成都市川博岩土科技有限责任公司

摘要：对铁路隧道防水卷材的设计标准、施工工艺、耐久性、阻燃性、环保等在设计和施工中发生的问题进行了研究和分析，提出了一些对策。建议根据隧道特点和地区差异，对新型隧道防水材料进行研究开发。文中的观点可以为铁路隧道工程用防水卷材的科研、设计、施工提供参考。

关键词：铁路隧道；防水卷材；设计；施工

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     随着大规模的铁路隧道的开工建设，隧道防水板的设计理念和施工方法都有所变化，其中防水卷材的设计和施工，也在设计和施工实践中出现一些问题需要解决，在此提出一己之见，望能抛砖引玉。

1防水卷材设计标准和适用性问题：

1.1防水卷材设计标准

     各大设计院对隧道防水卷材目前的设计依据除按照有关的国标和铁路隧道有关防排水设计规范之外，主要还是根据部科技司2008年发布的《铁路隧道防水材料暂行技术条件》，该标准（简称铁标）在国标的基础上，针对卷材的断裂拉伸强度和扯断伸长率指标，将国家技监局发布的聚氯乙烯防水卷材GB12592—2003和氯化聚乙烯防水卷材GB12593—2003及高分子防水材料（片材）GB18173—2006中有关的上述两个指标作了提高(见下表)。

表一防水板物理力学性能指标

     铁科院当时确定上表内指标是结合EVA、PVC、PE和ECB新料原料的拉伸强度和扯断伸长率指标进行打折修订的，主要目的是为了排除以再生料生产的产品。当然，直接结果是隧道防水材料价格上升不少。其实当时标准制定专家会就有人提出的问题是：这么远高于国标的指标有没有必要？试想就我们设计的隧道初期支护和衬砌设计参数，当隧道防水板有100%以上的延伸时，初期支护的喷射混凝土早已开裂变形失效，钢架变形扭曲断裂，二次衬砌也不可能保证其安全稳定，我们认为，不切合工程实际需要的设计指标不是科学的指标。

     当然，西南交大关宝树教授提出的一个关于能否使用再生料的问题可以提出再研究，我们国家很多民用塑料产品多在使用合格的再生料生产，国家也有相应的技术标准，在我们讲究环保低碳的年代，一味强调原材料必须要用新料这个空洞的概念，放弃大量的合格再生料不用，大量使用有限的石油新资源，原因仅仅就是因为不能区分合格再生料产品和伪劣再生料产品的话，那就留给后人笑柄了。目前，铁道部有关部门通过制定相关的规章制度，隧道防水卷材生产都必须通过有关单位驻厂监造程序，就像施工有施工监理一样，产品的生产有物资材料生产监理，只要监理到位，再生料伪劣产品不应该也不可能进入铁路市场。另在生产实践过程中，一个不能不正视的事实是，采用中石油和中石化的所谓全新原材料，并严格按暂行条件要求生产的EVA新料卷材，却无法达到预期的指标，通过铁道部CRCC认证的工厂多添加了一些比如MFQ600-2等塑料增强剂来凑指标，我们的设计标准和国内生产实际存在明显的脱节问题。

1.2铁标内各产品的适用性问题

     现在我们执行的隧道防水板的设计标准，就是上面说的铁标，有3种产品的指标，却没有明确各产品的适用使用范围。产品的涵盖面不能满足大中国区域内各种水文地质条件和特殊工点的设计要求，而铁道部材料甲供集中采购制度严格按铁标的要求进行，被铁标严重约束，铁标内含的产品种类不齐和适用范围不明，不同专业设计的不协调使很多设计出现了矛盾：举个例子：成都地区的成灌铁路都江堰下穿隧道和成绵乐铁路下穿双流机场隧道多在成都平原相同的地质条件地层，都是明挖框架结构，前者设计了采用高分子ECB1.5mm厚高分子卷材及单面SBS自粘层0.9mm厚共计2.4mm厚的防水材料，施工也很成功。后者由路基专业设计双流机场隧道前后段引道的U型槽，设计1.0mm厚EVA高分子卷材加 0.5mm厚单面SBS自粘层卷材，也就是所谓的皮肤式防水，而隧道专业设计的明挖框架结构防水卷材就按铁标采用的1.5mm厚ECB光板材料，工地的施工单位是二局一个处，当施工单位图纸审查时提出来为什么设计的材料不统一，不同的设计标准有什么依据时，涉及设计审查、招标程序等等问题，也只好不了了之。但起码说明一个问题，我们的设计标准的范围涵盖面及我们涉及对铁标的把握存在问题。

