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[摘要]  北京八达岭高速公路潭峪沟隧道是一座高标准单向三车道，全长3455m。隧道穿越山岭，地下水较丰富，采用复合式衬砌结构，其防水层为LDPE防水板和PE泡沫塑料垫衬，并采用无钉铺设、防水板间接缝热合双焊缝技术。隧道共铺设防水层90000m2，取得了理想的防水效果。

[关键词]  防水技术  隧道防水  复合式衬砌  防水层  LDPE防水板

八达岭高速公路潭峪沟隧道位于北京市延庆县与昌平县交界处，全长3455m，净宽13．10m、净高7．30m，是目前亚洲最长的三车道公路隧道。隧道地处军都山，地质构造复杂，挤压破碎带和断层多，地下水较丰富。该隧道建设标准高、难度大，尤其是对隧道防水有着更严格的要求，经过深入调研和充分论证决定采用复合式衬砌结构，无钉铺设防水层、防水板间接缝热合双焊缝新技术。防水层施工由北方防水技术工程有限公司承担，共铺设防水层90000m2。目前，隧道已竣工，取得理想的防水效果。

1复合式衬砌防水机理

潭峪沟隧道横断面设计为五心圆圆拱曲墙形式，两侧设电缆槽及排水系统，中心设排水盲沟。隧道复合式衬砌系分内外3层先后施作的隧道支护衬砌结构，即在隧道爆破开挖后，以喷锚支护(喷射混凝土十锚杆)为初期支护(围岩条件较差地段还须施作钢筋格栅和超前小导管注浆、超前锚杆等作为辅助支护措施)；经监控量测确认初期支护基本稳定后，则在喷射混凝土基面上铺设防水层；然后，立模灌注防水混凝土作为二次衬砌(见图1)。

复合式衬砌防水有防水层及二次衬砌混凝土两道防线，两者缺一不可。因为二次衬砌模注混凝土在硬化过程中，内部存在着温度应力、收缩应力，使混凝土产生变形，但由于初期支护喷射混凝土表面粗糙、凹凸不平，约束模注混凝土变形，于是就产生了拉应力，当此拉应力大于模注混凝土抗拉强度时，模注混凝土即被拉裂，特别是在隧道起拱线应力集中区产生的裂缝最多。如果在初期支护喷射混凝土和二次衬砌模注混凝土之间采用不透水、表面光滑的塑料片材做防水隔离层，便可以消除或减弱这种约束，使二次模注混凝土不产生裂缝，其防水性得以保证。

2  防水层材料的选择

从国内外隧道复合式衬砌防水隔离层材料选择来看，防水板应用较多。防水板材料选择基本条件是：①在二次衬砌模注混凝土灌注前，防水板(膜)能承受机械作用而不损伤；②材料具有耐久性；③板间接缝严密可靠；④施工操作简便，具有良好的经济性。潭峪沟隧道采用了厚0．8mm、幅宽2．10m的LDPE(低密度聚乙烯)板作防水层；厚4．0mm的PE(聚乙烯)泡沫塑料垫衬作缓冲层。

2．1  LDPE防水板

LDPE系低密度聚乙烯板，其特点是抗拉强度、延伸率较大，比较柔软，易于施工，在目前所应用塑料防水板材中，价格最低；其缺点是燃烧速度比较快，不耐阳光照射，故广泛应用于地下工程。其主要技术性能：比重0．92g／cm²；硬度：邵氏82．4；抗拉强度：横向15MPa、纵向17MPa；断裂伸长率：横向500％、纵向450％；直角撕裂强度：横向70kN／m、纵向78kN／m；热尺寸变化率：横向2％、纵向4％；低温弯折性：横向一35℃无裂纹；抗渗透性：o．2MPa、24h无渗透。

2．2  PE(聚乙烯)泡沫塑料垫衬

聚乙烯(PE)泡沫塑料垫衬，系由化学交联、发泡制成的。其主要技术性能指标：厚度4±0．5mm；幅度1200±50mm；表观密度45±5kg／m³；拉伸强度≥0．4MPa；断裂延伸率≥100％。

