提高隧道防水層施工質量驗收合格率的方法探討

覃華東

(廣西路橋工程集團有限公司,廣西 南寧 530200)

0 引言

隧道防水層是隧道防水可靠的基礎結構,是防水施工質量控制的關鍵點。如果隧道防水層施工質量低,防水措施不到位,極易導致隧道發生滲漏,特別是在較大的水壓力作用下,有可能造成隧道發生大面積的滲漏。如果隧道建成通車后產生滲漏水,對隧道及行車安全會造成較大危害,而且整治難度大、成本高。因此,如果隧道防水層施工質量高,就能節約成本,產生較好的社會效益和經濟效益。做好隧道防水工作十分重要[1]。保證隧道防水層的施工質量,可以有效提高隧道襯砌結構的防水性能,防止出現滲漏水[2]。

上思至防城港公路項目三分部通過對隧道防排水進行內外業施工分析,發現影響防水板施工質量的關鍵問題是“墊片間距相差大”和“焊縫密實性差”,兩者是影響防水層一次驗收合格率的癥結所在。進而在隧道防水層施工中針對這兩個關鍵問題大膽創新施工方法,并通過實踐驗證,將隧道防水層施工一次驗收合格率提升至95%以上,取得良好效果。

1 工程概況

上防三分部起點位于上思縣公正隧道中心樁號ZK23+430(YK23+472)至防城段ZK36+295(YK36+287),全長12.84 km,橋隧比為79.21%。其中橋梁共9座/3.51 km,隧道2.5座/6.66 km,一座互通。隧道防水層施工采用“EVA防水板(1.5 mm厚)+400 g/m2無紡布”規格,以隧道縱向通長進行布設,如圖1所示。防水層的施工質量決定著隧道防水工程的成敗。

圖1 上防三分部隧道防水層施工設計圖(cm)

2 防水層施工質量控制關鍵點

2.1 防水層施工工藝改進前施工質量調查

上防三分部隧道防水層采用“EVA防水板(1.5 mm厚)+400 g/m2無紡布”的結構布置,根據《公路工程質量檢驗評定標準》(JTG F80/1-2017)的要求,隧道防水板實測項目為搭接長度、縫寬及固定點間距和焊縫密實性,過程中使用熱熔焊接方法搭接施工。按照該評定標準對工藝改進前的隧道防水板和無紡布的實測項目質量進行了統計調查。共檢查了240處,檢查結果為:合格212處,不合格28處,合格率僅為88.3%,達不到分項工程驗收合格率93%的要求。詳見表1及圖2。

表1 隧道防水層施工一次驗收合格率調查表

圖2 隧道防水層施工一次驗收合格率曲線圖

第一步分析:本項目中,隧道防水層施工分為無紡布施工和防水板施工兩道工序,針對不同的材料驗收進行統計、分析,得出驗收質量問題的占比。分析結果如下:防水板施工質量問題在質量問題中高達92.3%,是質量問題出現的主要部分(見表2),進而對防水板施工質量問題進行第二步分析,以明確癥結所在。

表2 隧道防水層施工一次驗收質量問題占比統計表

第二步分析:通過現場檢查防水板搭接長度、防水板縫寬、防水板焊接固定點間距、防水板焊接密實性,發現不合格頻率最高的兩個項目是“墊片間距相差大”和“焊縫密實性差”,其累計頻率已達到80.77%,由此得知影響防水板施工質量的關鍵問題是“墊片間距相差大”和“焊縫密實性差”,是影響防水層一次驗收合格率的癥結所在,詳見表3。

表3 隧道防水板施工質量問題頻數統計表

將隧道防水層施工一次驗收合格率提升至95%以上目標設定的依據:

(1)驗收合格要求:根據項目施工質量計劃,分項工程驗收合格率需>93%。

(2)目標值設定的可行性:若把“墊片間距相差大”和“焊縫密實性差”問題解決75%以上,那么合格率將由88.3%提升至95.4%,優于目標值。計算如下:

88.3%+(1-88.3%)×80.77%×75%=95.4%

2.2 產生“墊片間距相差大”和“焊縫密實性差”質量問題的原因分析

針對“墊片間距相差大”和“焊縫密實性差”問題癥結進行調查,通過查閱以往施工案例并進行現場調查,從人員、機械、材料、方法、環境等方面進行原因分析,并繪制成關聯圖如圖3所示。

圖3 原因分析關聯圖

由圖3可知,共找到10個末端因素:

