■王婷娜

（中国矿业大学江苏徐州221000）

地下工程与地面结构耐久性影响因素分析

■王婷娜

（中国矿业大学江苏徐州221000）

影响地下工程与地面结构耐久性的因素是错综复杂的，本文首先分别对地下工程和地面结构做了阐述，然后分析了地下工程与地面结构耐久性影响因素的相同点，并对地下工程所特有的一些耐久性影响因素进行了深入探讨。

地下工程地面结构耐久性影响因素

1　引言

近年来，随着地下工程的大量使用，地下工程的耐久性问题日益突出并逐渐引起人们的普遍关注。所谓结构的耐久性，即指:结构在自然环境、使用环境及材料内部因素的共同影响下，在设计要求的目标使用期内，不需要投入大量的资金用于加固处理，同时又能保证结构的安全性、适用性、美观性。地下工程与地面结构的耐久性影响因素分析，一方面可以对已经投入使用的地下工程与地面结构进行合理的耐久性等级评定和剩余寿命预测，以选择合适的处理方法和措施进行维护；另一方面也可以对即将新建的地下工程与地面结构工程项目进行耐久性等级评估与寿命设计，揭示影响结构寿命的内外因素，对提高工程的设计水平和施工质量有特别实际的意义。本文对地下工程与地面结构耐久性影响因素进行了深入的探讨。

2　地面结构和地下工程的概述

地下工程则指深入地面以下为开发利用地下空间资源所建造的地下土木工程。地下工程可以按使用性质、周围填充的介质、施工方法等来分类的。地下工程大多属于城市交通工程、基础设施、民防设施等维系城市生命、实现可持续发展的基础工程项目。所以，如果地下工程的耐久性不能达到相关的要求和需要，将会严重影响到人们的正常生活与工作。地面结构是指在建筑中，由建筑材料制成的若干构件连接而构成的能承受作用（或称荷载）的平面或空间体系。地面结构因所用的建筑材料不同，可分为混凝土结构、砌体结构、钢结构、轻型钢结构、木结构和组合结构等。地面建筑结构的耐久性将在很大程度直接影响着人们的生活质量。

3　地下工程与地面结构耐久性影响因素的相同点

地下工程与地面结构使用的工程材料均是以混凝土、钢筋为主要的建筑材料，虽然一些局部构件使用的材料有很大差别（如地下结构中隧道管片之间所填充的防水材料，地面工程一般很少采用，但总体上来看所使用的材料是相同的。所以它们的耐久性都受到使用材料本身性质特点的影响。同时，钢筋混凝土结构的设计和施工也在很大程度上影响着地下工程与地面结构的耐久性。

3.1材料因素

3.1.1碱—骨料反应

碱骨料反应是指混凝土中的碱性物质与骨料中的活性成分发生化学反应，引起混凝土内部自膨胀应力而开裂的现象.碱骨料反应给混凝土工程带来的危害是相当严重的。发现周期一般较晚，会对结构的美观性、适用性造成很大的影响，有时也会引发安全问题。

3.1.2钢筋的锈蚀

大量的调查研究表明，钢筋锈蚀是混凝土结构破坏中最普遍、危害最大的一种。钢筋由于锈蚀而造成受力面积减少，强度也随之下降，而且氧化物附着在钢筋表面降低了钢筋与混凝土之间的胶结作用，严重降低了结构的承载力，继而影响了地下工程与地面结构的耐久性。

3.2混凝土结构的设计与施工质量

影响地下工程地面结构的设计因素相同，包括:结构的设计形状、构件的保护层厚度、施工缝的布置、混凝土的设计水灰比及混凝土的设计强度等。施工时混凝土的浇筑方法和混凝土养护条件在一定程度上影响着混凝土的强度和质量，从而影响着结构的耐久性。比如：混凝土浇筑不当造成骨料分离，混凝土养护不当造成构件开裂等。

4　影响地下工程耐久性的特殊影响因素

4.1环境因素

4.1.1地下水渗透侵蚀的影响

就目前地下工程中发生的耐久性问题来看，不论是在我国西部岩石地区还是南部软土地区，渗水病害都是对地下工程耐久性影响最大的一个。另外，水体荷载作用和渗流作用有时还会加速混凝土中原有细小裂缝的连通、扩张，使得自由水的渗透速度进一步增加。

4.1.2生物劣化的影响

生物劣化指的是由于有生命物质在材料表面的活动或新陈代谢进而改变材料原有的物理化学性能。生物劣化对混凝土的影响可以表现为以下三个方面:

（1）美观方面，混凝土表面会因为微生物的存在而影响到原有的外观形象；（2）化学性能方面，混凝土性能会因微生物的排出的化学物质而退化；（3）物理方面，混凝土会因微生物的生命活动而受到损伤如磨损、裂缝扩张。

4.2复杂应力环境的影响

地下结构深埋于岩土之中，除受到较高的土压力和水体渗流压力作用外 （通常这些水土压力还会随着地下水位的变化而变化），还会受到岩石流变、河道变迁以及一些不确定的力的影响。

4.3杂散电流的影响

散电流是地下工程所独有的一种影响耐久性的因素。城市轨道交通、城市地下变电站等需要用到地下电源的工程要考虑杂散电流对结构的腐蚀作用。

4.4施工因素

（1）施工方法的影响。施工方法对工程耐久性的影响主要体现在施工荷载干扰、应力变化对结构内力的影响等方面。当结构原有的应力平衡被打破后，在新的应力平衡重新建立的过程中，混凝土有可能会产生裂缝，这对工程的耐久性不利。（2）施工过程的影响。地下工程施工方法种类繁多，每一种施工方法的施工过程都不一样，每一种施工过程对结构的扰动也是不一样的。例如矿山法施工、新奥法施工和掘进机施工。矿山法施工，在土体的开挖过程中可采用全断面开挖法、台阶法、上下导坑法等，每种开挖方法对应着不同的地质条件。相比较而言，对稳定性较好的围岩，采用台阶法比采用全断面开挖法对结构的扰动要小。新奥法施工，在钉入锚杆、喷射混凝土的过程中，机械钉入法比人工钉入法对结构的扰动要小，喷射混凝土的均匀程度也会对结构的稳定性产生影响。掘进机施工法，在混凝土管片的安装过程中，技术人员操作的熟练程度会影响工程的质量从而影响结构日后的耐久性。在掘进机的推进过程中，不同的推进速度也会对今后结构的稳定性产生影响。

5　结束语

随着大量地下工程的使用，地下工程的耐久性问题日益突出并逐渐引起了人们的普遍关注。本文总结了地下工程和地面结构耐久性影响因素，涉及到材料、设计、施工三个方面。并指出地下工程耐久性的影响因素是错综复杂的，重点对地下工程环境因素进行了深入探讨，指出地下水侵蚀与渗透、生物劣化、复杂应力环境、杂散电流等是影响地下工程耐久性的特殊因素。

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F407.1［文献码］ B

1000-405X（2016）-8-315-1

王婷娜（1994～），女，本科，研究方向为土木工程工业与民用建筑。