21.隧道内106-2型防火涂料施工工艺工法

隧道内106-2型防火涂料施工工艺工法QB/ZTYJGYGF-SD-0321-2011 第五工程有限公司 张 松1 前言 1.1工艺工法概况 随着我国经济的快速发展，高等级公路隧道的日益增多，高速公路网络在中华 大地上迅速形成。 作为高速公路的咽喉地段-隧道， 其隧道结构防火性能对隧道的消 防及运营安全有很大的影响。高速公路隧道一旦发生火灾事故，如果火灾初期失去 控制，短时间内凶猛的火势和长时间的高温会对隧道内部设施造成严重的毁坏。当 中型火灾持续90分钟以上时，混凝土结构将炸裂，产生坍塌，侧壁也会失去稳定， 危及人员的生命财产安全。由此可见，在不做防火保护的隧道中，火灾发生后，危 险是非常大的。 一旦发生火灾，若混凝土结构在一定的时效内不能有效地抵抗火势的高温和高 热，其结果将是灾难性的。针对海底隧道运营的特殊性，若火灾一旦发生，为保证 混凝土结构有较长的耐热性和稳定性，考虑在混凝土二次衬砌表面喷涂高耐热的 106-2型防火涂料， 提高隧道的防火能力。 对隧道其中的2910m进行了106-2型非膨胀 水性防火涂料的喷涂施工。 经过在隧道中的喷涂实践、 归纳总结,形成了本施工工法。 1.2 工法原理 通过在隧道二次衬砌表面逐层喷涂106-2型非膨胀水性防火涂料的工法， 利用防 火涂料的耐火性和较好的隔热性，使混凝土结构体在设计要求的时间内不丧失稳定 性，以提高混凝土的耐热性能。 2 工法特点 采用106-2型非膨胀水性防火涂料对隧道二衬表面进行处理， 有效地提高了混凝 土结构体的耐高温、耐高热时效；为消防救灾赢得宝贵的时间；降低了隧道运营风 险。 3 适用范围 本工法适用于公路、铁路、电缆等各种有防火要求的地下工程。14 主要引用标准 《漆膜、 腻子膜干燥时间测定》GB/T 1728； 《合成树脂乳液砂壁状建筑涂料》 JG/T 24（检验粘结强度） ； 《钢结构防火涂料》GB 14907-2002（干密度检验及耐 湿热性检验)； 《漆膜耐水性测定法》GB/T 1733； 《中华人民共和国公共安全行业 标准》GA 98（检验耐酸、碱、冻融循环性） 。 5 防火涂料施工方法 106-2型非膨胀水性防火涂料作为隧道关键的防火隔热材料， 采用自下而上逐层 喷涂的方法，在隧道原二次衬砌混凝土表面形成具有耐热耐火的涂层。 6工艺流程及操作要点 6.1施工工艺流程2防火涂料、材料进场材料检验现场机具准备二衬基面清理基面检查试配料 配合比检查基层喷涂防火涂料 合格基层喷涂厚度检查厚度不合格铺设玻纤格栅补喷表干配料配合比检查面层喷涂防火涂料面层涂料厚度检查喷涂饰面材料 图1 海底隧道防火涂料的施工工艺流程36.2 操作要点 6.2.1设计参数及材料检验 根据设计要求，海域段防火涂料厚度为22±2mm，在喷层间加铺玻纤格栅，耐火 极限不得小于3小时；陆域段防火涂料厚度为13mm，耐火极限不得小于2小时。海底 隧道所使用的106-2型非膨胀水性防火涂料检验主要依据 《中华人民共和国公共安全 行业标准》GA98-2005和《钢结构防火涂料》GB 14907-2002进行检验。其中耐火性 按照碳氢时间-温度进行升温测定。 6.2.2施工前的准备 1 检查二衬表面是否有渗漏水，清除二衬表面处理渗水点后的疏松层、浮灰、 浮尘、脱模剂、油污和污渍等杂物。 2 检查隧道内壁板块接缝是否平整，检查伸缩缝、施工缝的情况，详细记录检 查情况。 3 用高压水将二衬表面冲洗干净， 混凝土表面应充分润湿， 但混凝土表面不得 有明水。 4 对施工用涂料进行复检。检查其产品型号、出厂检验单、合格证、质量保证 期以及现场抽样化验，并把复验的资料数据存档备案。 