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。隧道及及地下下工程程失效效性的的原因因施工导导致防防水失失效的的主要要原因因

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。隧道及及地下下工程程失效效性的的原因因以上说说明，，高质质量的的防水水，施施工是是重要要的环环节，，包括括精心心施工工管理理、高高品质质的防防水材材料、、有针对性性的防水水施工技技术和工工艺。因此，，应针对对不同的的防水手手段制定定其施工工细则，，建立防防水施工工监测机机制，强强化防水水施工的的重要性性。设计导致致防水失失效的主主要原因因认识性问问题：一般设计计者认为为渗漏水水不影响响结构的的安全，，在选用用材料和和方式上上重视程程度不够够，因此此在防水水设计方方案中结结合结构构特征认认真研究究不充分分，致使使防水设设计不合合理。针对性问问题：未针对地地下工程程防水特特殊性和和防水施施工的可可行性进进行防水水设计，，如采用用防水板板的隧道道，防水水板缺乏乏封闭围围岩和初初衬表面面裂隙的的能力，，在地下下水丰富富的情况况下，易易导致防防水板失失效。设计导致致防水失失效的主主要原因因理念问题题：目前地下下工程使使用寿命命都在100年以上，，而防水材材料的使使用寿命命均达不不到这一一要求，，因此地地下工程防防水设计计应考虑虑防排水水系统的的可维护护性和易易换性。经济性问问题：尽管防水水工程在在地下工工程中占占的工程程总费用的的比例是是较小的的，但往往往设计计者考虑虑造价的的原因，选选用低廉廉品质差差的材料料，也是是导致防防水失效效的原因。。防水材料料变异导导致防水水失效的的主要原原因①混凝土中中劣质添添加剂含含有高浓浓度的碱碱性成分分和不不易分解解的盐类类物质，，导致混混凝土结结构的松松软，析析出的物物质对防防水卷材材侵蚀作作用；②冻融交交替使得得防水材材料结构构变异；；③岩石微微生物侵侵蚀、粘粘结材料料变异；；④地下水水中含有有的不同同浓度的的酸、碱碱、盐离离子的侵侵蚀；⑤防水材材质结构构的不稳稳定性，，导致材材料结构构组织的的变异。。变异导致致防水失失效的主主要原因因地下工程程长期处处于复杂杂的地下下环境中中，产生生变异的的因素很很多，一一旦发生生变异，，结构就就会出现现位移和和变形、、开裂、、混凝土土剥落等等，进而而使得防防水体系系失效。。围岩的流流变性：：围岩应力力在调整整过程中中可能会会使防水水板受到到来自一一衬和二二衬的挤挤压，在在基面不不平整或或有突出出点处产产生穿刺刺性损伤伤，造成成防水层层失效。。四季温差差较大的的场合：：常年冻融融交替，，受冻胀胀力强烈烈作用，，残余变变形逐年年积累，，使衬砌砌结构位位移和开开裂，导导致防水水层逐步步失效。。结构材料料劣化：：引起的变变异，如如混凝土土碳化、、盐害、、碱性集集料反应应等，其其溢出物物已是造造成防水水体系破破坏的原原因。维护管理理不善导导致防水水体系失失效排水系统统堵塞，，导致排排水系统统不畅，，如维护护不善，，将导致致较大的的水压，，长期积积累致使使结构开开裂，破破坏防水水体系；；严寒地区区的隧道道，冰冻冻产生的的冻涨力力是导致致结构开开裂和排排水管堵堵塞破裂裂的重要要原因，，因此地地下工程程的维修修养护是是十分重重要的。。需要研究究和改善善的问题题研究和改改善的问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程服役期期间防水水的失效效性地下工程程服役期期间防水水的失效效性解决决问题：：1.地下结构构（围岩岩）环境境不均匀匀变形对对防水体体系产生生的失效效性，即即防水体系系的力学学环境2.