地下基础设施渗漏防治与非开挖修复技术的发展-西安
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高聚物在不同介质中的劈裂、流动、胶结及固化机理
高聚物在道路结构层间扩散
33
二、水灾害防治材料的发展
3、高聚物防渗修复材料扩散机理、劈裂流动模型
高聚物在不同介质中的劈裂、流动、胶结及固化机理
高聚物在管道与土体界面流动、胶结、固化
34
二、水灾害防治材料的发展
3、高聚物防渗修复材料扩散机理、劈裂流动模型
高聚物防渗墙完好
高
混
聚
凝
混物凝土防渗墙开土裂
防
防
渗
渗
墙
墙
理论分析：高聚物防渗墙最大 拉应力约振为动混台凝试土验防渗墙的1/7
40
三、渗漏涌水防治技术
工程应用
(1)黄河堤防基础防渗
在堤防基础构建高聚物柔性 防渗墙，防止跨堤建筑物施 工造成的渗流破坏 （传统方法受场地限制无法 实施）
临河地面高程95.11m
∂ ( ρb) + ∂ ( ρbν x ) + ∂ ( ρbν y ) = 0
∂t
∂x
∂y
膨胀压力方程：∫ ∫ ∫ CV
∂Ni ∂x
K vx i
∂N j ∂x
pj
+
∂Ni ∂y
K vy i
∂N j ∂y
pj
dV
=
CV
∂Ni ∂x
vˆxi
+
∂Ni ∂y
vˆyi
dV
+
α 1+αt
CV NidV
移动界面追踪方程： ϕt + F (∇ϕ, x) ∇ϕ = 0
1998年洪水长江沿线发生险情 2016年7月1日，武汉市 2008年山西襄汾尾矿坝溃决， 6000余处，其中渗漏、管涌险 新洲区举水河西圩院发 281人遇难 情4000余处，九江干堤溃决 生溃口，口门70多米
5
一、水引发的基础工程设施灾害及病害
渗漏涌水对隧道、地铁、基坑等工程危害极大
隧道漏水 （ 2014年7月，杭瑞2、非水反应高聚物材料
重点研究发泡非水反应高聚物 发现普通非水反应高聚物：在有水环境下耐久性差
(强度及韧性明显降低，体积收缩)
通过多学科团队联合攻关，改性预聚体亲水组份 研制不受水影响的新型防渗修复材料
A
B
发泡高聚物
29
二、水灾害防治材料的发展
2、非水反应高聚物材料
高分子聚合物
36
二、水灾害防治材料的发展
3、高聚物防渗修复材料扩散机理、劈裂流动模型
高聚物流动填充扩散模型和现场试验方法 （理论 试验)
高聚物流动填充理论模拟
高聚物流动填充现场试验
37
三、渗漏涌水防治技术
1、高聚物柔性防渗墙技术及装备
垂直防渗一直是岩土与坝工界的公认难题 土～多孔材料；水～无孔不入“千里之堤毁于蚁穴” 全面防渗
21
一、水引发的基础工程设施灾害及病害
另一方面，地下基础工程设施建设方兴未艾。
Ø 山区隧道 Ø 跨江越海水下隧道 Ø 城市地下空间开发 Ø 岛礁地下空间开发
22
一、水引发的基础工程设施灾害及病害
川藏铁路是继青藏铁路之后的又一条“天路”。全线运 营长度1838km，新建正线长度1738km，桥隧总长1413km， 占线路全长的81%，工程投资预估算约2166亿元。
关键科学技术问题： 灾变机理（水土耦合作用、淘蚀、隔振） 探测检测、预警预报、修复加固、应急处治 新材料、新结构、新技术、新装备
26
一、水引发的基础工程设施灾害及病害
研究进展
1、防渗修复支护材料（非水反应） 2、渗漏涌水防治技术 3、隐蔽病害诊治技术（无损检测+非开挖修复） 4、地下空间开发（防渗、抗震）
2063年堤顶高程106.52m
现状堤顶高程105.79m
14.91
2.62
淤背区地面高程101.19m
黄河大堤
背河地面高程93.69m
高聚物防渗墙
4.80
41
三、渗漏涌水防治技术
工程应用
（2）在病险水库除险加固中得到推广应用
42
三、渗漏涌水防治技术
2、渗漏涌水快速治理复合注浆技术
涌水时常造成的灾害具有突发性 国内外关于涌水应急抢险技术匮乏 技术瓶颈：水反应材料容易被涌水冲散 典型实例：日本福岛核电站采用水反应材料封堵涌水失效
27
二、水灾害防治材料的发展
