[PPT]提高我國(guó)隧道及地下工程防水技術(shù)水平

1、 提高我國(guó)隧道及地下工程 防水技術(shù)水平 西南交通大學(xué) xxx目 錄 主要講三個(gè)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(dòng)態(tài)和可維護(hù)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(shí)、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(zhǎng)期以來困擾專家們的一個(gè)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(zhǎng)2833 km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

2、延長(zhǎng)704 km出現(xiàn)滲漏，其中嚴(yán)重滲漏水 隧道達(dá)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(jì)隧道及地下工程失效有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó)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(duì)廣州、沈陽(yáng)等鐵路局管轄的地區(qū)部分隧道進(jìn)行抽樣調(diào)查：隧道結(jié)構(gòu)滲漏水達(dá)50.4，有的區(qū)段高達(dá)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(duì)全國(guó)10個(gè)省市210個(gè)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(dá)的日本的在1988年對(duì)全國(guó)地下工程滲漏水情況調(diào)查，滲漏水也達(dá)到38.2以上。前聯(lián)邦國(guó)，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)

3、統(tǒng)計(jì) 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(duì)200余座隧道及地下工程防水體系失效原因進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)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(jì) 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(píng)價(jià)和檢驗(yàn)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 防水卷材材

4、質(zhì)不能和砼密貼，安設(shè) 時(shí)的沖擊，突出物等易將防水板扎破. 板與板間的接合部是薄弱環(huán)節(jié)， 如遇砼壁面有較大空洞和凹凸場(chǎng)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。 噴涂防水難保均勻性一般噴涂材料延展性好，抗拉強(qiáng)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；工藝精度要求高，一般很難達(dá)到。自防水混凝土工作面狹小，搗實(shí)振動(dòng)密實(shí)難達(dá)到度設(shè)計(jì)抗?jié)B的要求，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(duì)性的防水施工技術(shù)和工藝。因此，應(yīng)針對(duì)不同的防水手段制定

5、其施工細(xì)則，建立防水施工監(jiān)測(cè)機(jī)制，強(qiáng)化防水施工的重要性。設(shè)計(jì)導(dǎo)致防水失效的主要原因認(rèn)識(shí)性問題：一般設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)不合理。針對(duì)性問題：未針對(duì)地下工程防水特殊性和防水施工的可行性進(jìn)行防水設(shè)計(jì)，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(jì)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(dá)不到這一要求，因此地下工程防水設(shè)計(jì)應(yīng)考慮防排水系統(tǒng)的可維護(hù)性和易換性。經(jīng)濟(jì)性問題：盡管防水工程在地下

6、工程中占的工程總費(fèi)用的比例是較小的，但往往設(shè)計(jì)者考慮造價(jià)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 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(duì)防水卷材侵蝕作用；凍融交替使得防水材料結(jié)構(gòu)變異；巖石微生物侵蝕、粘結(jié)材料變異；地下水中含有的不同濃度的酸、堿、鹽離子的侵蝕；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(zhǎng)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(huì)出現(xiàn)位移和變形、開裂、混凝土剝落等，進(jìn)而使得防水體系失效。 圍巖的流變性：圍巖應(yīng)力

7、在調(diào)整過程中可能會(huì)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(diǎn)處產(chǎn)生穿刺性損傷，造成防水層失效。 四季溫差較大的場(chǎng)合：常年凍融交替，受凍脹力強(qiáng)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(hù)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(hù)不善，將導(dǎo)致較大的水壓，長(zhǎng)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(hù)是十分重要的。需要研究和改善的問題研究和改善的問題

8、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(duì)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(dú)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(zhǎng)期相互作用產(chǎn)生的擠壓、變形因素對(duì)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(duì)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

9、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(xiàng)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。地下工程服役期間防水體系失效對(duì)策解決的途經(jīng)和對(duì)策:1.防水層要和支護(hù)結(jié)構(gòu)密貼，共同變形2.研究動(dòng)態(tài)防水在地下工程中應(yīng)用的相關(guān)技術(shù)3.研究地下工程防水體系的可維護(hù)性設(shè)計(jì)施工技術(shù)。地下工程服役期間防水體系失效對(duì)策 對(duì)于地下工程防水材料，由于處于密閉環(huán)境中，極少受到大氣紫外線輻射，因此上述環(huán)境因素所產(chǎn)生的老化影

