摘要：以实际工程设计和施工为案例，结合公路隧道防水工程的现状，对隧道常见防水材料进行分析，探讨自粘式防水卷材在隧道防水工程的适用性，促进其在公路隧道中应用发展。
关键词：公路隧道；防水；自粘式防水卷材
1前言
公路隧道防水工程既复杂又隐蔽，不但影响工程品质，也直接决定着工程的稳定性和使用寿命。从已建成通车的众多高等级公路隧道中调查，往往会出现渗水漏水的状况，防水工程仍然是公路隧道建设的一个薄弱环节。公路隧道的防水工程包含防排水系统设计、防水材料特性以及施工工艺等相关内容，因此，改变公路隧道防水系统现状，发展新材料新技术新思路，对提升公路隧道工程的品质具有重要意义。
2工程背景及隧道防水现状
2.1工程简介
在建文泰高速公路位于温州市境内，项目起点设置在文成县樟台，通过枢纽衔接国高网景宁至文成段以及省高网龙丽温高速公路文成至瑞安段，终点连接福建省福安至寿宁高速公路，该工程设计标准为一级公路双向四车道公路，设计速度80km/h，主线路线全长55.963km，其中隧道工程共20座/31.391km，占比约56.1%。
2.2隧道防水工程现状
迄今为止，我国虽然已确定了相关的一些公路隧道防水原则及施工方法，但根据建成后隧道现状，防水工程仍是其建设的一个薄弱环节。传统的公路隧道防水工程整个防水结构由外至内为初期支护喷砼层、防水层、二次衬砌层，通常将如 EVA、ECB、PVC 防水卷材做主要的防水层。由于混凝土的可渗性、常见裂缝等问题，防水理念主要依靠防水层来抵抗外部地下水的侵入，防水层一方面起到阻止外部水对二衬混凝土的侵蚀作用，另一方面将内外两种不同标号的混凝土分隔开来，避免因收缩率不同而产生开裂现象。传统的公路隧道防水层与二衬混凝土之间仅仅是物理挤压，忽略了防水卷材与二衬混凝土的有效结合，但其与混凝土界面相容性较差，在使用过程中防水卷材和混凝土界面必定存在大量的孔隙，如果存在片材缺陷或破损，水在片材与混凝土界面之间存在串水，使防水功能丧失，常见的解决方式为注浆堵漏，由于窜水通道存在，难以确定防水卷材渗漏点，注浆堵漏只能治理渗漏水“表象”，不能从根本上解决渗漏水问题。[1，2]
3自粘式防水卷材分析及应用
自粘式防水卷材广泛应用于建筑地下室防水领域，在城市地铁领域也得到了越来越多的应用，目前在公路隧道中的应用处于起步阶段。[3]
3.1自粘式防水卷材
自粘式防水卷材采用多层复合结构，主要有三层：第一层是防水片材，主要有塑料类（HDPE、PVC 等）、橡胶类（EPDM等）或沥青无纺布复合作为主体防水层；第二层是粘接层，其材料目前主要是改性沥青类、聚异丁烯类、改性丁基橡胶类等；第三层是保护层，主要作用是保护粘接层，主要是 PET、PE 保护膜，或是一层耐候涂层，也有铺上一层无机颗粒作为保护层。本案例工程采用HDPE+沥青粘结层+保护膜结构形式。
3.2粘结防水机理分析
自粘式防水卷材粘接层能够和防水片材形成紧密的粘接，同时与混凝土也形成紧密粘接，有效克服了防水片材与混凝土界面可能存在的空隙；该粘接层在混凝土界面形成有一定厚度的密封层，密封混凝土表面，其良好的粘接密封防水效果能够有效克服普通防水卷材单层防水的缺陷，具有双层防水效果，使防水更为可靠。
粘接作用是两种不同材料界面的相互连接，有关粘接的理论有静电吸附理论、界面层理论等。粘接强度大小取决于粘接力的大小，粘接力主要分为三种：机械粘接力、分子间范德华力、化学键形成的粘接力。这三种力对粘接力各自贡献的大小目前还很难确定，普遍认为，粘接力是机械嵌合力、分子间力和化学键力综合作用的结果。[4]
通过现有研究实验发现，粘接层无需添加能和现浇混凝土发生化学反应的添加剂，而通过物理因素的改变即可以到达 2 N/mm 以上的粘接剥离强度。[5]
.png)
1)自粘防水板采用吊带挂设，如图先安设挂点，再挂铺卷材。防水层铺装原则上只允许环向接缝，不允许存在纵向接缝。衬背防水层施工铺装一般超前隧道二次衬砌30～50m。设计理论值应考虑超挖影响，卷材环向长度与隧道喷砼层内壁周长比值一般取1～1.15系数。
2)自粘式防水卷材出厂时，为减少搭接长度，每幅不小于2m，且在每幅两侧边设置10cm宽的纯高分子材料，采用爬焊机焊接，并单独设置不小于25cm宽的双面自粘卷材补强。
3)自粘防水板的固定应采用电热压焊器热熔缓冲层热塑性垫圈，使防水板与热塑性垫圈加固后的防水板用手上托或挤压，防水板不会产生绷紧或破损现象，以保证混凝土浇筑后，与初期支护表面密贴。
4)其余对初期支护喷砼层处理、土工布铺设及施工准备相关要求与传统防水卷材基本一致。
.png)
图2 自粘式防水卷材铺设 及搭接加强构造图
3.4存在问题
截止本文成稿时，本案例工程中自粘式防水卷材的应用施工基本完成，现场应用施工过程存在一些问题：
1）相较于隧道传统的沥青基防水卷材施工，项目管理人员、技术人员及工人均对改新材料存在认知不足的情况；
2）工人在运输、施工过程中对粘结层的保护不重视，是粘结层在浇筑二衬混凝土前被破坏或污染，丧失粘结功能；
3）工人在浇筑二衬混凝土时，未撕去保护层情况，使得粘结层与二衬混凝土未处于密结状态；
4）二衬混凝土浇筑时，由于水化热的产生，部分标段隧道二衬混凝土表面存在沥青黑点现象。
4建议及结论
(1)自粘式防水卷材粘接层粘结两面材料性质、环境完全不同，需要兼顾两面的粘接性能以及材料本身稳定性，设计及材料研发应重视其性能的提升。
(2)公路隧道防水工程是一个系统理念及工程，防水材料只是其一部分，也应重视其余环节的新材料新技术新思路的发展。
自粘式防水卷材具有新的防水理念，是一种有应用前景的新型防水材料。本文针对这种新型防水材料的分析及其在实际工程的应用，发现几点问题并有些想法建议，希望相关专业人员一起完善自粘式防水卷材在公路隧道应用，以完善这种新型防水卷材在隧道防水工程中的适应性，改善公路隧道防水工程现状，提升隧道工程品质
参考文献
[1] 尚长虹.防水技术在公路隧道工程施工中的应用[J]. 施工技术，2015/12增刊.
[2] 吴玉辉,花立太,赵冬明. 高分子自粘胶膜防水卷材在隧道工程中的应用探[J].北方交通，2018/12（2）.
[3] 童光勇.自粘式防水卷材施工新工艺研究[D]. 四川，西南科技大学，2015
[4]吴鹏.不同防水材料在建筑防水工程中的技术应用综述[J]. 胶体与聚合物，2019/ 9
[5]魏芳,廖鑫,陈弦.预铺自粘防水卷材粘接防水机理分析[J]. 新型建筑材料, 2015/12