1、常用的防渗修复支护材料
国内外常用材料：水反应材料 原理：材料（必须）与水混合发生化学反应
水泥类材料： 常用的材料，抢险抢修时效性差 水反应高聚物：遇水反应、膨胀，常用于堵漏
难以封堵涌水或射流
针对水反应材料应急抢险方面存在的不足 提出基于非水反应材料的防渗加固支护技术理念 ——材料不需要水参与反应
2016年8月1日，郑州市中原路供水干管爆裂 路面塌陷600多m2，三名路人坠落，1人遇难 附近2万余居民生活用水中断
17
一、水引发的基础工程设施灾害及病害
2018年10月7日，四川省达州市达川区东环南路 103号人行道路面塌陷，四人遇难 塌陷地面下布设有多种管线和排水涵洞
18
一、水引发的基础工程设施灾害及病害
流动模型 现场试验 工法装备 成套技术
39
三、渗漏涌水防治技术
1、高聚物柔性防渗墙技术及装备
技术特点与优势（与水泥混凝土防渗墙比较）
Ø 扰 动 小：静力压入 Ø 抗震抗裂：与土体协调变形 Ø 施工便捷：设备宽度2.4m Ø 造 价 低：节省工期和造价30%以上
Ø 适用范围：堤防、土坝、尾矿坝、 截污坝及基坑造墙深度不超过30m
唐隧道）
隧道涌水
隧道涌水
地铁漏水
6
一、水引发的基础工程设施灾害及病害
渗漏涌水对隧道、地铁、基坑等工程危害极大
基坑渗漏
基坑涌水涌砂
基坑水泥搅拌桩止水帷幕失效
基坑渗漏坍塌
7
一、水引发的基础工程设施灾害及病害
渗漏涌水生态环境危害极大
8
一、水引发的基础工程设施灾害及病害
每年有数千公里高速公路进行大中修 水损害是导致路面过早破坏的主要原因之一 开挖维修浪费资金资源，影响交通和环境
l 基础工程设施防护修复：防渗、堵涌、 填充脱空、顶升沉降
l 地下空间开发：基坑支护、地下空间结构
31
二、水灾害防治材料的发展
3、高聚物防渗修复材料扩散机理、劈裂流动模型
高聚物在不同介质中的劈裂、流动、胶结及固化机理
高聚物在土体中呈片状劈裂扩散
32
二、水灾害防治材料的发展
3、高聚物防渗修复材料扩散机理、劈裂流动模型
污水处理量逐年递增 污染物处理量变化不大 污水从何而来？
南方某污水处理厂每年污水处理量与
污染物处理量对比
14
一、水引发的基础工程设施灾害及病害
城市道路坍塌事件频发，严重影响人们出行安全
北京： 2007年54起 、2008年94起、2009年129起 哈尔滨：2012年9天7塌 深圳： 2013年5月20日路面坍塌造成5人死亡 郑州： 2014年西三环18塌 兰州： 2015年8月西站十字附近路面7天7塌 石家庄：2016年4月石家庄火车站附近道路塌陷 南通： 2017年6月江淮路塌陷200平方米，最深达10米 上海： 2018年9月云岭西路路面塌陷 ……
非水反应高聚物在土体中的片状扩散模型
粘结区长度：
注浆孔
裂缝开度 已扩展裂缝端 理论缝端尖端
浆液
浆液压力
浆液充满裂缝
粘结区裂缝尖端 裂缝扩张区
（破坏粘结区） （未破坏粘结区）
35
二、水灾害防治材料的发展
3、高聚物防渗修复材料扩散机理、劈裂流动模型
高聚物流动填充扩散模型和现场试验方法 （理论 试验)
流动连续方程：
23
一、水引发的基础工程设施灾害及病害
渤海湾海底隧道全长123km，这一跨度也将使得渤海海 峡跨海通道远超日本青函海底隧道（约54km）、英吉利海 峡海底隧道（约51km），将成为世界最长的海底隧道。
24
一、水引发的基础工程设施灾害及病害
“十二五”时期，我国城市地下空间建设年均增速达 到20%以上（据城建部）。
现行防渗技术：采用水泥类材料和挖槽、搅拌等方法
扰动破坏较大，难以实施（场地及经费受限）
水泥混凝土连续墙技术（意大利）
水泥土搅拌桩技术（美国） 38
三、渗漏涌水防治技术
开发静力压槽、提升注浆、套孔联接施工工艺
技术难题：精密配比、高压注射(最大注浆压力17MPa)、 压槽注浆同步施工(墙体厚度约2cm)
沉降路基开挖修复
沉降路基加固
沉降路基返工
返修路段停运
11
一、水引发的基础工程设施灾害及病害