3  防水层铺设施工

3．1  基面处理

对喷射混凝土及底板基面处理的要点如下：

(1)喷射混凝土基面平整度要求：墙面D/L≤1／6，拱顶D／L≤l／8(L为喷射混凝土相邻两凸面间的距离；D为相邻两凸面间凹进去的深度)。

(2)割除基面钢筋、管件等尖锐突出物，并在割除部位用砂浆抹成圆曲面，以免扎破防水层(见图2、3)。

(3)隧道断面变化或转弯时的阴角应抹成R＞5cm圆弧。

(4)底板基面要求平整，无明显的凹凸起伏。

(5)喷射混凝土强度要求达到设计强度。

(6)防水层施工时基面如有明水应采取措施堵或引排。

(7)在 IV — V 围岩中；因爆破超挖严重，按常规铺设防水层很难保证质量。为此，我们将PE垫衬、LDPB板按基面凹凸形状顺势进行剪裁、铺设，使防水层能密贴于基面，这样可避免二次衬砌混凝土灌注时将防水层拉破。

3．2  防水层铺设

3．2．1  铺设缓冲层——PE泡沫塑料垫衬  将PE泡沫塑料垫衬(下称垫衬)铺设在初期支护喷射混凝土基面上，铺设要点如下：①将垫衬横向中线同隧道中线对齐重合；②由拱顶  向两侧墙进行铺设；⑨采用与防水板同材质的廖80mm专用塑料垫圈压在PE垫衬上，使用射钉或胀管螺丝锚固；④PE垫衬缝搭接宽度为5cm；⑤锚固点应垂直于基面并不得超出圆垫片平面，锚固点呈梅花状布置，间距为拱顶部分0．5一0．7m，边墙1．0一1．2m，在凹凸处适当增加锚固点。

3．2．2  铺设防水板  防水层的铺设构造如图4所示。铺设要点如下：①将防水板横向中线同PE垫衬中线对齐重合；②压焊器将防水板热合于塑料垫圈上；③由拱顶向侧墙方向铺设。

3．2．3  防水层铺设后的保护措施  铺设防水层地段距爆破开挖工作面不应小于爆破安全距离。二次衬砌灌注混凝土时，不得损坏防水板。

3．3  防水板间接缝焊接防水板幅宽为2．1m，故板间有一接缝，经过研究选用自动爬行热合机进行板间接缝焊接。两层板间搭接10cm，焊成双焊缝，每条焊缝宽1cm，中间有2cm宽空腔，用于充气检查焊缝的严密性。

3．4  防水板铺设、焊接质量检查及处理

(1)确保PE泡沫塑料垫衬和防水板的搭接宽度。

(2)采用放大镜观察，当两层经焊接在一起的防水板呈透明状、无气泡，即熔为一体，表明焊接严密。

(3)焊缝拉伸强度不得小于防水板本身强度的70％；抗剥离强度≥70N／cm。

(4)密封充气检查：用5号注射用针头插入两条焊缝中间空腔，用人工气筒打气检查。当压力达到0．10—0．15MPa时，保持该压力时间不少于1min，焊缝和材料都不发生破坏，表明焊接质量良好(美国ASTM试验方法)。

(5)对漏焊部位用电烙铁补焊。

(6)防水板如有小孔洞破损，则应用剪刀取小块防水板，铺设于破损处用压焊器进行焊补；如破损面积较大，则用比破损面积大的防水板用电烙铁或塑料热风焊枪沿其周边焊接，对于焊补防水板缝采用放大镜肉眼检查。

4  防水层破损的检查与修补

在精心防水施工的同时，对下道工序二次衬砌模注混凝土施工进行跟踪，如因二次衬砌模注混凝土施工造成防水板破损，应立即做出明显标记，以便不遗漏地修补破损防水板。