CPS-CL防水卷材性能研究及其在地铁联络通道中应用预测

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隧道防水是隧道工程设计、施工与运营维护过程中一个不可忽视的问题,浅埋暗挖隧道作为隧道工程中常采用的一种施工方法,其采用的主要防水方式是复合式衬砌式防水技术,即在初衬和二衬之间铺设一层卷材防水材料,该防水层的服役性能将直接影响隧道防渗效果。但目前国内很多防水材料的使用寿命都很难满足地下隧道设计使用年限要求。因此,选取一种服役年限长,且性能优越的防水材料作为地下暗挖隧道复合式衬砌防水中的防水层是非常有必要的。CPS-CL湿铺防水卷材因其特有的与混凝土反应粘结技术已经被广泛用于屋面与地下结构防水施工中,但在隧道防水施工中却鲜有应用。为探究其在地铁隧道防渗领域方面的适用性,拓宽地下工程防水材料的选择性。本文以CPS-CL湿铺防水卷材为研究对象,对其基本材料性能、防水性能、老化规律开展系统研究、在此基础上采用数值分析的研究方法,对其在地铁联络通道不同水力边界条件下的使用性能、防水效果及耐久性进行分析预测。本文的主要研究内容如下:(1)以1.5mm厚CPS-CL单面粘和双面粘两种防水卷材为研究对象,开展了一系列的物理、力学性能测试,对此两种防水卷材的拉伸、撕裂、粘结、搭接边防窜水性能进行分析研究,结果显示在搭接边防窜水性能研究中两种材料都具有良好的防水能力,但CPS-CL双面粘防水卷材在拉伸、粘结性能上整体强于单面粘防水卷材。为了满足隧道工程施工完毕后,土体固结沉降给隧道带来的复杂的应力变化,选取CPS-CL双面粘防水卷材作为隧道防水层研究材料。并对其进行了进一步的耐腐蚀测试,发现CPS-CL双面粘湿铺防水卷材处于酸性腐蚀条件下时,其自身的拉伸性能会受到影响而降低。(2)开展了一系列的人工加速老化试验,对各方面性能更优的CPS-CL双面粘防水卷材的防水性能衰变规律、老化规律开展系统研究,并对其在地铁隧道施工、运营复杂环境下的的耐久性进行了深入研究。在此研究基础上,为了准确预测CPS-CL双面粘防水卷材服役寿命,采用基于Dakin寿命方程与Arrhenius速率常数—温度关系式,推导了 CPS-CL双面粘防水卷材在不同温度影响下正常服役寿命预测方程。(3)为了检验CPS-CL防水材料的基本性能与老化后的材料性能残余率是否满足实际工程的使用要求,本文以南宁市轨道交通4号线五象岭至金象大道区间段区间K10+715.936处设立的一座联络通道为工程背景,采用基于流固耦合的数值分析方法,对不同水力边界条件下CPS-CL双面粘防水卷材的适用性进行了分析研究。
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