2016年全国共建设地下综合管廊2005公里 主要病害：渗漏、开裂、错位
渗漏
开裂
错位
一、水引发的基础工程设施灾害及病害
地下管道渗漏问题突出，造成水资源浪费和环境污染 供水管道漏失率超过20%,每年漏失量超过100亿m3
我国与发达国家管网漏失率对比 13
一、水引发的基础工程设施灾害及病害
地下管道渗漏问题突出，造成水资源浪费和环境污染
排水管道渗漏：全国295座地级以上城市，216座存在黑臭水体 排水管道入渗：严重影响污水处理厂处理效率
污水处理量基本一致 污染物处理量变化巨大 污染物都去哪了？
南方某污水处理厂每月污水处理量与 污染物处理量对比
44
三、渗漏涌水防治技术
2、渗漏涌水快速治理复合注浆技术
膜袋注浆快速封堵管涌
45
三、渗漏涌水防治技术
水引发的工程病害诊治及除险加固
（1）某输水工程 主渠道防渗抢险
工程难题：
主渠道穿过多个城市、多条河流， 高填方堤段多
应用该成果：
Ø 施工中：穿堤结构物渗漏防治 排除工程隐患
堤坝大坝：江河湖海堤防27.68万公里，水库9.77万座 隧道地铁：公路隧道1075.67万米，地铁3884公里 道面工程：高速公路13.6万公里,高铁2.5万公里
机场229个 桥 梁：公路桥梁80.53万座 地下管道：供水、排水、供热、燃气四类管线长度超过200
万公里
3
一、水引发的基础工程设施灾害及病害
15
一、水引发的基础工程设施灾害及病害
城市道路坍塌事件频发，严重影响人们出行安全
某城市中心城区雨污水管网总长度2180公里 2015年以来检测444公里
Ø 中心区老旧污水管道三级以上严重结构性病害超过4% Ø 平均每公里发现功能性缺陷8.7处
管道脱节
管道破裂
管道腐蚀
16
一、水引发的基础工程设施灾害及病害
“十三五”期间，地下空间作为城市地面空间的重要 补充，建设发展需求旺盛，推动城市建设向地下发展是城 镇化发展新阶段的必然需求。
25
一、水引发的基础工程设施灾害及病害
水引发的工程灾害防治
共性问题：涉及多种基础工程设施全寿命安全维护 影响重大：严重影响国民经济运行和人民生活质量 亟待解决：随着工程规模及服役年限增加日益严峻
美国地下管道灾变导致爆管、路面塌陷等安全事故
19
一、水引发的基础工程设施灾害及病害
2016年5月26日，意大利佛罗伦萨地下给水管道爆裂 路面塌陷长度达183m，数十辆汽车陷入水中
20
一、水引发的基础工程设施灾害及病害
2016年11月8日，日本福冈县JR博德车站前道路发生 塌陷，在补好路面17天后，路面再度塌陷。
地下基础设施水灾害防治技术的发展 与“工程医院”平台建设
主要内容
一、水引发的基础工程设施灾害及病害 二、水灾害防治材料的发展 三、渗漏涌水防治技术 四、隐蔽病害诊治技术 五、城市地下空间开发防水支护技术 六、工程医院建设进展
2
一、水引发的基础工程设施灾害及病害
我国基础工程设施建设发展迅速，规模巨大 安全运行面临严峻挑战
唧泥翻浆是沥青路面顽疾
开挖修补
脱空唧泥导致水泥路面断板
开挖重铺
9
一、水引发的基础工程设施灾害及病害
机场达到206个，计划未来五年新建66个 主要病害和安全隐患：脱空、开裂、沉陷 修复困难
断裂 开挖维修
沉陷
开挖换板
10
一、水引发的基础工程设施灾害及病害
高铁运营里程达2.3万公里，占全世界60%以上 路基沉降是设计、施工和运营管理面临的主要 难题之一
水反应类 非水反应类
亲水型
疏水型 双组份发泡体
双组份弹性体
开孔材料 闭孔材料
水敏感型 水不敏感型
30
水敏感型
水不敏感型
30
二、水灾害防治材料的发展
2、非水反应高聚物材料
Ø 环保： 对环境无污染 Ø 耐久： 地下工程无紫外线条件下抗老化性能优良 Ø 早强： 反应时间数分钟→数秒 Ø 适应性强：强度和密度可调；现场有水或无水
发2 电号 机机 车 间
地面
注入高分子 聚合物
沟渠
竖井裂缝处
43
三、渗漏涌水防治技术
2、渗漏涌水快速治理复合注浆技术
基于非水反应高聚物在水中反应与膨胀扩散特性 提出高聚物水下注浆、膜袋注浆及其复合注浆方法
