浅析预铺式自粘胶膜防水卷材（EVA）在地铁隧道的应用

颜建鹏

（中铁二十四局集团福建铁路建设有限公司， 福建 福州 350011）

1 工程概况

福州市轨道交通5号线一期工程樟岚车辆段试车线隧道，起始里程为SSK0+883，终点里程为SSK1+236.22，全长353.22m，采用矿山法施工，为单洞单线隧道，其断面为马蹄形。线路平面以R=1000m下穿西北方向的鸡笼山山体，最大单向坡纵坡为2‰，最大覆土厚度为45.3m，地面高程为15.2m～86.2m，隧道的净空宽8.36m，轨面以上的高度为5.71m，采用复合式衬砌的结构形式，二衬混凝土的厚度为300～400mm。隧道所处的地貌单元为剥蚀残丘，地形起伏较大；地下水为潜水，主要性质为构造裂隙潜水，其水位位于隧道结构底板以下，地下水对隧道的影响较小，地下水对于钢筋混凝土结构具有微腐蚀性。

2 防水层设计

根据隧道的地质及水文条件，隧道防水等级为二级，采用全包防水方式，在防水卷材表面设置注浆系统，在隧道的喷射混凝土与二次衬砌之间铺设400g/mm的土工布缓冲层+1.5mm厚EVA防水卷材，其中底板加设一道50mm细石混凝土保护层，二次衬砌混凝土抗渗等级为P12，采用防水混凝土，纵向施工缝采用镀锌钢板止水带，环向施工缝采用钢边橡胶止水带，变形缝采用钢边橡胶止水带，止水带设置形式均为外设外贴式止水带。

3 EVA防水卷材工艺原理及特点

3.1 工艺原理

EVA防水卷材的主体材料为高分子片材，自粘层采用压敏胶，表面为磨砂保护层。EVA防水卷材的粘结层能够与后浇混凝土发生一系列的湿固化反应后粘结牢固形成一个整体，具有自锁水的功能，能够有效地防止防水卷材出现窜水隐患现象，使得防水系统的可靠性得以提高。

3.2 .EVA防水卷材特点

EVA防水卷材具有抗撕裂强度较高、抗穿刺能力较强、耐腐蚀性能强和延伸率较好等优点，对基层的要求不高，基层无需干燥、底涂和砂浆找平等处理，EVA防水卷材预铺后可以直接在卷材上面进行钢筋安装，施工速度快；每卷卷材的宽度为2.4m，搭接的损耗大量减少，节约成本和工期；根据施工环境的差异，可以采取自粘边搭接，粘结安全可靠；材料无毒无味，不会对环境产生污染和对人体产生伤害；材料的蠕变性和自粘性较强，对于轻微的施工损伤能够自行愈合。

4 EVA防水卷材主要施工技术

4.1 基层处理

基层面需平整且无明水流，如果初期支护上有明流水，则需查明原因采取注浆或者堵漏进行封堵处理；基层面上不得有钢筋、钢管、石子和铁丝等尖锐的突出物，如有则进行割除或者凿除，再采用水泥砂浆进行抹面；隧道转弯处或者结构断面出现变化地方，采用水泥砂浆做成圆弧，阳角圆弧半径≥50mm，阴角圆弧半径≥100mm；施工缝和变形缝两侧各500mm的区域内的基层面采用1：2.5水泥砂浆进行找平，方便后续的外贴式止水带安装。

4.2 缓冲层铺设

缓冲层采用400g/m 的短纤土工布，缓冲层在防水卷材施工前进行铺设，采用水泥钉和圆垫片将短纤土工布正梅花形固定在基层上，侧墙固定点间距为0.8～1m，拱顶固定点间距为0.5m，仰拱固定点间距为1～1.5m，侧墙和仰拱连接位置固定点间距为0.5m。遇到凹凸不平地方适当增加固定点。土工布的搭接宽度为50mm，，缓冲层的铺设平整牢固与基面密贴。

4.3 防水卷材铺设

本工程防水卷材采用预铺式高分子自粘胶膜防水卷材，生产厂家为北京东方雨虹防水技术股份有限公司，防水卷材的规格（长×宽×厚）为20m×2.4m×1.5mm，根据检测结果显示，其纵向膜断裂伸长率为801%，横向为830%，满足≥400%的规范要求；纵向钉杆撕裂强度为560N，横向为540N，满足≥400N的规范要求；与后浇混凝土剥离强度在无处理情况下为2.2N/mm，满足≥2.0N/mm的规范要求；在泥沙污染表面情况下剥离强度为1.8N/mm，满足≥1.5N/mm的规范要求；在-23℃低温弯折性试验结果为无裂纹，满足规范要求；在0.3MPa的压力进行30min不透水性试验结果为不透水，满足规范要求；与后浇混凝土浸水后剥离强度试验结果为1.7N/mm，满足≥1.5N/mm的规范要求；EVA防水卷材的主要性能指标均高于国标的要求。铺设防水卷材之前进行弹线定位，然后将防水卷材铺在土工布上，光面朝向基层面，磨砂面则朝向二次衬砌结构面，采用热熔焊接技术将防水卷材与圆垫圈相互粘合牢固，从而形成密闭整体系统。防水卷材铺设顺序为顺着隧道横向进行铺设，防水卷材的长边利用自粘层进行搭接，短边则采用胶粘带进行搭接，长短边的搭接宽度≥80mm，卷材端部搭接区相互错开，防水卷材搭接后采用钢辊子进行压紧处理，使得搭接边能够粘结充分。如果防水卷材出现破损，那么及时采用同材质防水卷材进行修补，修补防水卷材的四周距离损坏边缘的距离≥100mm。