(1)器具是否未檢定。

(2)工人是否缺少教育培訓。

(3)責任職責是否劃分不夠細。

(4)技術交底是否不夠詳細。

(5)設備是否無合格證書。

(6)設備是否進行正確調試。

(7)是否有相應方案指導施工。

(8)材料是否未進場驗收。

(9)是否有獎罰考核。

(10)洞內照明是否充足。

2.2.1 要因排查分析

對末端因素逐條進行要因排查分析,排除非要因,剩下的要因具體情況如下:

(1)技術交底是否不夠詳細。對技術交底資料調查分析,工人技術交底完成100%,手續齊全,但在檢查交底內容時發現技術交底中已編制防水層施工的操作內容,但未細化到具體操作步驟,且交底僅通過文字、PPT形式開展,并未觀看相關操作視頻,這將影響到技術交底的及時性和準確性。

影響程度判斷:進一步對防水層施工工人的施工合格率調查結果顯示,隧道防水層操作工的合格率僅41.7%,未達到施工操作要求,在技術交底過程中也未對工人進行操作考核,交底效果不明顯,因此技術交底不夠詳細對癥結產生的影響程度大。

結論:要因。

(2)工人是否缺少教育培訓。通過對現場爬焊機使用的設備進行調查,發現工人操作使用微波焊接機對墊板進行熱熔固定,在使用爬焊機過程中提前進行預熱,但是存在著工人選擇溫度及速率未按最佳狀態值而是根據個人使用習慣進行調整使用的問題。

影響程度判斷:項目對現場防水層焊接位置進行檢查,發現未正確進行調試的爬焊機焊接的穩定性一般,爬焊機的選擇溫度及爬行速率對焊接的穩定性有影響。為進一步確認焊接密實情況,對現場焊接密實性進行檢查,檢查發現焊接密實性合格率為75%,從檢查結果發現設備未經爬焊正確調試下焊接作業,導致焊接不密實,影響質量,因此設備未正確進行調試對癥結影響程度大。

結論:要因。

(3)洞內照明是否充足。檢查各隧道洞內施工照明情況,發現隧道施工低壓供電,采用220 V三相五線制電力系統,按照要求使用三級配電系統,但在檢查使用照明設備過程中發現隧道施工作業地段照明不夠充足,不滿足照度>50 lx的規范要求。

影響程度判斷:進一步確認隧道洞內照度情況,使用經標定的照度計對洞內照度檢測,洞內施工平均照度<50 lx,未達到規范允許值,對現場防水層測量、施工造成一定的影響,因此洞內照明不足方面對癥結影響程度大。

結論:要因。

通過以上調查分析,找出造成“墊片間距相差大”和“焊縫密實性差”的3個主要原因:

(1)技術交底不夠詳細。

(2)設備未正確進行調試。

(3)洞內照明不足。

2.2.2 對策方案

針對調查分析階段所得出的3個要因逐個進行深入研究分析,針對每個要因提出了相應對策方案,整理匯總如表4所示。

表4 對策方案匯總表

2.2.3 對策方案分析評價

經過多角度、多方位考慮,對每個要因的對策分別進行對比分析,并通過組內開會討論、邀請專家指導、進行試驗等方式對對策方案進行評價,根據方案的有效性、可實施性、經濟性可靠性和時間性進行評分,確定最優方案,具體見表5。

2.2.4 落實方案

針對確定最優方案,設定目標、指定解決措施,并按照“5W1H”原則編制對策落實表(表6)。

表6 對策落實表

2.3 防水層質量施工創新方法

方法一:加強組織技術交底,提升工人實操水平。

(1)技術交底。項目編制完善了技術交底內容,細化了防水層施工過程中的操作步驟,項目領導分別組織工人開展技術交底,通過PPT展示、操作視頻的形式,對防水層操作的流程、注意事項進行了詳述,并通過自由發言的方式讓工人提出自己的困惑,現場進行解答,幫助工人解除疑惑。

(2)操作考核與現場糾正。項目技術人員在公正隧道防水層施工面對工人進行了防水層操作考核,對工人不正確的操作方式進行糾正,重點對現場工人以下錯誤做法進行糾正:

