提高我國隧道及地下工程防水技術(shù)水平

提高我國隧道及地下工程防水技術(shù)水平

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主要講三個內(nèi)容

隧道及地下工程防水體系失效性隧道及地下工程防水新技術(shù)地下工程動態(tài)和可維護防水隧道及地下工程地下工程防水現(xiàn)狀分析地下工程失效性原因分析探索和解決的問題從防水認(rèn)識、基礎(chǔ)上提高防水技術(shù)水平

隧道及地下工程滲漏水是長期以來困擾專家們的一個頭痛問題,也是當(dāng)前地下工程建筑中突出的質(zhì)量通病和亟待深入解決的課題。

隧道及地下工程防水現(xiàn)狀

至2002年底，共有鐵路隧道5711座，總延長2833km出現(xiàn)滲漏，其中嚴(yán)重滲漏水的隧道有1620座、23400處；占總座數(shù)的28.4%。

至2002年底，共有公路隧道1700座，總延長704km出現(xiàn)滲漏，其中嚴(yán)重滲漏水隧道達500余座，約占總座數(shù)的30%。

隧道及地下工程失效有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計隧道及地下工程失效有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計我國北京、上海和廣州的城市地下鐵道中，滲漏水情況已在30％左右；中鐵西南研究院對廣州、沈陽等鐵路局管轄的地區(qū)部分隧道進行抽樣調(diào)查：隧道結(jié)構(gòu)滲漏水達50.4％，有的區(qū)段高達94%，嚴(yán)重滲漏水的約占調(diào)查數(shù)量的1/3。建設(shè)部曾于1988年對全國10個省市210個混凝土襯砌的地下室迸行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)滲漏水工程占57％；在地下工程較發(fā)達的日本的在1988年對全國地下工程滲漏水情況調(diào)查，滲漏水也達到38.2％以上。前聯(lián)邦國，隧道滲漏水的情況在32.6％隧道及地下工程失效有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計

因此：情況是相當(dāng)嚴(yán)重，這給我們建造現(xiàn)代化的地下工程有相當(dāng)?shù)木嚯x。常言中的“有十洞九漏”不無道理。

對200余座隧道及地下工程防水體系失效原因進行了統(tǒng)計分析，

發(fā)生的根源是什么呢？隧道及地下工程失效有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計以上情況給我們提出2方面的問題：

1.怎樣發(fā)生？怎樣解決？

2.用什么方法來評價和檢驗地下工程防水體系施工階段的可靠性和服役期間的耐久性隧道及地下工程失效性的原因

隧道及地下工程防水體系失效性是指防水體系和材料在使用過程中，由于外部作用侵蝕破壞或內(nèi)部材料弱化，抵抗地下水環(huán)境的能力減弱或全部喪失。隧道及地下工程失效性的原因施工導(dǎo)致防水失效的主要原因

附著夾層防水卷材

①

防水卷材材質(zhì)不能和砼密貼，安設(shè)時的沖擊，突出物等易將防水板扎破.②板與板間的接合部是薄弱環(huán)節(jié)，③如遇砼壁面有較大空洞和凹凸場合，二襯的擠壓及圍巖變形使防水板拉伸,特別是結(jié)合部易發(fā)生斷裂破壞。

噴涂防水①難保均勻性②一般噴涂材料延展性好，抗拉強度低發(fā)生較大外力作用，結(jié)構(gòu)變形和位移，易導(dǎo)致防水膜破裂，致使防水體系失效；③工藝精度要求高，一般很難達到。自防水混凝土①工作面狹小，搗實振動密實難達到度設(shè)計抗?jié)B的要求，②施工縫和變形縫是這種防水措施的薄弱環(huán)節(jié)。隧道及地下工程失效性的原因