主要难题：高聚物封闭域反压复合注浆技术 技术特点：膜袋膨胀形成“栓塞”快速封堵涌水，高效、经济
基础工程设施安全运行面临严峻挑战 水引发的工程灾害问题十分突出
基础工程设施主要安全风险源：
Ø 结构质量缺陷与性能劣化 Ø 使用条件和环境
• 荷载 • 地质环境条件（破碎带、地下水等） • 自然灾害（地震、滑坡、泥石流等） Ø 人为因素
4
一、水引发的基础工程设施灾害及病害
堤防、土坝、尾矿坝数量众多，渗漏隐患普遍存在 决堤、溃坝事故多发，造成重大损失和社会影响
高聚物在道路结构层间扩散
33
二、水灾害防治材料的发展
3、高聚物防渗修复材料扩散机理、劈裂流动模型
高聚物在不同介质中的劈裂、流动、胶结及固化机理
高聚物在管道与土体界面流动、胶结、固化
34
二、水灾害防治材料的发展
3、高聚物防渗修复材料扩散机理、劈裂流动模型
高聚物防渗墙完好
高
混
聚
凝
混物凝土防渗墙开土裂
防
防
渗
渗
墙
墙
理论分析：高聚物防渗墙最大 拉应力约振为动混台凝试土验防渗墙的1/7
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三、渗漏涌水防治技术
工程应用
(1)黄河堤防基础防渗
在堤防基础构建高聚物柔性 防渗墙，防止跨堤建筑物施 工造成的渗流破坏 （传统方法受场地限制无法 实施）
临河地面高程95.11m
∂ ( ρb) + ∂ ( ρbν x ) + ∂ ( ρbν y ) = 0
∂t
∂x
∂y
膨胀压力方程：∫ ∫ ∫ CV
∂Ni ∂x
K vx i
∂N j ∂x
pj
+
∂Ni ∂y
K vy i
∂N j ∂y
pj
dV
=
CV
∂Ni ∂x
vˆxi
+
∂Ni ∂y
vˆyi
dV
+
α 1+αt
CV NidV
移动界面追踪方程： ϕt + F (∇ϕ, x) ∇ϕ = 0
1998年洪水长江沿线发生险情 2016年7月1日，武汉市 2008年山西襄汾尾矿坝溃决， 6000余处，其中渗漏、管涌险 新洲区举水河西圩院发 281人遇难 情4000余处，九江干堤溃决 生溃口，口门70多米
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一、水引发的基础工程设施灾害及病害
渗漏涌水对隧道、地铁、基坑等工程危害极大
隧道漏水 （ 2014年7月，杭瑞2、非水反应高聚物材料
重点研究发泡非水反应高聚物 发现普通非水反应高聚物：在有水环境下耐久性差
(强度及韧性明显降低，体积收缩)
通过多学科团队联合攻关，改性预聚体亲水组份 研制不受水影响的新型防渗修复材料
A
B
发泡高聚物
29
二、水灾害防治材料的发展
2、非水反应高聚物材料
高分子聚合物
36
二、水灾害防治材料的发展
3、高聚物防渗修复材料扩散机理、劈裂流动模型
高聚物流动填充扩散模型和现场试验方法 （理论 试验)
高聚物流动填充理论模拟
高聚物流动填充现场试验
37
三、渗漏涌水防治技术
1、高聚物柔性防渗墙技术及装备
垂直防渗一直是岩土与坝工界的公认难题 土～多孔材料；水～无孔不入“千里之堤毁于蚁穴” 全面防渗
21
一、水引发的基础工程设施灾害及病害
另一方面，地下基础工程设施建设方兴未艾。
Ø 山区隧道 Ø 跨江越海水下隧道 Ø 城市地下空间开发 Ø 岛礁地下空间开发
22
一、水引发的基础工程设施灾害及病害
川藏铁路是继青藏铁路之后的又一条“天路”。全线运 营长度1838km，新建正线长度1738km，桥隧总长1413km， 占线路全长的81%，工程投资预估算约2166亿元。
关键科学技术问题： 灾变机理（水土耦合作用、淘蚀、隔振） 探测检测、预警预报、修复加固、应急处治 新材料、新结构、新技术、新装备
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一、水引发的基础工程设施灾害及病害
研究进展
