玉磨二分部 云南玉溪 653100
摘要：本文以玉磨铁路I级高风险隧道新平隧道为例，浅谈新平隧道防水板高频热熔焊接技术，解决传统焊接方法难以保证质量的问题，以应对富水隧道防排水的高标准要求，通过设备、工艺改进达到保证质量、提高功效、降低成本的目的，并为类似工程施工提供经验。
关键字：新平隧道；防水板；高频；焊接
0 引言
隧道之所以发生渗漏水，最主要的原因就是防水板在施工过程中遭到破坏或防水板搭接焊不合格。如运营后出现渗漏水，施工单位需投入更多人力、物力和财力进行渗漏水治理，得不偿失，因此如何保证隧道防排水施工质量显得尤为重要。新平隧道为I级高风险隧道，地质复杂多变，地下水丰富，全隧最大涌水量可达107554m3/d，如不能妥善处理防排水系统，则将后患无穷。
1 工程概况
玉磨铁路Ⅲ标段地处云南省玉溪市新平境内，起讫里程为D1K46+285~D1K61+120，全长14.835km，位于哀牢山区北东测，属于构造侵蚀低中山地貌；隧道穿越鲁奎山、写莫村、扬武镇，地形左高右低，山间沟渠纵横，地面高程1150~1782m，相对高差约632m,隧道最大埋深578m，剥蚀夹溶蚀的低中山地带，区内构造活动强烈、地形中等隆起，形成以构造侵蚀、剥蚀为主的低中山沟谷地形地貌状态，而构造溶蚀地貌形态发育不全，仅局部构造发育带或板岩夹砂岩较发育，有溶蚀洼地、漏斗等分布。隧道区位于石屏-建水断裂（JSF6）和扬武-青龙厂大断裂间，主要的穿越鲁奎山向斜，新寨背斜、新寨逆断层、大开门新寨-逆断层、写莫逆断层、扬武-赵米克断层及阿不都逆断层，区域构造现象极为复杂，断裂、断层与隧道线路相交、垂直，呈切割状，受断层影响极为严重，其走向总体以南向北、北东为主。隧道衬砌防水等级应满足一级标准，抗渗等级不低于P10。
2 防水板热熔焊接通病
根据现场检查与实验，衬砌防水板热熔垫圈挂设时采用常规超声波焊机作为焊接工具，但由于该工具焊接时与其背后的热熔垫圈熔点相差较大，或者无法有效控制时间来达到焊接效果，其完全由操作人员根据经验及直观达到焊接的目的，其操作具有较大的随意性，防水板可能会被焊焦、焊穿，或者防水板还没到熔点而焊接不牢固导致脱落，均直接影响着防水效果。
另外由于防水板焊接过程中一种材料已熔化但别一种材料未达到熔化点，导致焊接不牢固或先达到熔点的材料被损坏,最终导致防水层失去作用。是否能够找到另一种焊接工艺代替目前的方法，以达到快速、牢固、美观的效果呢。
3 防水板热熔焊工艺改进方案
3.1 材料改进
在施工过程中，经常存在防水板与热熔垫圈焊接不上或焊接不牢的问题，经过施工摸索，原因比较清晰：主要是热熔垫圈与防水板熔点相差较大造成，导致部分防水板已经焊焦但垫圈尚未达到熔点情况发生。为此需选择与防水板材质相近的丝网热熔垫圈，电磁感应加热原理，通过非接触感应加热，使感应垫片，瞬间产生热量熔化，牢牢地粘贴在被防水板上，以达到焊接之目的。经选择后的垫圈采用红色，颜色与防水板不同，更利于洞内照明相对较差的环境下作业。采用的防水板相关参数如下： EVA型，厚度≥1.5mm，幅宽宜为2～4m；断裂拉伸强度≥18Mpa；扯断伸长率≥650％；撕裂强度≥100KN/m；低温弯折性为-35℃无裂纹；不透水性为0.3Mpa，24h无渗水；加热伸缩量：延伸≤2mm，收缩≤6mm；热空气老化（80℃×168h）：断裂拉伸强度≥16MPa，扯断伸长率≥600％；耐碱性（饱和Ca（OH）2×168h）：断裂拉伸强度≥17MPa，扯断伸长率≥600％；人工候化：断裂拉伸强度保持率≥80％，扯断伸长率保持率≥70％；刺破强度：≥300N。