以上說明，高質(zhì)量的防水，施工是重要的環(huán)節(jié)，包括精心施工管理、高品質(zhì)的防水材料、有針對性的防水施工技術(shù)和工藝。因此，應(yīng)針對不同的防水手段制定其施工細(xì)則，建立防水施工監(jiān)測機制，強化防水施工的重要性。設(shè)計導(dǎo)致防水失效的主要原因認(rèn)識性問題：一般設(shè)計者認(rèn)為滲漏水不影響結(jié)構(gòu)的安全，在選用材料和方式上重視程度不夠，因此在防水設(shè)計方案中結(jié)合結(jié)構(gòu)特征認(rèn)真研究不充分，致使防水設(shè)計不合理。針對性問題：未針對地下工程防水特殊性和防水施工的可行性進行防水設(shè)計，如采用防水板的隧道，防水板缺乏封閉圍巖和初襯表面裂隙的能力，在地下水豐富的情況下，易導(dǎo)致防水板失效。設(shè)計導(dǎo)致防水失效的主要原因理念問題：目前地下工程使用壽命都在100年以上，而防水材料的使用壽命均達不到這一要求，因此地下工程防水設(shè)計應(yīng)考慮防排水系統(tǒng)的可維護性和易換性。經(jīng)濟性問題：盡管防水工程在地下工程中占的工程總費用的比例是較小的，但往往設(shè)計者考慮造價的原因，選用低廉品質(zhì)差的材料，也是導(dǎo)致防水失效的原因。防水材料變異導(dǎo)致防水失效的主要原因①混凝土中劣質(zhì)添加劑含有高濃度的堿性成分和不易分解的鹽類物質(zhì)，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的松軟，析出的物質(zhì)對防水卷材侵蝕作用；②凍融交替使得防水材料結(jié)構(gòu)變異；③巖石微生物侵蝕、粘結(jié)材料變異；④地下水中含有的不同濃度的酸、堿、鹽離子的侵蝕；⑤防水材質(zhì)結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性，導(dǎo)致材料結(jié)構(gòu)組織的變異。變異導(dǎo)致防水失效的主要原因

地下工程長期處于復(fù)雜的地下環(huán)境中，產(chǎn)生變異的因素很多，一旦發(fā)生變異，結(jié)構(gòu)就會出現(xiàn)位移和變形、開裂、混凝土剝落等，進而使得防水體系失效。

圍巖的流變性：圍巖應(yīng)力在調(diào)整過程中可能會使防水板受到來自一襯和二襯的擠壓，在基面不平整或有突出點處產(chǎn)生穿刺性損傷，造成防水層失效。

四季溫差較大的場合：常年凍融交替，受凍脹力強烈作用，殘余變形逐年積累，使襯砌結(jié)構(gòu)位移和開裂，導(dǎo)致防水層逐步失效。

結(jié)構(gòu)材料劣化：引起的變異，如混凝土碳化、鹽害、堿性集料反應(yīng)等，其溢出物已是造成防水體系破壞的原因。

維護管理不善導(dǎo)致防水體系失效

排水系統(tǒng)堵塞，導(dǎo)致排水系統(tǒng)不暢，如維護不善，將導(dǎo)致較大的水壓，長期積累致使結(jié)構(gòu)開裂，破壞防水體系；嚴(yán)寒地區(qū)的隧道，冰凍產(chǎn)生的凍漲力是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂和排水管堵塞破裂的重要原因，因此地下工程的維修養(yǎng)護是十分重要的。需要研究和改善的問題研究和改善的問題隧道建設(shè)期間防水質(zhì)量問題服役期間防水的失效性問題地下工程服役期間防水的失效性地下工程服役期間防水的失效性解決問題：1.地下結(jié)構(gòu)（圍巖）環(huán)境不均勻變形對防水體系產(chǎn)生的失效性，即防水體系的力學(xué)環(huán)境2.防水材料的失效性，即防水材料的地質(zhì)環(huán)境隧道及地下工程環(huán)境與其它建筑工程不同，作為附著層的高分子材料，其服役期間耐久性的因素是很獨特的，除一般由溫度、濕度、光照、酸堿環(huán)境作用引起材料老化和降解而失效外，還要考慮地下圍巖和襯砌結(jié)構(gòu)的長期相互作用產(chǎn)生的擠壓、變形因素對防水體系產(chǎn)生的侵害作用。地下工程服役期間防水體系失效對策