5 喷涂防火涂料前采用彩条布将施工段的管沟及侧墙进行覆盖保护， 若在已完 成路面基层砼浇注区段施工时用彩条布将路面覆盖防护好再进行喷涂施工。 6.2.3 防火涂料配制与拌合 第一层防火涂料按水：涂料=（100～120） ：80进行涂料拌和，第2～4层按水： 涂料=（80～100） ：80进行涂料拌合，且拌合时间不得小于10分钟。待拌合均匀后， 需继续拌合3分钟，才可进行喷涂施工。 6.2.4 防火涂料涂装 1涂装方法 106-2防火涂料为非膨胀水性涂料，其粒度较大，黏度比较稠，应采用空气喷涂 法施工。在进行喷涂施工时，喷枪应采用重力式喷枪，喷嘴直径φ 4～6mm，空气压 力控制在0.4～0.6MPa，喷嘴距隧道表面的距离，一般以200～300mm为宜。喷出的涂 料流应尽量垂直于隧道衬砌表面，每一个喷涂条带的边缘应当重叠在前喷好的条带4边缘（以重叠1/3 为宜） 。图2防火涂料喷涂施工2涂料喷层厚度 防火涂料采用逐层喷涂的方式进行。第一层喷涂厚度宜控制在3-5mm，确保第 一层涂装涂料与混凝土表面粘结可靠， 以后每遍喷涂厚度控制在5-8mm， 直至达到设 计要求的涂装涂层厚度为止。 3喷层间间隙时间 后一层涂料的施工应待前一层表干后进行， 工地现场喷涂施工间隔时间建议在 24h以上（涂料表干时间与气温及涂层厚度有关） 。 4喷涂顺序 防火涂料喷涂时，分3～4层逐层喷涂，喷涂从隧道腰部往拱顶自下而上施工， 喷枪的运动速度应保持一致，不可时快时慢。 5饰面涂料施工 检查喷层涂料的干燥度、平整度及喷层厚度，当以上几项指标符合要求后，且 在保证上一层涂料硬化后（一般在涂装涂层施工完毕后7d） ，进行饰面涂料的施工， 饰面涂料一般采用喷涂或辊涂施工（视现场实际情况而定） 。 7 劳动力组织 防火涂料施工分为技术组，喷涂组，拌合组及后勤保障组，其中技术组主要负5责技术指导和施工现场的过程控制，其他组负责现场施工的安全高效的运转，主要 人员配置见表1。表1 序号 班组 1 技术组 2 3 4 喷涂组 拌合组 后勤组 人员配置表数量（人） 备 注 2 施工现场技术指导， 施工过程质量控制， 现场技术员1人， 试验员1人 。 6 4 8 喷枪手2个，协助人员4人。 上料人员2人，称量人员1人，拌合人员2人 电工2人，修理工2人，空压机司机2人，汽车司机2人8 主要机具设备 机械设备配置以先进、高效、适用、配套为原则，投入的主要施工机械设备的 规格型号和数量必须充分满足防火涂料施工工艺的需要。主要机械设备配置见表2。表2 序号 1 2 3 4 名称 专业喷涂设备 空气压缩机 自卸汽车 砂浆拌合机 机械设备配置表 单位 台 台 台 台 数量 2 2 2 2型号（参考） UBJ-1.8 Z-0.06/2-8 红岩32160 GQ3509质量控制9.1易出现的质量问题 9.1.1由于材料受潮等原因，造成拌合后的涂料颗粒不均匀，粘结力和强度降 低。 9.1.2拌合不均匀，养护不到位，造成涂料开裂。 9.1.3基面清理不到位，影响涂料与衬砌混凝土的粘结力。 9.1.4操作手未按照作业要求喷涂，使涂料的致密性降低。 9.1.5涂料拌合后存放时间过长，造成涂料本身的性能降低。 9.2质量保证措施 9.2.1原材料储存与检验 1 防火涂料存放必须防雨防潮，轻装轻卸，防止散包，塑料袋严禁破裂，堆码不宜过高，防止涂料结块。 2 涂料的最佳储存温度5～35°C。运输时，严禁日晒雨淋。 3 每批次的原材料进场，均要提供产品的出厂合格证明及该批次的主要技术参6数的检验报告，同时我方对进场的原材按批次进行抽样检查，保证进场材料符合相 关的技术标准及规范要求。 9.2.2 拌合控制 1 防火涂料应用搅拌机充分搅拌均匀，拌制时间不得少于10分钟，当搅拌均匀 后，需继续搅拌3分钟，才可喷涂施工。 