选定后红色丝网热熔垫圈
3.2 设备、工艺改进
通过对超声波焊接、高频热熔焊接二者的可操作性、焊接效果、经济性、安全性等综合对比，选定高频热熔焊接机作为设备、工艺改进的切入点，以改善因焊接设备、工艺导致的质量问题。
3.2.1高频热熔焊接机工作原理
防水板高频热熔焊机通过采用电磁感应加热原理，通过非接触感应加热，使感应垫片，瞬间产生热量熔化，牢牢地粘贴在被防水板上，以达到焊接之目的。一般焊接时间焊接时间为3～4秒，焊接超过5秒时焊接面仍无焊穿现象，所得到的焊接强度可与本体相媲美。
3.2.2施工工艺
（1）基面检查
防水系统施作前应先对隧道断面进行扫描，对初支喷射砼表面进行处理，清除外漏的钢筋头及锚杆头，同时用细石砼抹平覆盖，确保喷射砼表面平整，采用平整度尺及塞尺检测。
（2）土工布铺设
用射钉将土工布、红色垫圈平整顺直的固定在基面上，铺设平顺、无隆起、无褶皱，为使固定防水板时操作方便，固定点位置应选在基面平整位置。土工布搭接宽度、垫圈间距等应符合设计要求。
（3）防水板铺设
防水板自台架放到规定高度后，应与前一副防水板准确对应中部位置，并保证相邻两幅防水板搭接宽度满足要求。铺设时自一侧边墙向拱部、再向边墙顺序进行，防水板松紧适度并留有余量，根据本隧道施工经验，设计周长和铺设长度按4：5比例预留为宜。
（4）高频热熔焊机焊接
高频热熔焊机焊接分边墙焊接和拱部焊接两种，针对不同部位采用不同焊接方法。墙部焊接时，确保焊接机于压过的防水板面保持垂直，再用劲压紧并按下开关，熔化防水板后，在端头压入防水板约0.5mm时，即可停止焊接；而拱部焊接时，需先用木板或人工将防水板撑至喷射砼面，再按照墙部压焊的方法进行焊接。施作时，必须将防水板与热熔垫圈密贴，以免影响焊接质量焊接顺序则同铺设顺序，即从一侧边墙向拱部、再从拱部向另一侧边墙铺设，逐排与固定点焊接。单幅电磁焊接点完成后，采用爬焊机将两幅防水板连接。
图5：防水板铺设后整体效果
5 结束语
隧道渗漏水问题是比较普遍的，也是影响隧道安全运营的重大问题，且后期处理劳民伤财，得不偿失。本文根据高速铁路防水板热熔焊技术现状，对隧道渗漏水从防水层铺设角度进行分析，并尝试以高频热熔焊接技术来代替传统焊接技术，并取得较好效果。随着高速铁路的发展以及防水技术的进一步完善，高频热熔焊接技术作为一个新的课题，值得各位技术同仁不断探讨，相信在广大技术人员的高度重视和努力下，隧道工程的防水质量将会得到更大的改善。
参考文献：
[1] 铁总建设[2013]52号.《铁路隧道工程施工技术指南 》(TZ204-2008)：中国铁道部出版社，2008.
[2] 《地下防水工程质量验收规范》（GB50202-2011）:中华人民共和国国家质量监督检验疫总局 ，2011.
[3] 中铁二院工程集团有限公司.新建铁路玉溪之磨憨线隧道隧道防排水设计图 [R].成都：中铁二院工程集团有限公司，2016.
作者简介：周坤朋（1986- ），男，2009年毕业于河南大学土木工程专业，现从事技术管理工作。
论文作者:周坤朋
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第21期
论文发表时间:2019/5/13
标签：熔焊论文; 隧道论文; 垫圈论文; 渗漏水论文; 断层论文; 熔点论文; 强度论文; 《建筑细部》2018年第21期论文;