九旭机械
Nine xu machinery
  济南九旭机械设备有限公司是一家集开发、生产、制造、销售聚氨酯硬泡喷涂(灌注)设备,双组份聚脲高压喷涂机等各种高压喷涂设备的集合性企业。我厂经过多年的历练,现可为您提供聚氨酯高压喷涂机、聚氨酯高压发泡机、聚脲喷涂机、设备相关配件等产品。以高科技、高性能、高品质的保温设备产品赢得广泛的好评,我厂的产品可被广泛应用于建筑、冷库、汽车、列车、空调器、渔船、热水器、冰箱等多个领域。

隧道工程喷膜防水技术的工程应用分析

  目前各种喷膜防水材料在多种类型的隧道工程中都陆续得到了应用,而且其应用领域也拓展至了其他类型的工程结构中(如地下室、桥面、路基、屋面)。随着机械化喷涂的方式越来越得到普及,喷膜防水技术在隧道及相关工程中的应用也将继续增多「37。。
 
  4.1暗挖隧道
 
  喷膜防水技术用于隧道复合式衬砌中具有很大的优势,目前所知的工程应用实例也是以此种类型的隧道结构为主。在TBM开挖的隧道中也有一定的应用,但目前仅占较小比例,因此此处暂不对TBM隧道进行探讨。
 
  采用高分子防水板在此种隧道结构中进行防水时,聚氨酯喷涂机由于喷混凝土基面往往存在一定的凹凸不平,防水层往往无法与基面密贴(图4),在运营阶段由于围岩的应力调整会造成二次衬砌混凝土局部受力集中及防水层的局部损伤。采用喷膜防水层后能避免这个问题:喷膜防水层能很好地适应基面的形状,二次衬砌和初期支护之间的空腔和不密贴情况也能得到避免(图5),能保证二次衬砌和初期支护的受力均匀,也减少了防水层上的局部集中受力情况,提高了防水层的有效性。
 
  与高分子防水板相比,喷膜防水层的另外一个显着优势是能实现质量均匀的无缝连接,也避免了防水板接缝多且易存在焊接质量缺陷的问题。
 
  但是在复合式衬砌隧道中应用喷膜防水技术时,也需要注意以下问题:
 
  W由于喷混凝土初期支护基面往往不易做到平整,且表面粗糙,要达到膜层有效连续封闭则往往需要耗费预计之外的原料,造成成本增加「到。因此,适当的基面平整处理较为重要,采用细骨料喷混凝土或砂浆找平层作为面层是一种较为有效的手段[6]。
 
  (2)喷膜施工期间需要事先处理基面的渗水,可以进行注浆封堵,也可以施作局部排水设施将渗水进行引排,否则基面出露的明水将会对喷膜防水层的质量和性能造成影响[35]0
 
  (3)喷膜防水层与初期支护基面粘结较为紧密,对渗水也有一定的阻隔作用,但水压就会作用在隧道衬砌上,因此在衬砌的设计上就需要考虑承担部分水压荷载,或者通过设置排水设施来考虑对水压进行释放[6]。基于适当排水卸压和基面快速找平的考虑,目前部分工程实例中喷膜防水层往往与整体排水层结合在一起使用,也符合部分隧道“防排结合”的需求。
 
  (4)由于该类隧道中存在顶拱等倒置面,要求喷膜防水材料在喷涂该部位时有很快的凝固时间或较好的基面粘附能力,否则将出现流挂的现象,影响膜层质量和防水效果。
 
  (5)如何提高喷膜的速度和效率也是将来需要考虑的一个问题。在隧道内施工时,由于断面较大、净空较高,往往需要施工台架,喷手在台架上移动或交替,影响施工效率。带有升降平台的一体化的车载系统、机械手臂喷射系统或者门架式的喷射装置也是将来的一个发展方向。
 
  4.2沉管隧道
 
  由于沉管隧道管段为预制,基面通常较为平整,且防水施工的条件相对较好(与暗挖隧道相比),因此从技术可行性来说沉管隧道管段外部的防水采用喷膜防水材料具有一定的便利性,也易保证防水质量。
 
  由于沉管隧道位于河水或海水环境下,还承受水流的冲刷,且修复困难,因此对防水层的抗腐蚀性和耐久性、耐冲刷性能、与基层的粘结性能及防水层的耐溶蚀性等指标要求都较高,对喷膜防水材料的选择性也较为有限。从目前的工程实例检索结果来看,目前以聚甲基丙烯酸甲醋和聚脉材料(国内天津海河沉管隧道的聚脉防水层见图6)[30]在沉管隧道的防水应用实例较多。
 
  采用聚甲基丙烯酸甲醋和聚脉对沉管隧道管节进行喷涂防水,要求基面干燥且需要对基面进行仔细处理乃至打磨。为保证牢固的粘结还需要施作底漆,防水层也通常是分2次或者几次喷涂施作,对施工的细节和质量都要求较高「30]0
 
