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新材料|丙烯酸鹽噴膜防水材料在礦山隧道的實際應用

發布時間:2021-11-26  瀏覽量:

近些年隨著丙烯酸鹽噴膜防水材料在多個國內重大型基建項目中展露頭角,也隨之越發得到市場的認可,那是為什么這些項目會選擇這種“新”材料呢,我們不妨通過以下內容或許能讓您找到其中的答案。

新材料|丙烯酸鹽噴膜防水材料在礦山隧道的實際應用(圖1)

丙烯酸鹽噴膜防水材料在我國的研究和應用始于 20世紀末,從株六復線大竹林鐵路隧道平導中的試驗開始(1999年已經在國內的20余個各類工程中得到了應用,包括公路隧道、鐵路隧道、地鐵區間隧道、城市公路隧道、電力隧道、特殊隧道等。)目前該技術已被列入一些防水技術標準中,也為該技術的推廣應用奠定了較好的基礎。

隨著國內外隧道工程界對噴涂防水技術的日益關注,新型的噴涂防水材料如噴涂聚脈、噴涂速凝橡膠等近年也發展迅速。國際隧道協會(ITA)近年的年會(WTC)中對該技術的研究進展和應用實例進行交流(我國學者也在WTC2015的分會場報告中介紹了丙烯酸鹽噴膜防水材料在寒區隧道中的一個應用實例),并且ITA于WTC2013上推出了一本設計和施工指南,用于指導和規范噴涂防水技術的應用,因此可以預見噴涂防水技術將得到進一步快速發展。

目前,各類噴涂防水材料在我國隧道工程中的實踐應用大多仍然處于起步階段,在設計和施工中都存在有待探討的地方,如防水構造體系、細部節點處理、施工工藝及質量檢驗等,以上因素容易影響該技術的應用效果甚至有時造成防水失效,無法充分發揮該技術的優勢。丙烯酸鹽噴膜防水材料目前在國內各類隧道和地下工程中的實踐應用經驗較多,已經積累了較為充分的資料,因此本文以目前較為常見的礦山法隧道為背景,結合工程應用經驗對丙烯酸鹽噴膜防水材料應用技術的主要內容進行總結和探討,以便為噴涂防水技術在隧道中的應用提供一定借鑒。

1.礦山法隧道噴涂防水體系及構造

1.1 礦山法隧道防水體系常見類型我國礦山法隧道中目前常用的防水體系主要可以 分為排水型、非排水型(防水型)兩大類。對這兩種不 同的防水體系進行設計時,最大的區別在于襯砌上承 擔水壓力的大小和分布形態。見圖1

新材料|丙烯酸鹽噴膜防水材料在礦山隧道的實際應用(圖2)

通常認為排 水型隧道由于設置了通暢的排水系統,因此襯砌承受 的水荷載量不大或者理解為在可以接受的范圍內,設計時可以忽略。目前我國礦山法隧道的防水體系在山嶺環境中以 排水型居多,如公路隧道、鐵路隧道;在城市環境中則 以非排水型居多,如地鐵區間隧道、城市公路隧道、電力隧道等。為配合這兩種隧道防水體系的構造形式、 充分發揮噴涂防水層的優勢,需要根據噴涂防水材料 的性能特點、施工要求等做出合理考慮。

1.2排水型礦山法隧道噴涂防水構造目前國內大多數山嶺隧道都是該種類型的防水體 系,也將是噴涂防水材料在國內隧道工程中應用的主 要對象。常見排水型隧道防水構造的主要組成部分包括初期支護、無紡布緩沖層、防水層(板)、二次襯砌及 襯砌背后排水設施,其中防水層(板)通常只設置在拱 墻部位,仰拱處一般只設置橫向排水管和中央排水溝。

新材料|丙烯酸鹽噴膜防水材料在礦山隧道的實際應用(圖3)

見圖2排水型隧道結構充分利用布置的排水設施,盡可能地排出防水層后的積水,以消除作用在二次襯砌上的水壓力。除了在初期支護表面布置的環向、縱向排 水管以外,拱墻部位全面鋪設的無紡布也能起到排水 作用,同時,由于初期支護基面不平順所形成的與 防水層之間的空腔,在一定程度上也能起到排水的作用。

新材料|丙烯酸鹽噴膜防水材料在礦山隧道的實際應用(圖4)

見圖3分析和探討了在襯砌中設置排水措施對襯砌水壓的消除作用,因此不 應忽視山嶺隧道防水體系的排水能力和作用。在一些工程實例中,也有設計師提出取消無紡布緩沖層,將丙烯酸鹽噴膜防水層直接施作在拱墻部位 的初期支護表面,其初衷是利用噴涂防水層與基面的 良好密貼性,增強初期支護、防水層、二次襯砌的協同 工作能力。但是由于襯砌結構及防水體系中取消了無 紡布緩沖層(及空腔),也去掉了將防水層后積水引排 至排水體系中的通道,將改變二次襯砌部位下水水壓 的作用模式和水壓荷載大小。此時二次襯砌受到的水 壓荷載該如何考慮以及該水壓荷載是否還可以忽略等 問題仍然有待研究和探討。根據丙烯酸鹽噴膜防水材 料在牟尼溝隧道(2010年)洞口淺埋段的應用經驗,第一個試驗區段中噴膜防水層直接施作在初期支護基面上,短期內觀察到鄰近區段的初期支護基 面滲水情況增加較明顯,說明初期支護基面的封閉可能導致地下水向未被防水層封閉的相鄰區段遷移,也 能在一定程度上說明這種防水體系對地下水作用模式 的改變。

綜合以上分析,在排水型隧道中采用噴涂防水技 術時建議僅將圖3中的防水板替換為噴涂防水層,但不應取消無紡布,否則應在二次襯砌設計時計入拱墻 部位的水壓荷載,以保證結構安全。為達到復合式襯 砌結構各層密貼的效果,也可開發噴涂型的排水材料 用于初期支護與噴涂防水層之間,以保證排水型隧道 防水構造體系排除積水和消除水壓的能力不被削弱。

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