1、防渗修复支护材料（非水反应） 2、渗漏涌水防治技术 3、隐蔽病害诊治技术（无损检测+非开挖修复） 4、地下空间开发（防渗、抗震）
2063年堤顶高程106.52m
现状堤顶高程105.79m
14.91
2.62
淤背区地面高程101.19m
黄河大堤
背河地面高程93.69m
高聚物防渗墙
4.80
41
三、渗漏涌水防治技术
工程应用
（2）在病险水库除险加固中得到推广应用
42
三、渗漏涌水防治技术
2、渗漏涌水快速治理复合注浆技术
涌水时常造成的灾害具有突发性 国内外关于涌水应急抢险技术匮乏 技术瓶颈：水反应材料容易被涌水冲散 典型实例：日本福岛核电站采用水反应材料封堵涌水失效
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二、水灾害防治材料的发展
1、常用的防渗修复支护材料
国内外常用材料：水反应材料 原理：材料（必须）与水混合发生化学反应
水泥类材料： 常用的材料，抢险抢修时效性差 水反应高聚物：遇水反应、膨胀，常用于堵漏
难以封堵涌水或射流
针对水反应材料应急抢险方面存在的不足 提出基于非水反应材料的防渗加固支护技术理念 ——材料不需要水参与反应
2016年8月1日，郑州市中原路供水干管爆裂 路面塌陷600多m2，三名路人坠落，1人遇难 附近2万余居民生活用水中断
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一、水引发的基础工程设施灾害及病害
2018年10月7日，四川省达州市达川区东环南路 103号人行道路面塌陷，四人遇难 塌陷地面下布设有多种管线和排水涵洞
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一、水引发的基础工程设施灾害及病害
流动模型 现场试验 工法装备 成套技术
39
三、渗漏涌水防治技术
1、高聚物柔性防渗墙技术及装备
技术特点与优势（与水泥混凝土防渗墙比较）
Ø 扰 动 小：静力压入 Ø 抗震抗裂：与土体协调变形 Ø 施工便捷：设备宽度2.4m Ø 造 价 低：节省工期和造价30%以上
Ø 适用范围：堤防、土坝、尾矿坝、 截污坝及基坑造墙深度不超过30m
唐隧道）
隧道涌水
隧道涌水
地铁漏水
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一、水引发的基础工程设施灾害及病害
渗漏涌水对隧道、地铁、基坑等工程危害极大
基坑渗漏
基坑涌水涌砂
基坑水泥搅拌桩止水帷幕失效
基坑渗漏坍塌
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一、水引发的基础工程设施灾害及病害
渗漏涌水生态环境危害极大
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一、水引发的基础工程设施灾害及病害
每年有数千公里高速公路进行大中修 水损害是导致路面过早破坏的主要原因之一 开挖维修浪费资金资源，影响交通和环境
l 基础工程设施防护修复：防渗、堵涌、 填充脱空、顶升沉降
l 地下空间开发：基坑支护、地下空间结构
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二、水灾害防治材料的发展
3、高聚物防渗修复材料扩散机理、劈裂流动模型
高聚物在不同介质中的劈裂、流动、胶结及固化机理
高聚物在土体中呈片状劈裂扩散
32
二、水灾害防治材料的发展
3、高聚物防渗修复材料扩散机理、劈裂流动模型
污水处理量逐年递增 污染物处理量变化不大 污水从何而来？
南方某污水处理厂每年污水处理量与
污染物处理量对比
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一、水引发的基础工程设施灾害及病害
城市道路坍塌事件频发，严重影响人们出行安全