2 拌制好的涂料应色泽均匀，无结块、粉团。 3 有受潮、结块的涂料必须丢弃，不得用于拌合。 4 喷涂过程中散落回弹的涂料不得回收利用，被污染和超过规定时间（拌制好 的材料超过50分钟）的涂料不得使用。 9.2.3喷涂作业控制 1 喷涂时，喷枪距混凝土表面200～300mm为宜。 2 拌制好的涂料应在30～45分钟内用完，切忌存放时间过长后使用。 3 涂料施工时应随时进行喷层厚度及拌合料稠度检查， 保证喷涂均匀， 无漏涂， 无色差，无流挂、结块，喷涂表面平整，粘结牢固，无开裂、无空鼓和脱落。 4 喷出的涂料流应与混凝土基面垂直。 5 涂料施工期间及施工后24小时内，外部环境温度不得小于5°C，湿度不应大 于80%。空气应保持流通。 6 在涂装下一层涂料时，必须保证上一层涂料处于干燥状态。 7 涂料在喷涂前，必须保证涂料拌合均匀，稠度适中，使黏度在施工时，不发 生流淌和下坠现象为宜。 8 喷层基面应清洁、平整、无渗水。 9.2.4养护作业标准 1 喷涂完成后，按照混凝土养护标准进行养护，养护期为28天。 2 养护期间，涂层不得受冻，不得受碰撞和水冲刷。 3 当气温超过30°C时，应每隔4个小时喷洒一次水，当气温超过35°C时，应每隔2小时喷洒一次水。 9.2.5施工质量检查与验收 1 关键工序质量检查7防火涂料施工过程中，影响涂料施工质量主要有以下四个关键工序： 1）涂料的配合比是否适当。 2）防火涂料喷涂 是否清洗干净。 3）喷涂厚度否合格。 4）涂料养护是否到位。 所以严格以上四道关键工序过程监控，对防火涂料最终的效能有很大的作用。 在施工过程中，主要采用以下方法对以上四道关键工序进行检查和监控（见表 3） ：表3 序号 1 2 3 4 检查内容 关键工序过程检查 检查方法混凝土表面清洁度及湿度 目测：表面湿润且无明水，擦拭法：表面无灰质 涂料厚度 涂料施工配合比 涂料养护期湿度 钻孔游标卡尺每层每200m检查10点 稠度仪每拌合一批检查，配料拌合前称重 洞内设置温、湿度仪2 工程质量验收 现行的公、铁路防火涂料施工质量验收还没有统一的验收标准，在工程质量验 收过程中，根据防火涂料各方面的性能及测定方法，主要采用公安部下发的 《中华 人民共和国公共安全行业标准》GA98,同时结合《钢结构防火涂料应用技术规范》 CECS24:90进行质量验收。其主要的检验项目及检验频率如下：表4 主要的检验项目及检验频率表 项次 1 2 检验项目 平整度偏差 厚度 规定值或允许偏差 ≤2mm 每平方米内糙面平均厚 度≮设计厚度L；最小 厚度≮0.9L 附着力强、保色性好、 色泽均匀、耐水、颜色 为要求的颜色 平整、无漏挂 检验结果 检验频率和方法 每200米检测10点,1米平整度尺 每200米抽1平方米面积检测10点,针刺游 标卡尺针刺3饰面效果每200米检测1平方米4玻纤格栅每200米检测1平方米10 安全措施810.1主要安全风险分析 10.1.1 用电安全 由于隧道防火涂料在海域环境中施工，空气湿度大，且为碱性环境，若施工用 电线路保养不善，不严格施工用电规程，电路极易发生短路、漏电、线路老化等情 况，这将对隧道内的作业人员安全造成隐患。 10.1.2 高空作业安全 厦门海底隧道为大断面海底隧道，防火涂料喷涂作业最大高度达到7m。防火涂 料施工时， 采用移动式门架辅助作业人员高处施工， 同时施工作业区车辆运行较多， 存在较多施工干扰和安全隐患，因此做好喷涂作业人员的安全防护、作业区的安全 警示是有必要的。 10.2保证措施 10.2.1用电作业标准 1 现场电工人员，必须持证上岗，当班电工，严禁脱岗，严禁酒后作业，严禁 非电工人员代替电工人员作业。 2 当班电工人员， 须进行巡回检查施工现场用电设备及用电器材。 