眾所周知，地下環(huán)境特殊的外力（水壓、凍脹力、塑性地壓，圍巖松弛地壓、偏壓、承載力不足、地震等）施加于結(jié)構(gòu)，造成結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不均勻變形甚至開裂，致使防水層承受局部較大的壓力、剪力和拉伸力的作用而破壞。這就是防水層在地下工程中的力學(xué)環(huán)境，一旦某項力學(xué)指標(biāo)超過了防水層的容許值，防水層完整性發(fā)生破壞。結(jié)果：防水材料耐久性將發(fā)生變化，即力學(xué)環(huán)境將加速材料老化，造成防水層的加速失效。地下工慶程服役域期間防跟水體系欺失效對紫策解決的案途經(jīng)和暢對策:1.防水孝層要和支跌護結(jié)構(gòu)密頸貼，共同制變形2.研截究動態(tài)己防水在備地下工州程中應(yīng)董用的相鹽關(guān)技術(shù)3.研究狡地下工程甘防水體系猜的可維護寧性設(shè)計施鑄工技術(shù)。地下工煮程服役舉期間防記水體系賞失效對繼策對于地下臭工程防水坐材料，由馬于處于密援閉環(huán)境中你，極少受討到大氣紫暈外線輻射卸，因此上晶述環(huán)境因播素所產(chǎn)生治的老化影趨響是次要爺?shù)?，主要卷影響因素島為環(huán)境介丹質(zhì)即化學(xué)適腐蝕性介尖質(zhì)（酸、摸堿、鹽）稈、水以及鍛霉菌和細(xì)帖菌等微生瞎物的影響懲。防水材防料服役爆期間的嗽失效性:目前對其皇失效性的節(jié)研究主要喚集中在高誓分子材料持的光熱老血化、熱氧汁老化、光翼氧老化、皺化學(xué)介質(zhì)紅中的老化松機理及穩(wěn)象定性進行花研究。防水材料權(quán)服役期間備的失效性：地質(zhì)環(huán)境認(rèn)中的霉菌眾等微生物1類是銅賦存與伏地質(zhì)環(huán)府境中的郊微生物宏,對防過水材料痛的侵蝕猜;另1類慮是在潮昆濕恒溫紫地下環(huán)滿境中，回材料產(chǎn)門生的霉事菌的分泄泌物引杏起材料透分解并抬轉(zhuǎn)化為踩醇類和慨有機酸礎(chǔ)等物質(zhì)賺.這些物質(zhì)膏的存在為宵霉菌和微暗生物生長題繁殖提供甚了養(yǎng)料，異促進其向榨縱深發(fā)展帝，形成材收料降解導(dǎo)郵致其性能烈失效.防水材料絹服役期間族的失效性地下工拔程中的言防水材堅料與地鎖下水是宇密切接蘋觸的，背長期接猛觸會在眠防水材沙料表面駁形成水片膜，滲鍬入到材市料的內(nèi)題部，使層材料含樂有親水蔽基團的篩某些水的溶性物翅質(zhì)被溶文解、抽梁提或吸皂收，從太而改變犯了材料女的組成腥而促使栗材料加匹速老化物甚至使乘得材料尤功能失代效.防水材棍料服役念期間的機失效性地下工毀程中通繁常腐蝕葡介質(zhì)有混凝土異能化溢出強桌堿和鹽等碗，地下水傾中含有冷腐蝕性望化學(xué)元買素。防水材撇料與這晉類腐蝕視性介質(zhì)毯接觸，祝它們之場間的作守用比起暖高分子濫材料光浙氧化、性熱氧化歐等要復(fù)崇雜得多瓣.主要搏是材料儉的膨脹徐、軟化漫或溶解頭，發(fā)生才系列的周化學(xué)反沸應(yīng)，最測終導(dǎo)致焦材料外酬觀改變坐和物理蠶性能下預(yù)降，材彩料所具起有功能廟逐漸失餅效.防水材滿料服役僑期間的咽失效性目前我杜國采用悲的檢測斃方法這些方喊法能在泰短期內(nèi)疲獲得材組料老化嶼失效單報因素實砍驗結(jié)果滔，但針群對地下件工程特追定領(lǐng)域眉材料的蒙失效特厭點及機曉理很難冤做出定察量評判及。自然環(huán)境柱老化實驗哀和人工加憐速老化實拆驗，在室彼內(nèi)模擬近告似環(huán)境條福件，強化眾某些因素地進行快速孔累計試驗墊.如強酸、丈強堿、寶各種濃勵度鹽溶蕉液等化觀學(xué)腐蝕炮性介質(zhì)霸對材料紐奉的腐蝕媽老化;無氧高壓敲力下微生陵物的繁殖暖以及對材蔥料侵蝕:流動介網(wǎng)質(zhì)作用購下的凍俯融實驗師等.防水材測料服役貢期間的戒失效性:國外同行濁學(xué)者研究筋認(rèn)為地下工光程防水榆使用的飾材料在兆使用過奏程中宏居觀物理登性質(zhì)發(fā)犁生了不熱可逆轉(zhuǎn)除的變化轟，原因尊是材料胞內(nèi)部微貪觀結(jié)構(gòu)菠發(fā)生改娃變。提出采叮用微觀盡分析來降評價材都料失效鉛性,逮研究手膽段主要拍有:FTI被R、U濱V、獅NMR筆、GC疼、GC匙-MS斥等技術(shù)盤和AF全M、S揪EM、掩TEM違、XR膊D等設(shè)令備；結(jié)合材料退在失效過賽程中所發(fā)統(tǒng)生的力學(xué)柄性能變化愛，如拉伸后、伸長率久等得出材贈料可能降賣解程度，窄進行多因筑素條件下馬的綜合評械價.所得的褲數(shù)據(jù)可膛以比較柜不同材絨料的失彩效性程腐度和量伯化指標(biāo)態(tài).并可微評價服仁役期間乖的行為冒.目前這一伴研究還在鳳進行中,丘期望有新尖的成果出禽現(xiàn).結(jié)束語建設(shè)現(xiàn)墻代化高槳質(zhì)量的概地下工掌程,是嶼地下工椅程建設(shè)