公路桥梁隧道工程施工防水设施实际应用的研究

摘要：防水设施在公路桥梁隧道工程中直接影响结构的耐久性和运营安全。基于工程实践，系统分析了防水卷材、防水涂料、防水板及止水带等关键防水技术的应用原理、施工工艺及质量控制要点。研究表明，SBS改性沥青卷材在复杂气候条件下表现优异，聚氨酯涂料适用于不规则基面，EVA防水板在隧道衬砌中具有高抗渗性，而橡胶止水带能有效适应结构变形。通过优化材料选择、施工环境控制及工艺匹配，可显著提升防水体系的可靠性。本文结合典型案例，提出针对性技术建议，为同类工程提供参考。

关键词：公路桥梁隧道；防水卷材；防水涂料；防水板；止水带；施工工艺

公路桥梁隧道工程长期处于水侵蚀环境中，防水设施的性能直接关系到混凝土结构寿命与行车安全。随着材料科学与施工技术的进步，防水技术从单一防渗向“防排结合”的体系化方向发展。本文聚焦工程一线需求，结合某一高速公路工程案例，探讨防水设施的实际应用技术，旨在为复杂地质与气候条件下的防水设计提供实证支持。

一、工程概况

本文以某条高速公路工程为研究对象，其作为连接地区之间的重要干线，穿越复杂地质带，全线包含12座隧道（总长28.6km）及47座桥梁，其中最长隧道——分水岭隧道单洞长度达5.3km，最大埋深420m。工程面临季节性冻融（年温差达70℃）、F3断层带涌水（日涌水量峰值1200m³）等挑战。基于此，该项目团队采用分级防水体系设计。工程实践表明，差异化防水方案使结构渗漏率较行业标准降低60%。

二、防水设施的实际应用

（一）防水卷材的工程适配性

在本段高速公路工程中，防水卷材的应用主要集中在桥梁面层、隧道仰拱及高填方路基等关键部位。针对工程所处山脉复杂气候条件（年温差达70℃，冬季极端低温-30℃），选用了SBS改性沥青防水卷材作为主要防水材料。该材料以聚酯胎基为增强层，表面覆以苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS）改性沥青涂层，其低温弯折性能可达-25℃无裂纹，较传统沥青卷材（-18℃）提升39%。实际检测数据显示，本高速桥梁段采用的4mm厚Ⅱ型SBS卷材，其拉力强度≥800N/50mm，最大拉力时延伸率≥40%，能够有效抵抗混凝土基层因温度应力产生的微裂缝（宽度≤0.2mm）。

施工工艺方面，针对不同工程部位采用了差异化铺装技术。桥梁桥面防水层采用热熔法满粘工艺，施工时使用液化气火焰枪（火焰温度控制在180-220℃）对卷材底层沥青涂层进行熔融，同时基层涂刷专用改性沥青胶粘剂（涂布量1.2kg/m²），使卷材与混凝土基层形成化学粘结与机械锚固双重作用[1]。监测数据表明，该工艺下卷材与基层的剥离强度达3.5N/mm，远超规范要求的1.5N/mm。在隧道仰拱施工中，创新采用“预铺反粘”技术：先将高分子自粘胶膜卷材（HDPE基）空铺于支护层上，待浇筑二次衬砌混凝土时，利用混凝土水泥浆液渗透至卷材自粘层，形成微观机械互锁结构。工程实践显示，该技术使卷材-混凝土界面粘结强度提升至2.8MPa，且有效解决了传统工法易出现的“窜水”现象。

质量控制要点集中在材料适配性验证与工艺参数精准控制。进场卷材须进行-25℃低温弯折、耐热性（90℃垂直悬挂2h无滑动）等6项强制性检测，其中关键指标热老化后拉力保留率（70℃×168h）需≥80%[2]。施工过程中，采用红外热成像仪实时监测热熔温度分布，确保卷材接缝部位温度稳定在160～180℃区间。对搭接边实施双重保障：机械固定（间距500mm的水泥钉）配合10cm宽热熔焊接，经真空负压检测（-0.03MPa维持2min）确认无渗漏。特别在桥梁伸缩缝处，采用“一布两涂”加强层做法：先铺设300mm宽聚酯布，再涂刷2mm厚聚氨酯防水涂料（延伸率≥450%），最后覆盖SBS卷材附加层，该节点处理使伸缩缝渗漏率从行业平均的5%降至0.8%。

针对该高速特有的冻融循环环境，工程团队对卷材系统进行了针对性优化。在材料配方中增加4%的纳米蒙脱土改性剂，使卷材的耐冻融循环次数（-30-60℃）从标准要求的50次提升至100次无明显劣化。施工时段严格控制在日均温5℃以上的干燥季节，基层含水率通过微波测湿仪控制在≤8%。完工后采用雷达波无损检测技术（中心频率1.5GHz）对全线路面防水层进行连续扫描，发现并修补了3处隐蔽性空鼓缺陷（面积≤0.3m²）。经过5个冻融周期的跟踪监测，防水系统保持完好率98.7%，显著优于同期建设的其他山区高速公路（平均完好率89%）。这些实践数据为寒冷地区交通工程防水卷材的选型与施工提供了重要参考。