确保接地 （零） 线、配电箱、闸刀、熔断器、自动开关、漏电保护器等设施齐全有效。 3 场内架设的电线应绝缘良好，悬挂高度及线间距必须符合电业部门的安全规 定。 认真处理现场各种电器设备线路故障。 现场架设的临时线路必须用绝缘物支持， 不得随意飞线、布线。不得将电线缠绕在钢筋，钢管或脚手架上。 4 在三相五线中性点接地供电系统中，电气设备的金属外壳应做好接零保护。 5 对现场使用的各类手提式、移动式电器及其它小型机电工具，配电箱（框） 等应做好使用前的检查，测试工作。确保安全使用，杜绝线路、闸刀裸露现象的发 生。 6 移动式电气机具设备应用橡胶电缆供电，并经常注意理顺。跨越道路时应埋 入地下或做穿管保护。 7 电器设备及线路检查维修时，必须切断电源总闸，并悬挂维修牌、指定专人 监护。对维修过的电器设备进行检测，合格后方可投入使用，并做好电工维修记录。 10.2.2喷涂人员安全作业标准91 进入作业区，务必戴好安全帽及防尘面罩及防护服。 2 高空作业时，必须拴好安全带，穿防滑鞋，作业平台周围应有防护措施，作 业时，作业平台应有加固措施并有专人看护。 3 作业区内需有慢速行驶、行人绕行、防止打伤、高处坠落等警示标示。 4 在喷涂作业过程中，严禁将喷枪口对他人。 11 环保措施 11.1材料统一堆放，不得随意乱放。 11.2对将要施工区段，必须对已施工的路面管沟等结构物进行覆盖处理。 11.3每次喷涂结束后，必须对施工区域进行清洁，将喷涂回弹料清理干净。 12 应用实例 12.1工程简介 厦门东通道（翔安隧道）工程隧道全长6051m，其中跨越海域总长4200m。按照 高等级公路的设计标准，计算行车速度为80km/h，暗挖隧道最大断面尺寸17.04m× 12.56m（宽×高） ，建筑限界净宽×净高为13.5×5.0m。隧道连接厦门市本岛和翔安 区陆地，具有公路和城市道路双重功能。 设计原方案采用7mm厚，耐火极限不得小于2小时的防火涂料，后根据现场实际 情况及海底隧道工程的特殊性，将海域段和陆域段的防火涂料分别加厚到 22mm和 13mm，耐火极限调整到不得小于3小时。采用该方案施工后，现场工程实例证明，通 过对混凝土表面喷涂一定厚度的106-2非膨胀水性防火涂料， 能有效的降低火灾产生 的高温和高热对隧道衬砌混凝土的影响，有效的保护了隧道主体的结构安全，为火 灾救援赢得了更多的时间。 12.2施工情况 厦门海底隧道（翔安隧道）工程A4合同段在防火涂料的施工过程中，采用分区 分段逐层施工的喷涂工艺，流水作业与平行作业相结合的方法，仅用40天完成了隧 道2910m的防火涂料喷涂任务， 极好地提高了隧道的防火性能， 为隧道的顺利通车创 造了有利的条件。为隧道安全运营创造了良好的条件。 12.3工程结果评价 厦门海底隧道是我国大陆第一座大断面的海底隧道，对我国隧道建设技术的进10步和发展，缩小与世界先进水平的差距，将起到里程碑式的作用。隧道防火作为厦 门海底隧道运营安全的重点之一，能否有效的在建设期间处理好隧道的防火问题， 对隧道运营期间的消防及运营安全起到了至关重要的作用。 因此， 在隧道建设期间， 考虑海底隧道周边均是无限的海水，水系丰富，且处于弱碱性环境下，混凝土主体 结构受外部静压力、动态水压力的影响，受力较为复杂，这就需要混凝土在一定时 效的高温高热的条件下能继续保持混凝土原有的强度及稳定性。经过反复的论证和 方案比选， 最终采用106-2非膨胀水性防火涂料， 同时根据施工区域外部环境的不同， 分别采用了不同厚度的防火层。 隧道通车14个月以来，隧道内发生的几次火灾，均对混凝土主体结构未造成影 响。 产生了良好的社会效益。 对地下工程运营安全的保障及处治有很好的借鉴意义。 12.4建设效果及图片图3完工后涂料效果11