隧道结构耐久性设计

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1、隧道结构耐久性设计主讲老师：张俊儒主要内容：一、耐久性的概念二、不重视耐久性设计引起的工程病害三、影响隧道结构耐久性的因素四、复合式衬砌结构的耐久性设计瑞士辛普伦山岭铁路隧道（SimplonTunnel）长约20公里，1890年开始施工，第一条隧道于1906年1月开通，第二条隧道因技术上的困难和第一次世界大战影响，直到1921年才开通。中国最早于1890年建成的狮球岭隧道1903年建成的第一座长度超过3km（3078m）的隧道——兴安岭隧道（双线断面，1993年全面套衬混凝土衬砌，改为单线行车）所谓隧道结构耐久性，是指隧道结构在自然

2、环境、使用环境及材料内部因素的作用下，在设计要求的目标使用期内，在预期的少维修、可维修、但不大修的条件下而保持其安全、使用功能和外观要求的能力。通过进一步的分析可以发现，隧道结构耐久性与其所处环境、结构材料和结构本身等诸多方面有关，同时引起隧道结构耐久性失效的原因存在于结构的设计、施工及维护的各个环节。一、隧道结构耐久性的概念一般来说，结构物随使用年限的增加，由于外部条件的变化和养护维修管理不善，结构物会慢慢劣化，其性能要降低，此劣化程度，视各种条件有很大的差异，这种结构物性能的历时变化，可用下图的劣化曲线表示，图的横轴表示经历年限

3、，纵轴表示性能。从宏观上把握耐久性的概念！一、隧道结构耐久性的概念一、隧道结构耐久性的概念二、不重视耐久性设计引起的工程病害1、“三阶段说”告诉我们进入第二阶段耐久性问题突显：发达国家基本建设的历史经验告诉我们，修建历程大致分为三个阶段：第一阶段为大规模新建；第二阶段为新建与维修改造并重；第三阶段重点逐渐转向既有建筑物的维修改造。二、不重视耐久性设计引起的工程病害世界各国在第一阶段高速发展时往往重建设轻维护，加之设计标准低且质量问题也比较突出，所以当进入第二阶段时，既有建筑物耐久性不足，维修费用猛增，问题突显，苦不堪言。不仅桥梁、房

4、屋等地上结构如此，隧道结构也不例外。部分隧道数据见下表：二、不重视耐久性设计引起的工程病害各国维修费用、结构物劣化情况国家维修费用增加情况结构物劣化情况美国1975年由于腐蚀引起的损失达700亿美元，1985年则达1680亿美元，目前整个混凝土工程的价值约为6万亿美元，今后每年用于维修或重建的费用预计将高达3000亿美元，在未来五年内需投入16000亿美元改善基础设施的安全不良状态。对于1950～1960年代以后才大力修建的隧道结构来说，接近1/3的隧道在使用过程中出现了功能性问题和结构损伤。二、不重视耐久性设计引起的工程病害各国维

5、修费用、结构物劣化情况国家维修费用增加情况结构物劣化情况日本日本预计结构物维护费和改建费仅建设省就超过2兆亿日元，是2003年的3倍，维护费用将成为日本财政的巨大负担。日本建设省对全国3529座公路隧道检查，发现60％以上的隧道都存在着不同程度的病害。铁路隧道病害也相当严重，其中高速铁路隧道曾相继发生三起掉块事件。二、不重视耐久性设计引起的工程病害各国维修费用、结构物劣化情况国家维修费用增加情况结构物劣化情况中国据成都铁路局统计，目前铁路隧道每年维修费用需求量达5亿元人民币左右，但可悲的是仅能到位1亿元人民币，依然维持着“癌症疗法”

6、，预计今后增长速度惊人。1997年铁路隧道技术状态检查统计：既有隧道5000余座，总延长2500km左右，大部分存在不同程度的病害，有的还相当严重，失格隧道3270座，占隧道总数的65％。其中严重漏水的1502座，占失格隧道的46％；严重腐蚀裂损的710座，占22％；仰拱或铺底变形损坏的318座，占9.8％；坍拱掉块的404座，占12.4％。1998年底统计：铁路隧道受腐蚀而裂损的有734座，占隧道总数的23.2％。二、不重视耐久性设计引起的工程病害内昆铁路手扒岩隧道部分隧道病害实例如图：二、不重视耐久性设计引起的工程病害内昆铁路手

7、扒岩隧道二、不重视耐久性设计引起的工程病害关兴公路庞家寨隧道二、不重视耐久性设计引起的工程病害关兴公路蛇形坡隧道二、不重视耐久性设计引起的工程病害成渝高速公路宋家沟一号隧道二、不重视耐久性设计引起的工程病害成渝高速公路中梁山隧道二、不重视耐久性设计引起的工程病害成渝高速公路中梁山隧道二、不重视耐久性设计引起的工程病害成渝高速公路中梁山隧道二、不重视耐久性设计引起的工程病害东北林区铁路隧道二、不重视耐久性设计引起的工程病害新疆穿越天山的独库公路二号隧道（玉希莫勒盖）二、不重视耐久性设计引起的工程病害目前，我国铁路隧道既有4200多公里

8、，在建4700多公里，拟建5000多公里，开始进入第二阶段。耐久性严重不足，安全事故时有发生，维修费用不断增长，百年大计成为一句空谈。到了该解决耐久性问题的时候了！二、不重视耐久性设计引起的工程病害2、“5倍定律”告诉我们如何做：国外