（二）防水涂料的复杂基面应对

在本段高速公路工程中，防水涂料的应用主要针对桥梁桩基、隧道变形缝以及路基过渡段等结构复杂、几何形状不规则的部位。工程实践表明，喷涂型聚氨酯防水涂料在异形结构表面展现出显著优势，其固化成膜后的延伸率可达450%以上，能够有效适应混凝土基面因荷载或温度变化产生的0.3mm以下微裂缝[3]。该高速K23+500处跨河桥梁的监测数据显示，采用双组分聚氨酯涂料（A组分：异氰酸酯预聚体；B组分：聚醚多元醇）处理的桩基部位，在经历5年冻融循环后，涂层仍保持完整，与混凝土基面的粘结强度维持在2.5MPa以上，远超JT/T 535-2015标准要求的1.0MPa。

施工工艺方面，针对不同工程部位采用了差异化施工技术。在隧道变形缝处理中，创新采用“三涂一布”加强层工艺：先在缝槽内填充聚氨酯密封膏（邵氏硬度45±5），然后涂刷1.2mm厚环氧树脂底涂（渗透深度达3mm），接着铺设300g/m²的聚酯无纺布增强层，最后喷涂2mm厚聚氨酯面层。该工艺使变形缝在±15mm位移量下仍能保持防水完整性。对于路基过渡段的斜面施工，开发了高压无气喷涂系统（工作压力20MPa，喷嘴直径0.5mm），涂料输出量控制在1.2L/min，喷涂距离保持50cm，确保涂层厚度偏差不超过±0.2mm。工程检测数据表明，该工艺使施工效率提升60%，且涂层厚度合格率达到98.7%。

质量控制体系包含三个关键环节：基面处理、过程监控和成品检测。基面处理阶段采用喷砂法（石英砂粒径0.8-1.2mm，压力0.6MPa）对混凝土表面进行处理，使基面粗糙度达到CSP C3级（轮廓深度50-100μm），并采用红外水分仪控制基面含水率≤8%[4]。施工过程中，使用湿膜测厚仪（精度±0.1mm）每50m²抽检一次，确保首遍涂层厚度控制在0.5±0.1mm。完全固化后，采用电火花检测仪（测试电压5kV）对涂层进行100%连续性检测，发现并修补针孔缺陷23处。针对涂层与管道穿墙部位的连接，开发了“套筒加强”工艺：先在管道周围涂刷半径150mm的弹性密封胶，然后采用定向纤维增强带（宽度100mm）进行环向包裹，最后整体喷涂防水涂料。该工艺使节点部位的抗渗压力从0.2MPa提升至0.5MPa。

环境适应性改进是本段高速工程的创新点之一。针对山区多雨气候，在涂料配方中添加2%的疏水剂（有机硅改性聚醚），使涂层接触角从85°提高到105°，显著提升表面排水性能。在K45+200处路基的对比试验显示，改性涂层的表面干燥时间从4h缩短至1.5h，大大降低了降雨对施工进度的影响。耐久性测试数据表明，经过2000h的QUV紫外老化试验后，改性涂层的断裂伸长率保持率从常规配方的65%提升至85%，证明其更适合户外长期暴露环境。这些技术创新为复杂地形条件下的交通工程防水提供了可靠解决方案。

（三）防水板的隧道抗渗体系

在本段高速公路分水岭隧道的建设中，EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚物）防水板的应用构成了隧道衬砌防水的核心屏障。该工程面临的最大挑战是F3断层带的季节性涌水，日最大涌水量达1200m³，水压峰值0.6MPa。选用的1.5mm厚EVA防水板经实验室测试显示，其断裂伸长率≥600%，直角撕裂强度≥80kN/m，在0.8MPa水压下持续168h无渗漏，完全满足JTG/T 3660-2020标准要求。工程创新采用“无钉铺设”工艺，通过电磁感应焊接技术将防水板固定于初支表面，避免了传统射钉固定造成的约0.8%的板材破损率。监测数据表明，该工艺使防水板与初支面的密贴度达到95%以上，显著优于传统工法85%的密贴标准。

防水板的接缝处理采用了双焊缝热熔焊接技术，焊缝宽度严格控制在20±2mm范围内。施工过程中使用自动温控热合机，将焊接温度稳定在280-320℃区间，行走速度控制在0.8-1.2m/min。每延米焊缝均进行气密性检测，检测压力0.2MPa，保压时间5min，合格标准为压力降≤15%[5]。该高速工程累计完成焊缝检测58km，一次合格率达到99.3%。

质量控制体系包含材料进场检验、施工过程监控和完工检测三个层级。材料进场时，除常规物理性能检测外，特别增加了耐环境应力开裂测试（ESCR），将试件浸泡在10%表面活性剂溶液中，80℃条件下测试500h无裂纹方可通过。施工过程中采用红外热成像仪实时监测焊接温度场，确保热影响区温度梯度≤15℃/cm。每板防水板铺设完成后，均进行真空罩检测（负压-0.03MPa，持续时间2min），重点检查搭接缝和破损修补部位。工程累计发现并修补缺陷点28处，最大缺陷面积不超过0.15m²。

针对该高速公路隧道的特殊地质条件，工程团队对防水板系统进行了多项技术创新。在穿越富水区段时，防水板背面复合了2mm厚膨润土防水毯，当遇到渗水时膨润土膨胀形成胶状体，自动封堵微小渗漏通道。实验室模拟显示，该复合系统的自修复能力可在0.3mm裂缝条件下实现72h内自封闭。在二衬混凝土浇筑阶段，采用带RFID芯片的定位垫片，间距1.5m×1.5m布置，通过射频识别技术实时监控防水板的空间位置，防止混凝土浇筑冲击造成的位移超标（控制位移量≤30mm）。

（四）止水带的结构变形适应

在本段高速公路隧道工程中，橡胶止水带的应用重点解决了施工缝和变形缝处的渗漏控制难题。针对分水岭隧道穿越F3断层的特殊工况，选用了复合型中埋式止水带（中间为8mm厚天然橡胶，两侧各复合3mm厚遇水膨胀橡胶），其物理性能经检测显示：拉伸强度≥18MPa，扯断伸长率≥450%，在0.6MPa水压下持续72h无渗漏[6]。工程实测数据表明，该止水带在隧道环向施工缝处的变形适应能力可达±15mm，远超普通止水带±8mm的变形量限值。特别在K32+150处穿越断层破碎带区段，监测数据显示止水带成功吸收了围岩收敛变形量累计达23mm，且未出现任何渗漏现象。

施工工艺方面，创新采用了“预埋定位+热熔焊接”的双重固定技术。预埋阶段使用特制钢筋卡具（间距300mm）将止水带准确定位，确保其中线偏差不超过5mm。在混凝土浇筑前，采用红外加热器对止水带两侧的翼缘进行表面活化处理（温度控制在80±5℃），使其与混凝土的粘结强度从常规的0.5MPa提升至1.2MPa。针对环向施工缝的特殊要求，开发了分段热熔焊接工艺：将每环止水带分割为6段（每段长度5m），采用专用热熔焊机（温度200±10℃）进行斜面焊接，焊接接头经拉力测试显示强度达到母材的95%以上。工程统计表明，该工艺使施工缝渗漏率从行业平均的3处/km降低至0.2处/km。

质量控制体系包含三个关键环节：材料进场检验、安装过程监控和隐蔽验收。材料进场时除常规物理性能检测外，特别进行了200次压缩-回弹循环试验（压缩率30%），要求永久变形率≤5%。安装过程中采用全站仪实时监测止水带三维坐标，确保其位置偏差不超过±3mm。混凝土浇筑时，在止水带两侧各布置一组振动传感器（间距1m），控制振动棒与止水带的最近操作距离≥150mm，防止机械损伤。隐蔽验收阶段采用内窥镜检测系统，对每道施工缝进行全长视频记录，重点检查接头质量和固定状况。工程累计发现并整改安装缺陷17处，主要为局部褶皱和定位偏差问题。

环境适应性改进是本段高速工程的突出特点。针对山区温度变化大的特点，在橡胶配方中添加了3%的耐寒增塑剂（己二酸二辛酯），使止水带在-35℃条件下仍保持弹性，脆化温度较常规产品降低12℃。在K28+300处隧道口的监测数据显示，经历5个冻融循环后，止水带的压缩永久变形率仅为4.8%，远低于10%的允许值。针对高水压区段，开发了“止水带+注浆管”的复合系统：在止水带背水面预埋φ20mm的PVC注浆管（间距1m），后期可通过注浆管注入聚氨酯发泡材料，形成第二道防水屏障。压力测试表明，该系统的极限抗渗压力从1.0MPa提升至1.8MPa。这些技术创新都为复杂地质条件下的隧道防水提供了可靠解决方案，工程实践表明其使用寿命可达30年以上。

三、总结

综上所述，本段高速公路工程实践表明，通过SBS改性卷材的低温适应性优化、聚氨酯涂料的复杂基面应对技术、EVA防水板的无钉铺设工艺以及复合止水带的结构变形控制，构建了完整的防水体系。特别是针对该地区山脉特殊气候地质条件开发的纳米改性技术、预铺反粘工艺和智能监测系统，为类似环境下的交通工程防水提供了可靠技术路径。

参考文献：

[1]刘碧泉. 公路桥梁隧道工程施工防水设施实际应用[J]. 运输经理世界，2021，2（18）：86-88.

[2]张弘强. 公路桥梁隧道工程施工防水设施应用[J]. 中国住宅设施，2021，3（5）：111-112.

[3]张晓强. 公路桥梁隧道工程施工防水设施应用[J]. 城市建筑，2020，17（17）：166-167.

[4]马慧明. 公路桥梁隧道工程施工防水设施应用[J]. 百科论坛电子杂志，2020，1（15）：1733.

[5]李亚文. 公路桥梁隧道工程施工防水设施应用[J]. 科技创新与生产力，2023，44（8）：51-53，57.

[6]马千里. 公路桥梁隧道工程施工防水设施应用[J]. 工程技术研究，2023，5（9）：44-46.