組分中的水與溶劑揮發(fā)之后形成緊密堆積的固體微粒層成膜[4]。

2）噴膜后，依靠材料中含有的反應(yīng)基團(tuán)與空氣發(fā)生反應(yīng)固化成膜。該技術(shù)在使用過程中也可以使用加速劑加快材料聚合，但這些材料仍舊被認(rèn)為是單組分材料，無論是否加入加速劑，這些材料噴射后都會(huì)聚合，且也不會(huì)改變材料性質(zhì)。

4.1.2 多組分噴膜防水材料

主要是通過2 種噴膜材料在噴射過程中混合后快速聚合膠結(jié)成膜，該混合過程通常伴隨放熱現(xiàn)象。

通常情況下單組分噴膜防水材料對(duì)機(jī)具、技術(shù)要求比較低，聚合時(shí)間較慢，養(yǎng)護(hù)時(shí)間較長(zhǎng)，單組分材料內(nèi)含有可揮發(fā)性溶劑，容易造成環(huán)境污染，目前已應(yīng)用較少。因此，大部分隧道工程噴膜防水材料多使用雙組分成膜體系，這種體系相對(duì)來講成本較高、施工設(shè)備復(fù)雜、材料配比要求高、對(duì)施工人員技能要求高，但目前應(yīng)用得較多。

4.2 噴模設(shè)備

在噴涂領(lǐng)域內(nèi)，運(yùn)用比較成熟的噴涂設(shè)備主要分為3 種類型，分別是空氣噴涂、高壓無氣噴涂和空氣輔助無氣噴涂設(shè)備，也有部分（粉狀）噴膜產(chǎn)品采用噴混凝土機(jī)施工。由于不少噴膜原料黏度較大，為保證噴涂速率和施工效率，大多數(shù)噴膜都選擇高壓無氣噴涂設(shè)備來作業(yè)，黏度受溫度影響較大的材料可使用噴涂設(shè)備的加熱功能。高壓無氣噴涂是對(duì)噴膜防水材料施加高壓讓其從噴嘴中噴出，在防水材料離開噴嘴的瞬間，會(huì)與空氣發(fā)生碰撞，防水材料離子不斷被粉碎霧化并附著在被涂物的表面。

4.3 施工工藝

施工工藝決定著噴膜防水層的施工質(zhì)量，因此，在大面積施工前一般應(yīng)進(jìn)行試噴，通過試噴達(dá)到培訓(xùn)人員確定參數(shù)、總結(jié)工藝、明確質(zhì)量控制要點(diǎn)的目的。根據(jù)目前噴膜防水技術(shù)與材料的發(fā)展、設(shè)備創(chuàng)新和使用情況，采用噴膜防水技術(shù)進(jìn)行施工時(shí)應(yīng)考慮以下要點(diǎn)：

1）應(yīng)將初期支護(hù)噴射混凝土表面的粉塵、浮渣、露頭鋼筋等清理干凈，保證防水層和初期支護(hù)表面之間的黏結(jié)效果和黏結(jié)質(zhì)量。

2）初期支護(hù)噴射混凝土表面出現(xiàn)滲漏水時(shí)必須進(jìn)行處理，一般采用注漿堵水或安裝局部排水設(shè)施引排滲漏水。

3）嚴(yán)格控制初期支護(hù)噴射混凝土表面的平整度，必要時(shí)采用細(xì)骨料噴射混凝土或砂漿進(jìn)行找平，以節(jié)約噴膜材料消耗量，降低成本，保證成膜效果與質(zhì)量。

4）加強(qiáng)對(duì)材料組分比例、計(jì)量控制系統(tǒng)、噴射壓力、噴嘴的角度等參數(shù)的調(diào)整與控制，以適應(yīng)不同部位的噴膜要求[5]。

5）施工過程中，應(yīng)加強(qiáng)檢查與控制，對(duì)存在的問題進(jìn)行及時(shí)處理。

在具體運(yùn)用過程中，不同材料所使用的噴膜防水技術(shù)在工藝使用方面還有可能存在區(qū)別，因此，在某一區(qū)段施工結(jié)束之后，應(yīng)對(duì)成膜質(zhì)量進(jìn)行全面檢查，以保證隧道防水達(dá)到應(yīng)有的效果。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上，隧道噴膜防水技術(shù)在現(xiàn)階段已日趨成熟，在不同階段，該技術(shù)也呈現(xiàn)出不同的特征。目前，各種新型噴膜防水材料不斷出現(xiàn)，噴膜防水施工機(jī)具與設(shè)備等也朝著專業(yè)化、機(jī)械化的方向發(fā)展，隨著相關(guān)使用指南、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布，該技術(shù)的應(yīng)用將逐漸朝著規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展，推廣應(yīng)用前景將越來越廣泛。