预防维护管理不善导致地下工程防水体系失效

预防维护管理不善导致地下工程防水体系失效

西南交通大学杨其新目录

主要讲三个内容

隧道及地下工程防水体系失效性隧道及地下工程防水新技术地下工程动态和可维护防水隧道及地下工程防水体系失效性地下工程防水现状分析地下工程失效性原因分析探索和解决的问题从防水认识、基础上提高防水技术水平

隧道及地下工程渗漏水是长期以来困扰专家们的一个头痛问题,也是当前地下工程建筑中突出的质量通病和亟待深入解决的课题。

隧道及地下工程防水现状

至2002年底，共有铁路隧道5711座，总延长2833km出现渗漏，其中严重渗漏水的隧道有1620座、23400处；占总座数的28.4%。

至2002年底，共有公路隧道1700座，总延长704km出现渗漏，其中严重渗漏水隧道达500余座，约占总座数的30%。

隧道及地下工程失效有关数据统计隧道及地下工程失效有关数据统计我国北京、上海和广州的城市地下铁道中，渗漏水情况已在30％左右；中铁西南研究院对广州、沈阳等铁路局管辖的地区部分隧道进行抽样调查：隧道结构渗漏水达50.4％，有的区段高达94%，严重渗漏水的约占调查数量的1/3。建设部曾于1988年对全国10个省市210个混凝土衬砌的地下室迸行调查，发现渗漏水工程占57％；在地下工程较发达的日本的在1988年对全国地下工程渗漏水情况调查，渗漏水也达到38.2％以上。前联邦国，隧道渗漏水的情况在32.6％隧道及地下工程失效有关数据统计

因此：情况是相当严重，这给我们建造现代化的地下工程有相当的距离。常言中的“有十洞九漏”不无道理。

对200余座隧道及地下工程防水体系失效原因进行了统计分析，

发生的根源是什么呢？隧道及地下工程失效有关数据统计

以上情况给我们提出2方面的问题：

1.怎样发生？怎样解决？

2.用什么方法来评价和检验地下工程防水体系施工阶段的可靠性和服役期间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体系失效性是指防水体系和材料在使用过程中，由于外部作用侵蚀破坏或内部材料弱化，抵抗地下水环境的能力减弱或全部丧失。

隧道及地下工程失效性的原因施工导致防水失效的主要原因

附着夹层防水卷材

①

防水卷材材质不能和砼密贴，安设时的冲击，突出物等易将防水板扎破.②板与板间的接合部是薄弱环节，③如遇砼壁面有较大空洞和凹凸场合，二衬的挤压及围岩变形使防水板拉伸,特别是结合部易发生断裂破坏。

喷涂防水①难保均匀性②一般喷涂材料延展性好，抗拉强度低发生较大外力作用，结构变形和位移，易导致防水膜破裂，致使防水体系失效；③工艺精度要求高，一般很难达到。自防水混凝土①工作面狭小，捣实振动密实难达到度设计抗渗的要求，②施工缝和变形缝是这种防水措施的薄弱环节。隧道及地下工程失效性的原因

以上说明，高质量的防水，施工是重要的环节，包括精心施工管理、高品质的防水材料、有针对性的防水施工技术和工艺。因此，应针对不同的防水手段制定其施工细则，建立防水施工监测机制，强化防水施工的重要性。设计导致防水失效的主要原因认识性问题：一般设计者认为渗漏水不影响结构的安全，在选用材料和方式上重视程度不够，因此在防水设计方案中结合结构特征认真研究不充分，致使防水设计不合理。针对性问题：未针对地下工程防水特殊性和防水施工的可行性进行防水设计，如采用防水板的隧道，防水板缺乏封闭围岩和初衬表面裂隙的能力，在地下水丰富的情况下，易导致防水板失效。

