研究分析隧道及地下工程防水滲漏

    隧道及地下工程滲漏水是長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)量通病和亟待解決的課題。我國北京、上海和廣州的城市地下鐵道中，滲漏水情況也已在30%左右。在地下工程較發(fā)達(dá)的日本，據(jù)調(diào)查滲漏水也達(dá)到30%以上。由此可見，隧道及地下工程滲漏水的情況十分嚴(yán)重。根據(jù)對(duì)隧道及地下工程防水體系的失敗原因進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，分析數(shù)據(jù)表明：由于施工原因?qū)е聺B漏水的占34.2%，設(shè)計(jì)不合理占10.4%，防水材質(zhì)在不同水環(huán)境條件下變異占33.1%，結(jié)構(gòu)變異致使防水體系失效占11%，維修養(yǎng)護(hù)不善占2.3%。由此可見，發(fā)生滲漏的原因是多方面，因此研究和分析這些原因?qū)?duì)提高地下工程防水質(zhì)量起到重要的作用。防水滲漏原因分析隧道及地下工程防水體系失效性是指防水體系和材料使用過程中，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。分析和研究地下工程在不同地下工程在不同地下水環(huán)境介質(zhì)中的失效影響因素與機(jī)理、失效材料所產(chǎn)生的物質(zhì)對(duì)周圍結(jié)構(gòu)體性能的影響、建立評(píng)價(jià)各種失效影響因素指標(biāo)及失效檢測方法，是地下工程防水體系應(yīng)研究的重要問題。

    一、防水施工原因前述統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，防水施工階段是地下工程防水滲漏的主要環(huán)節(jié)，對(duì)部分防水滲漏案例進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，既有施工不精心和工藝方面的原因，也有施工管理和檢測方面的原因，同時(shí)采用不同施工方法的地下工程，其防水滲漏原因也不盡相同。

    1.復(fù)合襯砌隧道一般采用高分子防水板(卷材)，其失效原因主要有：
    a、防水卷材材質(zhì)本身不能和噴射混凝土初襯密貼，安設(shè)時(shí)的沖擊、背面突出物等易將防水板扎破，導(dǎo)致漏水;
    b、板與板間的接合部室薄弱環(huán)節(jié)，稍有不慎會(huì)導(dǎo)致整個(gè)防水體系失敗;
    c、如遇混凝土壁面有較大空洞和凹凸的部位，二次襯砌的擠壓及圍巖變形會(huì)使防水板拉伸，特別是結(jié)合部位易發(fā)生斷裂破壞。

    2.噴涂防水的隧道及地下工程防水體系滲漏的原因有：噴涂防水膜很難保證其均勻性，雖然一般噴涂材料延展性較好，但抗拉強(qiáng)度較低，如發(fā)生較大外力作用，結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變形和位移;易導(dǎo)致防水膜破裂，致使整個(gè)防水體系失效;另外該施工方法對(duì)噴涂的施工工藝精度要求高，但一般工程很難達(dá)到。

    3.自防水混凝土的防水體系失敗的原因有：地下工程工作面狹小，混凝土振搗密度實(shí)度很難達(dá)到設(shè)計(jì)抗?jié)B的要求，另外施工縫合變形縫也是這種防水措施的薄弱環(huán)節(jié)。以上原因說明，防水施工過程是保證工程質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，因此應(yīng)強(qiáng)化防水施工的重要性，針對(duì)不同的防水方法制定相應(yīng)的施工細(xì)則，并建立防水施工質(zhì)量檢測機(jī)制。

    二.防水設(shè)計(jì)原因一部分設(shè)計(jì)師對(duì)防水重要性的認(rèn)識(shí)不夠，認(rèn)為地下滲漏水不影響結(jié)構(gòu)的安全問題，在選用材料和設(shè)計(jì)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。由防水設(shè)計(jì)理念問題引發(fā)的滲漏：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)考慮放排水系統(tǒng)的可維護(hù)性和易更換性。有防水設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)性問題引發(fā)的滲漏：盡管防水工程在地下工程中占得工程總費(fèi)用比例是較小的，但往往設(shè)計(jì)者考慮造價(jià)的原因，仍選用價(jià)廉差的材料，也是導(dǎo)致防水滲漏的原因。

    三.防水材料變異的原因根據(jù)研究，發(fā)現(xiàn)由于防水材料材質(zhì)的變異導(dǎo)致防水體系失效的情況占有較大的比例，其原因有地下水環(huán)境和微生物侵蝕對(duì)防水材料性能的弱化、已有防水材料材質(zhì)固有的弱點(diǎn)隨使用的環(huán)境的惡劣和使用時(shí)間推移逐漸喪失的防水功能。如某鐵路隧道在維修養(yǎng)護(hù)時(shí)，其防水卷材已變質(zhì)老化。發(fā)生這些情況歸納起來，主要有以下原因：a、劣質(zhì)的混凝土添加劑中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)防水卷材起了侵蝕作用;b、凍融交替使得防水材料結(jié)構(gòu)變異;c、微生物侵蝕、粘結(jié)材料變異;
    d、地下水中含有不同濃度的酸、堿、鹽離子對(duì)材料的侵蝕;
    e、防水材料材質(zhì)結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定導(dǎo)致材料結(jié)構(gòu)組織的變異。

    四.工程結(jié)構(gòu)變異原因地下工程長期處于復(fù)雜的環(huán)境中，致使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變異的不利因素很多，一旦發(fā)生變異，襯砌結(jié)構(gòu)就會(huì)出現(xiàn)位移和變形、開裂、混凝土剝落等現(xiàn)象，進(jìn)而使得防水體系失效。如由于圍巖具有流變性，后期的圍巖應(yīng)力在長期的調(diào)整過程中可能會(huì)使防水板受到來自一襯和二襯得長期擠壓，在基面不平衡或有突出點(diǎn)處產(chǎn)生穿刺性損傷，造成防水層失效。在四季溫差較大的場合，常年凍融交替，在凍脹力的強(qiáng)烈作用下，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)本身材料劣化引起的變異，如混凝土碳化、鹽害、堿集料反應(yīng)等，其析出物也是造成防水體系破壞的原因。

    五.維護(hù)和管理原因排水系統(tǒng)堵塞。不暢時(shí)，如果維護(hù)部善，將導(dǎo)致較大的水壓長期積累引起結(jié)構(gòu)開裂，破壞防水體系。在嚴(yán)寒地區(qū)的隧道，冰凍產(chǎn)生的凍脹力是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂和排水管堵塞破裂的重要原因，因此隧道及地下工程的維修養(yǎng)護(hù)是十分重要的。主要待研究問題隧道及地下工程環(huán)境與其他建筑工程不同，作為附著層的高分子材料，影響其使用期間耐久性的因素是很獨(dú)特的，除了一般的由溫度、濕度、光照、酸堿環(huán)境作用等引起的材料老化和降解而失效外，還要考慮地下圍巖和襯砌的長期相互作用產(chǎn)生的擠壓、變形因素對(duì)防水體系產(chǎn)生的損害作用。關(guān)鍵詞：研究分析隧道