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

1、隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅速發(fā)展和城市化進(jìn)程的不斷深入，對(duì)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(lái)，混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問(wèn)題已越來(lái)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(jī)理錯(cuò)綜復(fù)雜，而目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)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(jì)過(guò)程中能夠考慮其耐久性的要

2、求，提高其滿(mǎn)足設(shè)計(jì)使用年限的概率，針對(duì)越江隧道襯砌結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)若干關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)研究是非常必要和有意義的。
　　 論文以上海長(zhǎng)江隧道工程為工程背景，對(duì)越江隧道襯砌結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)的若干關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)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(cè)和耐久性設(shè)計(jì)的理論體系和適用程序。本文主要的研究?jī)?nèi)容和取得的成果如下：
　　 (1)在分析上海長(zhǎng)江隧道管片襯砌結(jié)構(gòu)耐久性損傷機(jī)理和影響因素的基礎(chǔ)上，運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)度理論和均

3、勻設(shè)計(jì)相結(jié)合的方法對(duì)隧道管片內(nèi)外襯砌結(jié)構(gòu)耐久性的影響因素分別進(jìn)行了敏感性分析，分析結(jié)果表明混凝土保護(hù)層厚度對(duì)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(duì)內(nèi)側(cè)襯砌為：混凝土抗壓強(qiáng)度、粉煤灰取代量、溫度、相對(duì)濕度和CO2濃度；對(duì)外側(cè)襯砌為：礦物摻量、相對(duì)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(kuò)散系數(shù)的變化情況，作者與合作者一起對(duì)越

4、江隧道襯砌結(jié)構(gòu)耐久性進(jìn)行了試驗(yàn)研究，主要進(jìn)行的試驗(yàn)工作有：Cl-侵蝕環(huán)境下隧道襯砌結(jié)構(gòu)性能退化試驗(yàn)和氯離子擴(kuò)散試驗(yàn)。通過(guò)試驗(yàn)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(kuò)散系數(shù)。
　　 (3)對(duì)越江隧道襯砌結(jié)構(gòu)服役壽命預(yù)測(cè)方法進(jìn)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(cè)的方法體系，并取兩種準(zhǔn)則下以服役壽命預(yù)測(cè)值較小者作為襯砌結(jié)構(gòu)服役壽命的理論預(yù)測(cè)值；進(jìn)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(cè)方法對(duì)上海長(zhǎng)江隧道管片襯砌結(jié)構(gòu)的服役壽命進(jìn)行了理論預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)結(jié)果表明該隧道可以滿(mǎn)足100年的設(shè)計(jì)使用年限。
　　 (4)對(duì)越江隧道襯砌結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)理論進(jìn)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(jì)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(lèi)似越江隧道工程襯砌結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)使用。以上海長(zhǎng)江隧道為例還介紹了程序的應(yīng)用價(jià)值和合理性，得到了隧道襯砌結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)的極限

6、狀態(tài)方程。
　　 (5)上海長(zhǎng)江隧道結(jié)構(gòu)所處大氣和水環(huán)境屬于汽車(chē)尾氣對(duì)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(guò)以下幾個(gè)方面提高越江隧道襯砌結(jié)構(gòu)的耐久性：在設(shè)計(jì)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(hù)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(hù)，加強(qiáng)施工管理，減少人為錯(cuò)誤；此外，還可以采用一些特殊的防護(hù)措施。<