  4.3明挖隧道
 
  由于明挖隧道结构往往施工条件相对较好(与暗挖隧道相比),近年来喷膜防水技术在明挖隧道或明挖地下结构中得到了越来越多的应用,成功应用的材料种类包括聚脉、聚甲基丙烯酸甲醋、丙烯酸盐、聚氨醋、喷涂速凝橡胶沥青等,因此喷膜防水材料在此类隧道及地下结构上的适用性较广(图}>o
 
  明挖隧道段的外包防水与建筑地下室的防水形式也比较类似,因此也有一些喷膜材料既可使用在地下室外墙甚至是桥面的防水上「‘司,甚至一些用于山岭(暗挖)隧道的喷膜防水产品,也较常见地用于明挖隧道外壁防水。但是需要注意的是,对明挖隧道外表面暴露的喷膜防水层必须采取完备的保护措施,如细石混凝土保护层、砖砌保护墙等,以防止回填土石夯压对防水层的破坏和影响。另外,考虑到明挖地下结构基础将来有可能发生不均匀沉降,撕裂防水层,因此宜在明挖隧道底板防水层下空铺一层隔离层。
 
  随着国内地铁修建和城市地下空间开发热潮的到来,喷膜防水技术在明挖地铁车站及区间隧道和地下结构中必将逐步得到更为广泛的应用。
 
  4.4隧道渗漏治理
 
  近年来喷膜防水材料还成功地应用到了既有隧道渗漏的整治工程中,甚至包括那些有着100多年历史的老隧道,进一步拓展了喷膜防水技术的应用范围。
 
  2005年在英国肯特郡的3座有着150年历史的铁路隧道中,聚氨酯喷涂设备采用Masterseal.345喷膜防水材料结合喷射钢纤维混凝土进行了修复和加强(图8)[25 =6]0类似隧道渗漏整治案例还包括2007年在黎巴嫩Chekka公路隧道(建于1977年,复合式衬砌结构)中使用Masterseal.345喷膜材料进行防水修补,并且在外部再喷射一层混凝土进行保护。
 
  但喷膜防水材料用于隧道渗漏治理中时,需要注意如下问题:
 
  W将防水层喷射于二次衬砌表面实际上是属于背水面防水,通常需要先对隧道衬砌的渗漏水进行封堵,同时所选取的喷膜防水层需要与衬砌有较高的粘结强度,以便能承受一定的渗水水压而不至于大面积剥落,有时也可施作套拱共同承担水压荷载}3s}0
 
  (2)如果直接将喷膜防水层暴露在外而不加以保护,则环境中的水分、光线、腐蚀性烟气等可能会造成防水层的腐蚀,加速其老化或失效,因此宜喷射砂浆或细石混凝土保护层加以覆盖。
 
  (3)无论是新建暗挖隧道还是既有隧道的渗漏修补,将喷膜防水层施作于夹层式衬砌结构中时,由于喷膜防水层与两侧衬砌结构之间具有一定粘结作用,将形成类似“组合梁”的工作效应。对这种衬砌结构型式的受力分析目前还有待研究,以优化衬砌结构的设计。
 
  隧道工程喷膜防水技术的发展趋势
 
  远期来看,该技术将朝着如下方向继续发展:
 
  (1)适用于隧道工程喷膜防水施工的材料将不断出现,逐渐形成种类丰富、体系完整的喷膜防水材料及相关技术。
 
  (2)专用的喷膜设备将不断发展和完善,并必将朝着车载、自动喷涂的方向发展,大大提高施工效率和减少人力资源需求。
 
  (3)喷膜防水材料的适用性将不断扩展,除了能满足隧道工程的防水要求外,在相关地下工程乃至屋面、外墙、桥面、路基的防水中也将逐步得到应用,取代传统的人工防水涂刷方式及卷材。
 
  (4)相关的技术标准及指南将逐步得到完善,为该技术的应用提供指导和规范,更为合理地发挥该技术的特点。
 
  (5)基于喷膜防水技术的防水体系乃至性能化设计方法也将得到进一步研究,突破常规防水层仅靠少数指标控制其质量的限制,更充分地发挥其技术优势和性能。
 
  (6)由于该技术采用现场喷涂的方式形成防水层,对施工队伍的技术水平要求较高,专业化的防水队伍及相关培训体制将逐步形成和完善,以保证防水质量。
 
  (7)随着喷膜防水材料在隧道工程中的应用推广,将进一步研究含有喷膜防水层的夹层式隧道衬砌结构的力学机理及分析方法,为衬砌结构型式和隧道断面的优化提供依据和指导。
 
  从隧道工程喷膜防水技术的发展阶段和应用情况来看,目前该技术尚属于新生事物,虽然已经在国内外的隧道工程中得到了一定范围的应用,但隧道业界(尤其是国内)对该技术的认识尚不深入,从世界范围来看也尚未达到全面推广和普及应用的程度。可以预见的是,随着工程实例积累和研究工作的不断推进,该技术将具有比较强大的生命力和应用前景。我国目前正处于隧道修建及地下空间开发的热潮中,隧道及地下工程的防水质量还存在较大的提升空间,因此应及时关注和理解该技术的原理和特点,在工程实践中不断地对该技术进行完善,及早推广和应用。