设计导致防水失效的主要原因理念问题：目前地下工程使用寿命都在100年以上，而防水材料的使用寿命均达不到这一要求，因此地下工程防水设计应考虑防排水系统的可维护性和易换性。经济性问题：尽管防水工程在地下工程中占的工程总费用的比例是较小的，但往往设计者考虑造价的原因，选用低廉品质差的材料，也是导致防水失效的原因。防水材料变异导致防水失效的主要原因①混凝土中劣质添加剂含有高浓度的碱性成分和不易分解的盐类物质，导致混凝土结构的松软，析出的物质对防水卷材侵蚀作用；②冻融交替使得防水材料结构变异；③岩石微生物侵蚀、粘结材料变异；④地下水中含有的不同浓度的酸、碱、盐离子的侵蚀；⑤防水材质结构的不稳定性，导致材料结构组织的变异。变异导致防水失效的主要原因

地下工程长期处于复杂的地下环境中，产生变异的因素很多，一旦发生变异，结构就会出现位移和变形、开裂、混凝土剥落等，进而使得防水体系失效。

围岩的流变性：围岩应力在调整过程中可能会使防水板受到来自一衬和二衬的挤压，在基面不平整或有突出点处产生穿刺性损伤，造成防水层失效。

四季温差较大的场合：常年冻融交替，受冻胀力强烈作用，残余变形逐年积累，使衬砌结构位移和开裂，导致防水层逐步失效。

结构材料劣化：引起的变异，如混凝土碳化、盐害、碱性集料反应等，其溢出物已是造成防水体系破坏的原因。

维护管理不善导致防水体系失效

排水系统堵塞，导致排水系统不畅，如维护不善，将导致较大的水压，长期积累致使结构开裂，破坏防水体系；严寒地区的隧道，冰冻产生的冻涨力是导致结构开裂和排水管堵塞破裂的重要原因，因此地下工程的维修养护是十分重要的。需要研究和改善的问题研究和改善的问题隧道建设期间防水质量问题服役期间防水的失效性问题地下工程服役期间防水的失效性地下工程服役期间防水的失效性解决问题：

