越江隧道襯砌結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計若干關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著國家經(jīng)濟建設(shè)的迅速發(fā)展和城市化進程的不斷深入，對交通基礎(chǔ)設(shè)施的要求不斷提高，大量越江隧道、海底隧道、地下鐵道和高速鐵路隧道等隧道工程正如火如荼地蓬勃興建。近年來，混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問題已越來越引起學(xué)術(shù)界和工程界的關(guān)注和重視，越江隧道襯砌結(jié)構(gòu)作為一種水下地下結(jié)構(gòu)，其耐久性的影響因素和腐蝕機理錯綜復(fù)雜，而目前國內(nèi)外學(xué)者針對越江隧道襯砌結(jié)構(gòu)耐久性的研究是不完善的，還不能提升到工程應(yīng)用的程度。因此，為在越江隧道設(shè)計過程中能夠考慮其耐久性的要

2、求，提高其滿足設(shè)計使用年限的概率，針對越江隧道襯砌結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計若干關(guān)鍵技術(shù)進行專項研究是非常必要和有意義的。
　　 論文以上海長江隧道工程為工程背景，對越江隧道襯砌結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計的若干關(guān)鍵技術(shù)進行了比較充分的研究，建立了一套越江隧道襯砌結(jié)構(gòu)服役壽命預(yù)測和耐久性設(shè)計的理論體系和適用程序。本文主要的研究內(nèi)容和取得的成果如下：
　　 (1)在分析上海長江隧道管片襯砌結(jié)構(gòu)耐久性損傷機理和影響因素的基礎(chǔ)上，運用灰色關(guān)聯(lián)度理論和均

3、勻設(shè)計相結(jié)合的方法對隧道管片內(nèi)外襯砌結(jié)構(gòu)耐久性的影響因素分別進行了敏感性分析，分析結(jié)果表明混凝土保護層厚度對越江隧道內(nèi)外側(cè)襯砌結(jié)構(gòu)耐久性的影響最大，較次的影響因素則分別依次為：對內(nèi)側(cè)襯砌為：混凝土抗壓強度、粉煤灰取代量、溫度、相對濕度和CO2濃度；對外側(cè)襯砌為：礦物摻量、相對濕度、水膠比和混凝土內(nèi)部初始氯離子濃度。
　　 (2)為了更準(zhǔn)確地得到越江隧道襯砌結(jié)構(gòu)耐久性能的退化規(guī)律，以及氯離子擴散系數(shù)的變化情況，作者與合作者一起對越

4、江隧道襯砌結(jié)構(gòu)耐久性進行了試驗研究，主要進行的試驗工作有：Cl-侵蝕環(huán)境下隧道襯砌結(jié)構(gòu)性能退化試驗和氯離子擴散試驗。通過試驗研究得到了越江隧道襯砌結(jié)構(gòu)性能退化的一般性規(guī)律以及不同齡期試件的氯離子有效擴散系數(shù)。
　　 (3)對越江隧道襯砌結(jié)構(gòu)服役壽命預(yù)測方法進行了較系統(tǒng)的研究，分別建立了基于裂縫限值和承載力極限準(zhǔn)則的隧道襯砌結(jié)構(gòu)服役壽命預(yù)測的方法體系，并取兩種準(zhǔn)則下以服役壽命預(yù)測值較小者作為襯砌結(jié)構(gòu)服役壽命的理論預(yù)測值；進而，利用

5、所建立的越江隧道襯砌結(jié)構(gòu)服役壽命預(yù)測方法對上海長江隧道管片襯砌結(jié)構(gòu)的服役壽命進行了理論預(yù)測，預(yù)測結(jié)果表明該隧道可以滿足100年的設(shè)計使用年限。
　　 (4)對越江隧道襯砌結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計理論進行了較充分的研究，建立了一套基于近似概率的越江隧道襯砌結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計方法，并根據(jù)理論方法編制了相應(yīng)的適用程序，可供今后類似越江隧道工程襯砌結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計使用。以上海長江隧道為例還介紹了程序的應(yīng)用價值和合理性，得到了隧道襯砌結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計的極限

6、狀態(tài)方程。
　　 (5)上海長江隧道結(jié)構(gòu)所處大氣和水環(huán)境屬于汽車尾氣對混凝土碳化和海洋氯離子入滲的侵蝕環(huán)境，作者在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上，提出了可以通過以下幾個方面提高越江隧道襯砌結(jié)構(gòu)的耐久性：在設(shè)計階段要正確選擇水泥品種、骨料規(guī)格及其配合比，保證有足夠的混凝土保護層厚度；在施工階段，要嚴(yán)格控制水灰比、用水量和水泥用量，合理地選用摻加劑和引氣劑，充分振搗和養(yǎng)護，加強施工管理，減少人為錯誤；此外，還可以采用一些特殊的防護措施。<