北京： 2007年54起 、2008年94起、2009年129起 哈尔滨：2012年9天7塌 深圳： 2013年5月20日路面坍塌造成5人死亡 郑州： 2014年西三环18塌 兰州： 2015年8月西站十字附近路面7天7塌 石家庄：2016年4月石家庄火车站附近道路塌陷 南通： 2017年6月江淮路塌陷200平方米，最深达10米 上海： 2018年9月云岭西路路面塌陷 ……
非水反应高聚物在土体中的片状扩散模型
粘结区长度：
注浆孔
裂缝开度 已扩展裂缝端 理论缝端尖端
浆液
浆液压力
浆液充满裂缝
粘结区裂缝尖端 裂缝扩张区
（破坏粘结区） （未破坏粘结区）
35
二、水灾害防治材料的发展
3、高聚物防渗修复材料扩散机理、劈裂流动模型
高聚物流动填充扩散模型和现场试验方法 （理论 试验)
流动连续方程：
23
一、水引发的基础工程设施灾害及病害
渤海湾海底隧道全长123km，这一跨度也将使得渤海海 峡跨海通道远超日本青函海底隧道（约54km）、英吉利海 峡海底隧道（约51km），将成为世界最长的海底隧道。
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一、水引发的基础工程设施灾害及病害
“十二五”时期，我国城市地下空间建设年均增速达 到20%以上（据城建部）。
现行防渗技术：采用水泥类材料和挖槽、搅拌等方法
扰动破坏较大，难以实施（场地及经费受限）
水泥混凝土连续墙技术（意大利）
水泥土搅拌桩技术（美国） 38
三、渗漏涌水防治技术
开发静力压槽、提升注浆、套孔联接施工工艺
技术难题：精密配比、高压注射(最大注浆压力17MPa)、 压槽注浆同步施工(墙体厚度约2cm)
沉降路基开挖修复
沉降路基加固
沉降路基返工
返修路段停运
11
一、水引发的基础工程设施灾害及病害
2016年全国共建设地下综合管廊2005公里 主要病害：渗漏、开裂、错位
渗漏
开裂
错位
一、水引发的基础工程设施灾害及病害
地下管道渗漏问题突出，造成水资源浪费和环境污染 供水管道漏失率超过20%,每年漏失量超过100亿m3
我国与发达国家管网漏失率对比 13
一、水引发的基础工程设施灾害及病害
地下管道渗漏问题突出，造成水资源浪费和环境污染
排水管道渗漏：全国295座地级以上城市，216座存在黑臭水体 排水管道入渗：严重影响污水处理厂处理效率
污水处理量基本一致 污染物处理量变化巨大 污染物都去哪了？
南方某污水处理厂每月污水处理量与 污染物处理量对比
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三、渗漏涌水防治技术
2、渗漏涌水快速治理复合注浆技术
膜袋注浆快速封堵管涌
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三、渗漏涌水防治技术
水引发的工程病害诊治及除险加固
（1）某输水工程 主渠道防渗抢险
工程难题：
主渠道穿过多个城市、多条河流， 高填方堤段多
应用该成果：
Ø 施工中：穿堤结构物渗漏防治 排除工程隐患
堤坝大坝：江河湖海堤防27.68万公里，水库9.77万座 隧道地铁：公路隧道1075.67万米，地铁3884公里 道面工程：高速公路13.6万公里,高铁2.5万公里
机场229个 桥 梁：公路桥梁80.53万座 地下管道：供水、排水、供热、燃气四类管线长度超过200
万公里
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一、水引发的基础工程设施灾害及病害
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一、水引发的基础工程设施灾害及病害
城市道路坍塌事件频发，严重影响人们出行安全
某城市中心城区雨污水管网总长度2180公里 2015年以来检测444公里
Ø 中心区老旧污水管道三级以上严重结构性病害超过4% Ø 平均每公里发现功能性缺陷8.7处
管道脱节
管道破裂
管道腐蚀