     其实问题可以简单化，我们的设计指标可以按照国标《地下工程防水技术规范》GB50108—2008版有关标准即可，有特殊防水设计要求的产品，按照相关的国家标准执行。我们在重新制定《隧道防排水设计规范》时，制定客观科学全面的技术指标，并补充PE、EVA、PVC和ECB高分子卷材和其他防水卷材的明确的适应的工程范围。另在生产实践过程中，通过对国内中石油、中石化的原料粒子采购的严格控制和监造程序的严格执行，要求生产企业按照铁道部CRCC认证的生产工艺生产隧道防水材料，可以解决产品的质量问题。

2隧道防水卷材的阻燃性和耐久性问题

2.1隧道防水卷材的阻燃性

石太铁路太行山隧道某工区隧道防水板施工悬挂后因其它原因发生燃烧伤害人员事件，给我们的隧道防水材料设计提出了阻燃要求。

     按铁标要求的三种材料，其材料的可燃性、火焰传播速率、释热性、生烟性、热烈解和燃烧气态产物的腐蚀等都未有明确要求。市场上，一般PVC材料在民用阻燃地板的生产上已经成熟，而隧道用EVA卷材产品的阻燃试验也仅作了一些初步工作。PVC材料产品的拉伸强度和扯断伸长率指标低一点。但是添加阻燃剂后没有EVA卷材的指标下降明显，EVA、ECB添加阻燃剂后，产品可以达到国标18173-2006的要求，但是不透明，同现行铁标和部材料招标要求有差异。阻燃性能带来的其他指标的变化，也给我们的铁标材料的设计指标提出了调整要求。

要解决问题，建议增加防水板阻燃性能的指标。要加快研究相关的实验方法，建议参考采用水平燃烧试验（GB2480-80）或氧指数试验法，并落实到需要有阻燃性要求的隧道设计当中。

2．2隧道防水卷材的耐久性问题

1.我们理解的隧道防水材料的耐久性是其指抵抗自身和自然环境双重因素长期作用的能力。一方面指材料耐受老化应力的能力，在规定的老化试验条件下，材料受老化应力到达失效的时间内达到设计要求。另一方面指材料是否能具有在不同地下水环境下包括不同水温，水质是否具腐蚀性，不同水压等因素影响下在设计寿命内保持设计要求的能力。

2.我们的铁标没有深化设计要求的耐久性方面的内容。对策：技术标准要增加抗老化性指标。铁标中的ECB材料是在EVA原料中添加了改性沥青，主要目的是提高产品的耐久性，而标准对改性沥青的原料，其残留针入度比等抗老化性指标未作明确，铁道部常规的招标文件对抗老化剂的掺量等也都未明确。建议进一步进行科学研究，特别对特殊自然环境下的材料抗老化性能要作专题研究，以配合像高黎贡山特长隧道等特殊地质条件工点的特殊设计要求。

3隧道防水板的施工工艺

     目前隧道防水板的施工，现在一般按《铁路隧道施工规范》、《客运专线铁路隧道工程施工技术规范》和《铁路隧道防排水技术指南》的要求在执行。部有关部门在2010年1月份专门印发了《铁路隧道防水板铺设工艺技术规定》，上述规范规定都明确了热塑性垫圈固定的办法，但实际施工中，此种办法操作性并不可行，施工中大量的焊点由中国特色的民工施作，存在大量焊穿渗漏点的隐患，施工速度也慢，在贵广铁路等工地施工单位反应较多。而兰渝，渝利铁路等工地广泛采用无孔吊带法施工，即在工厂生产时就生产好吊带点（无纺布吊带和板材吊带两种）。吊挂式铺设工艺具有操作方便、施工效率高等优点，由于吊绳有一定长度，吊挂好的防水卷材与隧道壁有一定的空间，致使防水卷材处于吊空状态，预留了防水卷材的纵横向限量的自由位移空间，当输送泵灌注二次衬砌混凝土时，在压力作用下，防水卷材被推拥会产生局部位移，整体不会撕裂损坏防水卷材。塑料热熔垫片焊接铺设工艺可使防水卷材与隧道壁密贴在一起，不会产生防水卷材纵横向自由位移的现象，但焊接施工难度大、效率低、质量难以保证。因为焊接点在高温下没有强度，必须等冷却后才有强度，焊枪焊完后需用支撑顶住，等待焊点冷却才算焊牢，因此每个焊点均需要几分钟时间，此外焊接温度和时间难以把握，温度高时间长会烫穿防水卷材，温度低时间短又焊不牢卷材容易掉。在实际施工中对操作人员的技能要求很高，在目前的条件下可靠性很难保证。我们认为热融垫片辅以吊带法施工比较切合施工实际。另外，我们应该解放思想，采用公路隧道上普通采用的条复合和点复合方式，实际上还是无纺布和防水板处分离式状态，即生产厂把无纺布在工厂采用压延工艺分离式地点固定在防水板上。这样可解决吊点不平等问题。还节约了运输成本，施工更为方便。对隧道防水板的施工方法，我们不能一味追求国外的防水板台车施工方法，对长大隧道和短隧道要因地制宜地采用不同方法，考虑成本和施工干扰等等因素，进一步完善工艺技术规定，让大家能方便、快捷并确保质量的施工隧道防水板。