防水材料料的失效效性，即即防水材料料的地质质环境隧道及地地下工程程环境与与其它建建筑工程程不同，，作为附附着层的的高分子子材料，，其服役役期间耐耐久性的的因素是是很独特特的，除除一般由由温度、、湿度、、光照、、酸碱环环境作用用引起材材料老化化和降解解而失效效外，还还要考虑虑地下围围岩和衬衬砌结构构的长期期相互作作用产生生的挤压压、变形形因素对对防水体体系产生生的侵害害作用。。地下工程程服役期期间防水水体系失失效对策策众所周知知，地下下环境特特殊的外外力（水水压、冻冻胀力、、塑性地地压，围围岩松弛弛地压、、偏压、、承载力力不足、、地震等等）施加加于结构构，造成成结构产产生不均均匀变形形甚至开开裂，致致使防水水层承受受局部较较大的压压力、剪剪力和拉拉伸力的的作用而而破坏。。这就是防防水层在在地下工工程中的的力学环环境，一一旦某项项力学指指标超过过了防水水层的容容许值，，防水层层完整性性发生破破坏。结果：防防水材料料耐久性将将发生变变化，即力学学环境将加速材料料老化，造成防防水层的的加速失效效。地下工程程服役期期间防水水体系失失效对策策解决的途途经和对对策:1.防水层要要和支护护结构密密贴，共共同变形形2.研究动态态防水在在地下工工程中应应用的相相关技术术3.研究地下下工程防防水体系系的可维维护性设设计施工工技术。。地下工程程服役期期间防水水体系失失效对策策对于地下下工程防防水材料料，由于于处于密密闭环境境中，极极少受到到大气紫紫外线辐辐射，因因此上述述环境因因素所产产生的老老化影响响是次要要的，主主要影响响因素为为环境介介质即化化学腐蚀蚀性介质质（酸、、碱、盐盐）、水水以及霉霉菌和细细菌等微微生物的的影响。。防水材料料服役期期间的失失效性:目前对其其失效性性的研究究主要集集中在高高分子材材料的光光热老化化、热氧氧老化、、光氧老老化、化化学介质质中的老老化机理理及稳定定性进行行研究。。防水材料料服役期期间的失失效性：地质环境境中的霉霉菌等微微生物1类是赋存存与地质质环境中中的微生生物,对防水材材料的侵侵蚀;另1类是在潮潮湿恒温温地下环环境中，，材料产产生的霉霉菌的分分泌物引引起材料料分解并并转化为为醇类和和有机酸酸等物质质.这些物质质的存在在为霉菌菌和微生生物生长长繁殖提提供了养养料，促促进其向向纵深发发展，形形成材料料降解导导致其性性能失效效.防水材料料服役期期间的失失效性地下工程程中的防防水材料料与地下下水是密密切接触触的，长长期接触触会在防防水材料料表面形形成水膜膜，渗入入到材料料的内部部，使材材料含有有亲水基基团的某某些水溶溶性物质质被溶解解、抽提提或吸收收，从而而改变了了材料的的组成而而促使材材料加速速老化甚甚至使得得材料功功能失效效.防水材料料服役期期间的失失效性地下工程程中通常常腐蚀介介质有混凝土异化溢溢出强碱和盐盐等，地下水中含有有腐蚀性化学学元素。防水材料与这这类腐蚀性介介质接触，它它们之间的作作用比起高分分子材料光氧氧化、热氧化化等要复杂得得多.主要是材料的的膨胀、软化化或溶解，发发生系列的化化学反应，最最终导致材料料外观改变和和物理性能下下降，材料所所具有功能逐逐渐失效.防水材料服役役期间的失效效性目前我国采用用的检测方法法这些方法能在在短期内获得得材料老化失失效单因素实实验结果，但但针对地下工工程特定领域域材料的失效效特点及机理理很难做出定定量评判。自然环境老化化实验和人工工加速老化实实验，在室内内模拟近似环环境条件，强强化某些因素素进行快速累累计试验.如强酸、强碱、、各种浓度盐盐溶液等化学学腐蚀性介质质对材料的腐腐蚀老化;无氧高压力下下微生物的繁繁殖以及对材材料侵蚀:流动介质作用用下的冻融实实验等.防水材料服役役期间的失效效性: