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理、失效材料所產(chǎn)生的物質(zhì)對周圍結(jié)構(gòu)體性能的影響、建立評價各種失效影響因素指標及失效檢測方法，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)，對部分防水滲漏案例進行分析后發(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)，稍有不慎會導(dǎo)致整個防水體系失敗;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，但抗拉強度較低，如發(fā)生較大外力作用，結(jié)構(gòu)會發(fā)生變形和位移;易導(dǎo)致防水膜破裂，致使整個防水體系失效;另外該施工方法對噴涂的施工工藝精度要求高，但一般工程很難達到。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，混凝土振搗密度實度很難達到設(shè)計抗?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)強化防水施工的重要性，針對不同的防水方法制定相應(yīng)的施工細則，并建立防水施工質(zhì)量檢測機制。二.防水設(shè)計原因一部分設(shè)計師對防水重要性的認識不夠，認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)特征認真研究不充分，致使防水設(shè)計不合理。由防水設(shè)計理念問題引發(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不到這一要求，因此地下工程防水設(shè)計應(yīng)考慮放排水系統(tǒng)的可維護性和易更換性。有防水設(shè)計經(jīng)濟性問題引發(fā)的滲漏:盡管防水工程在地下工程中占得工程總費用比例是較小的，但往往設(shè)計者考慮造價的原因，仍選用價廉差的材料，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)境和微生物侵蝕對防水材料性能的弱化、已有防水材料材質(zhì)固有的弱點隨使用的環(huán)境的惡劣和使用時間推移逐漸喪失的防水功能。如某鐵路隧道在維修養(yǎng)護時，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)就會出現(xiàn)位移和變形、開裂、混凝土剝落等現(xiàn)象，進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.維護和管理原因排水系統(tǒng)堵塞。不暢時，如果維護部善，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)護是十分重要的。
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