10、響是次要的，主要影響因素為環(huán)境介質(zhì)即化學(xué)腐蝕性介質(zhì)（酸、堿、鹽）、水以及霉菌和細(xì)菌等微生物的影響。防水材料服役期間的失效性: 目前對(duì)其失效性的研究主要集中在高分子材料的光熱老化、熱氧老化、光氧老化、化學(xué)介質(zhì)中的老化機(jī)理及穩(wěn)定性進(jìn)行研究。防水材料服役期間的失效性： 地質(zhì)環(huán)境中的霉菌等微生物1類是賦存與地質(zhì)環(huán)境中的微生物,對(duì)防水材料的侵蝕;另1類是在潮濕恒溫地下環(huán)境中，材料產(chǎn)生的霉菌的分泌物引起材料分解并轉(zhuǎn)化為醇類和有機(jī)酸等物質(zhì).這些物質(zhì)的存在為霉菌和微生物生長(zhǎng)繁殖提供了養(yǎng)料，促進(jìn)其向縱深發(fā)展，形成材料降解導(dǎo)致其性能失效.防水材料服役期間的失效性 地下工程中的防水材料與地下水是密切接觸的，長(zhǎng)期接觸

11、會(huì)在防水材料表面形成水膜，滲入到材料的內(nèi)部，使材料含有親水基團(tuán)的某些水溶性物質(zhì)被溶解、抽提或吸收，從而改變了材料的組成而促使材料加速老化甚至使得材料功能失效 .防水材料服役期間的失效性 地下工程中通常腐蝕介質(zhì)有混凝土異化溢出強(qiáng)堿和鹽等，地下水中含有腐蝕性化學(xué)元素。防水材料與這類腐蝕性介質(zhì)接觸，它們之間的作用比起高分子材料光氧化、熱氧化等要復(fù)雜得多.主要是材料的膨脹、軟化或溶解，發(fā)生系列的化學(xué)反應(yīng)，最終導(dǎo)致材料外觀改變和物理性能下降，材料所具有功能逐漸失效. 防水材料服役期間的失效性目前我國(guó)采用的檢測(cè)方法 這些方法能在短期內(nèi)獲得材料老化失效單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，但針對(duì)地下工程特定領(lǐng)域材料的失效特點(diǎn)及機(jī)

12、理很難做出定量評(píng)判。 自然環(huán)境老化實(shí)驗(yàn)和人工加速老化實(shí)驗(yàn)，在室內(nèi)模擬近似環(huán)境條件，強(qiáng)化某些因素進(jìn)行快速累計(jì)試驗(yàn).如 強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、各種濃度鹽溶液等化學(xué)腐蝕性介質(zhì)對(duì)材料的腐蝕老化; 無氧高壓力下微生物的繁殖以及對(duì)材料侵蝕: 流動(dòng)介質(zhì)作用下的凍融實(shí)驗(yàn)等. 防水材料服役期間的失效性:國(guó)外同行學(xué)者研究認(rèn)為 地下工程防水使用的材料在使用過程中宏觀物理性質(zhì)發(fā)生了不可逆轉(zhuǎn)的變化，原因是材料內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。 提出采用微觀分析來評(píng)價(jià)材料失效性, 研究手段主要有: FTIR、UV 、NMR、GC、GC-MS等技術(shù)和AFM、SEM、TEM、XRD等設(shè)備； 結(jié)合材料在失效過程中所發(fā)生的力學(xué)性能變化，如拉伸、伸長(zhǎng)率等得出材料可能降解程度，進(jìn)行多因素條件下的綜合評(píng)價(jià). 所得的數(shù)據(jù)可以比較不同材料的失效性程度和量化指標(biāo).并可評(píng)價(jià)服役期間的行為. 目前這一研