①使用爬焊機時,爬焊機爬焊過程中出現了一定的偏位沒有及時回正,需要工人及時控制回正,保證防水層的施工質量。

②固定防水層時,防水層卷材繃得太緊,應根據混凝土基面情況留夠富余量,確保后續二次模筑混凝土擠壓后,防水層與噴射混凝土表面自然密貼。

(3)實施效果驗證。上防三分部通過在現場對工人的操作方式進行考核糾正,使工人能夠更加直觀地了解到不足之處,并加以改正,培訓完成后,項目技術員再次對各隧道的防水層工人操作方式進行了調查,發現經過培訓后考核合格率提升至100%,達到預期效果。

方法二:通過防水層焊接試驗進行設備調試。

(1)設備調試。項目技術員負責檢查爬焊機設備調試情況,在確保焊接質量的情況下,對爬焊機的溫度和速度檔位進行調試。已知進場防水層標準厚度為1.5 mm,爬焊機試驗選取一些防水層窄料進行試驗,爬焊機試驗溫度調整在200 ℃～350 ℃,每25 ℃分為一檔。

(2)實施效果驗證。對爬焊機進行不同溫度的焊接效果進行調試,試驗結果見后頁表7。

表7 爬焊機溫度-速度焊接質量調查表

由表7爬焊機的試驗結果可以看出,爬焊機在溫度處于第三檔位、速率處于第三檔位范圍時,防水層焊接質量合格率為良好,可以在保證防水層焊接質量的情況下達到爬焊速率最大化,后續防水層施工按照此參數進行設置焊接,可達到預期效果。

方法三:使用規范要求的光源照明。

(1)使用符合要求的燈具。項目技術員對各隧道施工點進行了光照亮度的檢查,對于照度不足的地方在其前后和防水層鋪掛臺車上更換、增加了符合使用要求的燈具,如表8所示。

表8 各隧道照度測試統計表(lx)

(2)燈具照度檢測。項目技術員在要求隊伍增加燈具達到要求的照度后重新對隧道防水層照度檢測,更換、增加燈具數量,現場照度檢測合格率已達到100%,滿足了隧道施工的照度要求。

(3)實施效果驗證。通過增加符合要求的燈具,并經過技術員的復查,現場照度已經100%滿足設計規范的要求,達到了預期效果。

2.4 防水層施工工藝改進效果

2.4.1 實施前后對比

在實施階段,項目部對防水層施工質量進行隨機抽檢,合格率為95.8%,大于設定目標值95.0%。對防水層施工質量問題的統計結果詳見表9。

表9 隧道防水層施工一次驗收合格率調查表

活動前后隧道防水層施工質量問題對比見圖4。

圖4 活動前后隧道防水層施工質量問題對比柱狀圖

通過圖4可知,“墊片間距相差大”“焊縫密實性差”已從實施前的關鍵問題變成實施后的次要問題,說明該技術活動效果明顯,得到較好提高。經檢查,隧道防水層施工一次驗收合格率提高至95.8%,高于活動前制定的目標值95.0%,活動目標值得到了較好的實現。

2.4.2 經濟效益

通過實踐證明,該項目提高了防水層施工效率,節約了設備及人工費,避免了材料浪費和工期延誤,取得很好的經濟效益。

公正隧道每段防水層寬度為3 m、每版澆筑15 m,焊接一版施工平均能節約時間約3 h,上防三分部隧道單洞在實踐過程中3個月共進尺150 m,隧道左右洞防水層施工進洞總長為300 m,節約工日、節約資金的計算公式如下:

節約工日=節約小時/工日小時數=3×(300/15)÷8=7.5工日

節約資金:

人工費=工人數量(人)×每日工資(元/工日)×節約工期(工日)

材料費=節省材料(個)×材料單價(元/個)

計算結果如表10所示。

表10 資金節約計算表

3 結語

隧道防水層施工分為無紡布施工和防水板施工兩道工序,針對這兩道工序質量問題的統計、分析,發現防水板施工質量問題在防水層施工的質量問題中占比較大,是產生防水層質量問題的關鍵因素。通過對內外業進行施工分析,發現影響防水板施工質量的關鍵問題是“墊片間距相差大”和“焊縫密實性差”。針對“墊片間距相差大”和“焊縫密實性差”問題產生的癥結進行調查,確定了技術交底不夠詳細、設備未正確進行調試、洞內照明不足3個影響防水板施工質量的技術要因。針對這3個技術要因,提出多個對策方案,并進行分析評價,確定了最優方案。根據最優方案進一步明確目標,制定解決措施,并在實際操作中認真落實,從而顯著提高了隧道防水層施工質量一次驗收合格率,保證了隧道防水層的施工質量,節約了工期和資金,取得了良好的經濟效益、技術效益及社會效益。