地下结构耐久性影响因素分析

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1、地下结构耐久性影响因素分析中治京诚工程技术有限公司北京100176;2.中钢设备有限公司北京100080摘要：地下结构具有设计标准高、建设周期讼、施工网难多、投资额巨大等特点，加上地下空间资源是不可再生资源，一旦被开发将不能恢复到以前的状态，因此地下结构的耐久性对城市的长期建设影响很大。所以，研宄如何降低环境对地下结构的损害，延长地下结构的使用年限，提高地下结构的耐久性，是地下结构施工设计时不可忽视的研究内容。关键词：耐久性；地下结构；因素分析1引言结构的耐久性就是指结构在正常设计、正常施工、正常使用和正常维护条件下，在规定的时间内，由于结构

2、构件性能随时间的劣化，但仍能满足预定功能的能力；结构耐久性还可定义为结构在化学的、生物的或其他不利因素的作用下，在预定的时间内，其材料性能的恶化不致导致结构出现不可接受的失效概率;或指结构在要求的目标使用期内，不需要花费大量资金加固处理而能保证其安全性和适用性的能力。地下结构从属于结构，地下结构的耐久性设计也应满足上述要求。地下结构的耐久性相对于地下结构设计发展起步较晚，成果用于指导工程实践并付诸实施的尚少，但对混凝土结构的耐久性的研宄已是科研人员关注的重要领域。在幵展耐久性设计研究方面，地面结构如码头、房建、桥梁等的耐久性研究六七十年代己经

3、开始，而地下结构的耐久性研究还鲜见相关文章发表。以往人们普遍认为，混凝土或钢筋混凝土地下结构衬砌不会自然损坏和失效，能够满足50年或更讼使用年限的要求，但在近些年来，这种观念己逐渐发生变化。我国在50年代修建的宝成铁路及在60年代修建的成昆铁路，部分隧道均出现过不同程度的耐久性损伤，需要部分维修或改建。尤其是近些年来大型地下工程的建设增多，一次性建设资金投入巨大，且维修或改建都较闲难，由此对耐久性提出了更高的要求。因此，以往按设计基准期50年设计已不能满足要求，因此对地下结构耐久性的研宄是箭在弦上。随着对地下空间的不断开发，耐久性下降己是影响

4、地下结构使用重要因素，研究地下结构的耐久性，提出地下结构地耐久性设计措施，对地下结构的使用和后期维护、最大限度地延长其使用年限、发挥其经济效益，具有非常广阔的应用和研究前景。2地下结构耐久性的影响因素分析0前，国内外对混凝土和钢筋混凝土材料的耐久性问题在实践和理论方面都取得了巨大的成果，但其研究成果还是主要应用在地面结构和水工结构方面,对于地下结构来说由于其长期埋置于岩体中（同时可伴有地下水）,耐久性影响因素相对于地面结构更具复杂性和不确定性，0前研究工作也多停留在材料层面上，对结构层次（包括荷载、应力应变、差异沉降、地下水渗流、施工过程等）

5、的研究还很不够；同时在地下结构耐久性技术规范及标准的制订方面也很欠缺，没奋统一的标准，造成B前地下结构耐久性相比地面结构的相对落后。在考虑影响地下结构的耐久性因素问题时，应从地下结构内在和外在因素出发，做到多因素综合考虑。2.1材料内部缺陷的影响地下结构支护的主要材料是混凝土，而混凝土耐久性的下降很人程度上取决于混凝土材料内部结构的缺陷和损伤。混凝上材料内部包含粗、细骨料和水泥等固体颗粒物质，游离水和结晶水等液体，以及气孔和缝隙中的气体等所组成的非均质、非同向的三向混合材料。混凝土内部的孔隙是其施工配制和水泥水化凝固过程的产物。因此混凝土材料

6、是一种非均匀的多相介质，在构件承载之前，混凝土不同层次的相界面及水泥浆本身，己经存在着大量的各种尺度的随机分布裂纹，即初始损伤。这些初始损伤不仅在荷载作用下进一步扩展，而且对混凝土破坏起着关键性的控制作用。这些损伤使混凝土结构具有多孔性和渗透性。*般而言，因混凝土的密实度差，即内部孔隙率人，则各种液体和气体渗透进入其内部的可能性大，渗透的数量和深度都大，因而将加速混凝土的冻融破坏、碳化反应层更深，增大化学腐蚀，钢筋易生锈，因此，内部原因是影响混凝土耐久性的主要原因。2.2水的影响地下工程大多数都和地表水、地下水接触，这些水都以不同的方式、在不

7、同程度上对地下结构和支护结构产生作用，如果不及时采取防水措施，结构就会渗漏，轻则影响使用，或缩短结构的使用年限，重则淹没毁坏整个地下工程，影响到地面建筑和周围环境，因此加地下结构的防水技术有十分重要的实际意义。地下结构位于地下水位中,将受到向上的浮力，尤其是地下水位骤然上升，浮力增大，使工程很容易浮起破坏。地下结构在自流排水或机械排水降低地下水位时，很容易引起潜蚀作用，将会掏空地基，不仅使地下结构地基失稳，而II往往会引起地表塌陷，危及地面建筑的安全。地下水位在地下结构埋置范围内变化，使衬砌结构湿润和干燥交替更迭，将降低工程结构材料的耐久性。

8、此外，地下水位变化对地基强度也有影响，当地下水位上升时，水浸湿软化岩土，地基土强度降低，压缩性加大，使地下结构产生较大变形。2.3土体的影响由于地下结构埋置于岩土体