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一、水引发的基础工程设施灾害及病害
“十三五”期间，地下空间作为城市地面空间的重要 补充，建设发展需求旺盛，推动城市建设向地下发展是城 镇化发展新阶段的必然需求。
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一、水引发的基础工程设施灾害及病害
水引发的工程灾害防治
共性问题：涉及多种基础工程设施全寿命安全维护 影响重大：严重影响国民经济运行和人民生活质量 亟待解决：随着工程规模及服役年限增加日益严峻
美国地下管道灾变导致爆管、路面塌陷等安全事故
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一、水引发的基础工程设施灾害及病害
2016年5月26日，意大利佛罗伦萨地下给水管道爆裂 路面塌陷长度达183m，数十辆汽车陷入水中
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一、水引发的基础工程设施灾害及病害
2016年11月8日，日本福冈县JR博德车站前道路发生 塌陷，在补好路面17天后，路面再度塌陷。
地下基础设施水灾害防治技术的发展 与“工程医院”平台建设
主要内容
一、水引发的基础工程设施灾害及病害 二、水灾害防治材料的发展 三、渗漏涌水防治技术 四、隐蔽病害诊治技术 五、城市地下空间开发防水支护技术 六、工程医院建设进展
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一、水引发的基础工程设施灾害及病害
我国基础工程设施建设发展迅速，规模巨大 安全运行面临严峻挑战
唧泥翻浆是沥青路面顽疾
开挖修补
脱空唧泥导致水泥路面断板
开挖重铺
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一、水引发的基础工程设施灾害及病害
机场达到206个，计划未来五年新建66个 主要病害和安全隐患：脱空、开裂、沉陷 修复困难
断裂 开挖维修
沉陷
开挖换板
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一、水引发的基础工程设施灾害及病害
高铁运营里程达2.3万公里，占全世界60%以上 路基沉降是设计、施工和运营管理面临的主要 难题之一
水反应类 非水反应类
亲水型
疏水型 双组份发泡体
双组份弹性体
开孔材料 闭孔材料
水敏感型 水不敏感型
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水敏感型
水不敏感型
30
二、水灾害防治材料的发展
2、非水反应高聚物材料
Ø 环保： 对环境无污染 Ø 耐久： 地下工程无紫外线条件下抗老化性能优良 Ø 早强： 反应时间数分钟→数秒 Ø 适应性强：强度和密度可调；现场有水或无水
发2 电号 机机 车 间
地面
注入高分子 聚合物
沟渠
竖井裂缝处
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三、渗漏涌水防治技术
2、渗漏涌水快速治理复合注浆技术
基于非水反应高聚物在水中反应与膨胀扩散特性 提出高聚物水下注浆、膜袋注浆及其复合注浆方法
主要难题：高聚物封闭域反压复合注浆技术 技术特点：膜袋膨胀形成“栓塞”快速封堵涌水，高效、经济
基础工程设施安全运行面临严峻挑战 水引发的工程灾害问题十分突出
基础工程设施主要安全风险源：
Ø 结构质量缺陷与性能劣化 Ø 使用条件和环境
• 荷载 • 地质环境条件（破碎带、地下水等） • 自然灾害（地震、滑坡、泥石流等） Ø 人为因素
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一、水引发的基础工程设施灾害及病害
堤防、土坝、尾矿坝数量众多，渗漏隐患普遍存在 决堤、溃坝事故多发，造成重大损失和社会影响