4隧道新型防水材料

隧道新型防水材料很多，结合公路隧道、地铁隧道和国外的新型材料使用实践，提出以下几种材料，可以做进一步的试验研究：

4..1立体防排水板

     岩溶地区隧道防水材料，除选择一般的隧道防水板外，对有防水排水要求的段落可采用主体防水板，见图1? ，湖北的岩溶公路隧道已有大量成功使用，铁路隧道在六沾铁路，襄渝铁路大巴山岩溶隧道变更设计也有使用。现在滞后的是相关检验标准未出来，对设计有约束。实际上，隧道防排水板也是采用高密度聚乙烯树脂（HDPE）或乙烯醋酸乙烯共聚物（EVA），并适当添加功能助剂原料。只是通过不同的制造工艺，通过加热熔融挤出成片材后，真空吸附冷却定型，牵引成封闭突起的柱状壳体连续的的板材。防排水板利用铁路隧道纵向设置的排水沟，巧妙地将排水原理引入隧道防水工程，连续的高分子膜形成密闭防水层、凸出的壳体支撑出排水空间，将隧道围岩的裂隙水顺畅地引入排水盲沟，可以获得永久可靠的防排水效果。

4.2耐高温防水材料

     针对穿越温泉地段的高地下水温的隧道防水材料的选择，有待做科研比较，对长期高水温条件下，防水材料的耐久性设计是需要作技术探索的，相关工作国内还作较少，建议结合高黎贡山隧道的防排水设计，立项做专题研究，研究除了有铁路科研院校，设计院，还应该请有科研开发能力的厂家和路外材料研究单位参加。

4.3多重防水、自粘式防水卷材

     对有特殊防水要求（比如特级）地下结构，设计理念应该是多重防水的原则，自粘式防水卷材作为其中一种，在广深港铁路隧道和武广浏阳河隧道都有成功应用。目前在严寒地区东北和坪铁路隧道（-40°C低温）采用的自粘式高分子卷材选择，也体现了一定的设计针对性。自粘式防水卷材的优点在于可以湿铺，自己粘层可以有皮肤式多重防水的效果，国家标准《预铺/湿铺防水卷材》GB/T 23457-2009，也在去年公布使用，铁路隧道的设计也应该参考地铁隧道已经大量成熟使用的自粘产品，在有特殊防水要求的地方设计使用。

4.4喷膜防水

     目前我们铁路隧道复合式衬砌的地下工程夹层防水, 多采用防水卷材；一般采用的是高分子防水片材，有如下的缺陷：①本身的材质不能和砼密贴，难满足堵水的要求，安设时的冲击，背面突出物等易将防水板扎破，导致漏水；②要求防水面平顺整齐，如遇壁面砼有较大空洞和凹凸场合，二次衬砌挤压防水板受拉伸，易使防水板断裂破坏；③板与板间的接合部，是防水板的薄弱环节，对施工精度要求高，稍有不慎，会导致防水体系失效。国外采用的喷射成膜防水法是针对防水板的缺点，而提出的使用在隧道及地下工程复合衬砌中的一种新型防水技术。其方法为：将配置好的药液通过喷膜防水机搅拌、混合、计量输送，到达喷枪内加入引发剂，通过施加于喷枪内的超音速的旋转气流高速混合，发生聚合反应，迅速喷射到防水的界面，瞬间凝聚成具有一定强度和韧度的薄膜，起到对水的隔阻作用，达到防水的目的。相对于防水卷材的防水方法，该技术的优点主要为：对施工环境无特殊要求、适应性广、质量均匀、无接头、耐久性好、施工快速方便、整体性好、无毒无味、不燃烧。