5 防水卷材施工存在问题及主要成因分析

5.1 防水卷材施工存在问题

本工程隧道在进行EVA防水卷材首件工程样本引路施工过程中，垫圈采用防水卷材生产厂家配套的橡胶垫片，如图1所示，焊机采用常用的超声波点焊机，如图2所示，在防水卷材铺设过程中发现EVA防水卷材和橡胶垫片的粘合不好，很容易出现脱落现象；另外由于EVA防水卷材不透明性和圆垫圈固定点的布置间距不一致性，导致热熔焊接过程中部分圆垫圈容易出现漏焊的现象。

图1 橡胶垫片

图2 超声波电焊机

5.2 防水卷材施工存在问题主要成因分析

常规的超声波点焊机所产生的最大热度≤70℃，而EVA防水卷材的高分子结构对点焊热熔的效果起到一定阻隔作用，尤其是磨砂面层的透热性较差，电焊机产生的热度经过防水卷材之后达到橡胶垫片时温度低于70℃，而厂家配套的橡胶垫片的完全熔化温度要求＞70℃，因此采用超声波点焊机很难将橡胶垫片完全熔化。再加上超声波点焊机是以点焊为主，这是焊接点，无法按照面进行焊接，1个橡胶垫片一般要焊接4～5点，再加上焊工操作水平的不均匀性，使得防水卷材与橡胶垫片的粘合度不足，从而出现脱落现象。经过成因分析，为了确保防水卷材与垫圈的有效粘结，应更换垫圈材质、更换产生更高热度的焊机或者采取新的焊接工艺。而垫圈布置间距不一致性和梅花形布置出现漏焊现象需要采取统一的布置方式。

6 防水卷材施工存在问题处理措施

针对EVA防水卷材施工中存在的问题，项目部组织参建各方及EVA防水卷材生产厂家技术人员进行讨论与研究，商讨解决问题的应对措施。根据各方专家的意见，从垫片材质方面进行改进，将原先的橡胶垫片换成材质较为柔软的黑色垫片，焊机依然采用超声波点焊机，但是实践效果不佳。从焊接工具方面进行改进，将超声波点焊机换成热风焊接枪，防水卷材与垫片能够有效地粘结在一起，焊接效果明显。但是隧道拱腰进行热风焊接时发现操作十分困难，无法保证防水卷材的焊接质量。经过反复尝试及借鉴其他类似项目的施工经验，最终决定将橡胶垫片更换成表面带铁丝的电磁焊垫片，如图3所示，超声波点焊机更换成电磁焊接机，如图4所示，将原先的点焊换成面焊，垫圈上的铁丝能够迅速吸热加快熔化速度。电磁焊接机能够提前设置电流值和焊接时间，一般焊接时间为3～4s，焊接时间一到电磁焊接机就会自动断电，操作简便，施工效率大大提高。而垫圈的布置采用纵向等高等间距布设方法，在垫圈布置中心点位置每隔2.5m防水卷材铺设外基面采用红色油漆进行标识，这样能够让操作人员快速找到垫圈的位置，施工速度得以加快，避免垫圈出现漏焊的现象。

图3 电磁焊垫片

图4 电磁焊接机

7 结束语

本工程隧道防水层设计采用1.5mm厚EVA防水卷材，施工方法为预铺自粘法，与圆垫片连接采用热熔焊接技术，但是在施工过程中发现采用常规的超声波点焊机进行操作时，EVA防水卷材和橡胶垫圈无法粘结牢固，容易出现脱落现象；垫圈固定位置不规则，容易出现漏焊现象。针对这两个问题出现的成因进行分析，并组织各方专家进行讨论与研究，最后采用电磁焊接机和带钢丝的电磁焊垫片圈来解决原先的EVA防水卷材和垫圈粘结不牢的问题；采用纵向等高等间距布设垫圈每隔2.5m防水卷材铺设外基面采用红色油漆进行标识的方法来解决垫圈漏焊的问题，这些有效的处理措施大大提高EVA防水卷材铺设速度，确保防水卷材的施工质量，取得良好的施工效果。