1.地下结构（围岩）环境不均匀变形对防水体系产生的失效性，即防水体系的力学环境

2.防水材料的失效性，即防水材料的地质环境

隧道及地下工程环境与其它建筑工程不同，作为附着层的高分子材料，其服役期间耐久性的因素是很独特的，除一般由温度、湿度、光照、酸碱环境作用引起材料老化和降解而失效外，还要考虑地下围岩和衬砌结构的长期相互作用产生的挤压、变形因素对防水体系产生的侵害作用。地下麻工程址服役球期间按防水露体系鸽失效喝对策众所周卫知，地好下环境珍特殊的缩慧外力（筹水压、师冻胀力妙、塑性烘地压，仔围岩松末弛地压糟、偏压步、承载艰力不足股、地震史等）施流加于结淋构，造别成结构谷产生不档均匀变掀形甚至枪开裂，湿致使防墙水层承鸭受局部买较大的扩压力、鞋剪力和弊拉伸力爽的作用饱而破坏名。这就是闪防水层傲在地下龟工程中拾的力学扩环境，狸一旦某歇项力学庙指标超害过了防堂水层的坡容许值害，防水牵层完整部性发生菌破坏。结果：堡防水材柔料耐久壳性将烧发生池变化，即力尊学环境将加速绪材料堵老化，造成搭防水层养的加速失帜效。地下工绘程服役币期间防郑水体系搂失效对盐策解决催的途派经和闭对策:1.防水蝇层要标和支等护结届构密梳贴，贞共同糖变形2.研究动笑态防水症在地下意工程中瞒应用的辜相关技股术3.研究举地下孟工程古防水何体系核的可揪维护酿性设潮计施些工技顿术。地下趁工程啦服役谜期间虎防水朋体系架失效连对策对于地凶下工程翅防水材毕料，由宵于处于延密闭环槽境中，厌极少受蚊到大气怠紫外线婆辐射，堪因此上名述环境匙因素所著产生的臂老化影距响是次祥要的，魔主要影客响因素假为环境弊介质即钻化学腐肺蚀性介绝质（酸弓、碱、风盐）、皂水以及物霉菌和浙细菌等甩微生物胃的影响慈。防水截材料首服役死期间挤的失爽效性:目前显对其拳失效版性的块研究震主要方集中横在高坑分子堂材料似的光滋热老驰化、航热氧累老化获、光么氧老坐化、竹化学工介质巩中的选老化粉机理弟及稳用定性持进行属研究阻。防水材交料服役莲期间的述失效性：地质环圣境中的蛇霉菌等绩微生物1类是孟赋存舅与地纺质环饲境中距的微效生物,对防躺水材荷料的疲侵蚀;另1类是疑在潮冒湿恒工温地柏下环戚境中宿，材剧料产漏生的随霉菌命的分捏泌物请引起深材料泉分解搜并转规化为互醇类让和有座机酸庄等物嚷质.这些微物质泳的存秘在为拨霉菌览和微殖生物处生长世繁殖怒提供警了养派料，应促进还其向哪纵深形发展榴，形秧成材器料降浊解导裙致其谦性能矩失效.防水蝴材料皂服役耗期间杏的失壮效性地下工许程中的欺防水材登料与地降下水是膛密切接才触的，券长期接妥触会在享防水材茧料表面喘形成水返膜，渗苦入到材娇料的内瘦部，使藏材料含符有亲水朴基团的秧某些水删溶性物伤质被溶呀解、抽幼提或吸胜收，从含而改变附了材料奏的组成惩而促使打材料加净速老化潮甚至使全得材料敏功能失求效.防水筋材料奸服役汁期间敏的失牺效性地下形工程蓄中通成常腐音蚀介阁质有混凝触土异奋化溢理出强殃碱和跪盐等端，地下水块中含有援腐蚀性汪化学元逮素。防水烘材料结与这慕类腐洒蚀性蕉介质稿接触艇，它扶们之屈间的掏作用猎比起渐高分胞子材伏料光变氧化村、热趁氧化乔等要刘复杂菌得多.主要奖是材局料的铺膨胀蜂、软患化或哗溶解搅，发阳生系膛列的招化学絮反应激，最批终导讲致材爽料外权观改绢变和恋物理驼性能嘱下降锈，材吗料所匙具有蚀功能朝逐渐蜡失效.防水具材料求服役粥期间删的失灾效性目前我英国采用陆的检测宣方法这些蛛方法裙能在填短期亚内获乓得材究料老温化失芒效单搏因素污实验烈结果启，但穿针对度地下泉工程蛇特定威领域箩材料兆的失症效特争点及凡机理眼很难舅做出呀定量煌评判犁。自然剖环境售老化屑实验叹和人宰工加愿速老惭化实坟验，脑在室说内模映拟近丑似环毒境条顶件，狗强化宗某些据因素荣进行润快速点累计柏试验.如强酸晓、强辣碱、识各种亭浓度施盐溶凉液等版化学圆腐蚀非性介暂质对守材料息的腐蚀蚀老慈化;无氧惩高压遥力下父微生普物的托繁殖威以及谣对材搅料侵阔蚀:流动介哗质作用晨下的冻搁融实验改等.防水半材料唇服役诸期间独的失条效性:国外居同行繁学者牺研究驻认为地下工卵程防水戒使用的兴材料在由使用过茄程中宏爸观物理阁性质发牌生了不茂可逆转约的变化脆，原因恶是材料涝内部微些观结构余发生改孔变。提出霞采用鹅微观堵分析掠来评被价材器料失昌效性,研究手祥段主要毯有:FT禁IR、UV、NMR、GC、GC叹-M佣S等技术剩和AF耍M、SEM、TEM、XRD等设芒备；结合材遭料在失眉效过程兆中所发府生的力蛾