渤海海峡隧道支护结构耐久性分析

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1、渤海海峡隧道支护结构耐久性分析吴永胜，万飞，谭忠盛(北京交通大学土木建筑工程学院，北京100044)【摘要】通过对海底隧道结构耐久性影响因素进行分析，并根据工程试验研究成果及设计施工技术经验，提出了渤海海峡隧道初期支护和二次衬砌结构耐久性的提高措施。对已成功修建的海底隧道耐久性设计参数进行分析整理，结合渤海海峡隧道的实际情况，采用工程类比法提出了渤海海峡隧道的耐久性设计参数，为渤海海峡隧道100年使用年限提供了有力的保障。[关键词】海底隧道；支护结构；耐久性；设计参数[中图分类号】U45[文献标识码】A【文章编号]100

2、9-1742(2013)12—0067—06渤海海峡隧道作为世界最长的海底隧道，其建1前言造费用投入巨大，对国家和地方经济影响深远、意海底隧道深埋于海底土层中，影响其耐久性能义非凡。因此，其设计和施工需充分考虑耐久性影的因素错综复杂。由于侵蚀性地下水的渗漏、隧管响因素并采取相应的防范措施，减少类似病害的发内有害气体的侵蚀，加上结构裂缝的形成与扩展，生，提高结构安全性，减少维修费用。均会导致衬砌结构钢筋锈蚀及混凝土腐蚀等多种2工程概况病害产生n。这将严重影响隧道的使用性能，使隧道结构未达到设计基准期即需大修，既浪费了大量渤

3、海海峡通道初步设计采用双洞单线+服务隧资金，又影响了隧道的正常使用，缩短了维护周期道方案，主隧道及服务隧道采用敞开式tunnelbor—和使用寿命，严重时还会威胁隧道内行车安全。如ingmachine(TBM)法开挖，横通道采用钻爆法开果对隧道的病害不及时进行治理，会使衬砌结构造挖。主隧道外径为11-3m，服务隧道外径为7．5m，成进一步损坏，甚至使隧道报废。1973一l975年建横通道外径为4．5m，采用复合式衬砌，初期支护采造的阿联酋迪拜Shindagha海底隧道，1986年就不用锚喷支护，二次衬砌采用钢筋混凝土衬砌

4、，主隧得不维修，维修费用是建造费的两倍；20世纪70年道初期支护为30cm，二次衬砌为40cm；服务隧道代建成的香港地铁部分区间隧道，在90年代就发现初期支护为30cm，二次衬砌为30cm(见图1)。内排钢筋严重锈蚀，导致混凝土保护层的剥落，影堂±响到正常使用。香港地铁不得不花费大量资金，在一海底面不能影响正常运营的十分苛刻的条件下，采用特殊施工措施及工具，利用晚间收车的短短几个小时，花费几年的时问，采用超高压水刀铲除保护层及内排钢筋，然后喷射钢纤维混凝土或植筋后再扎内排钢筋以聚合物混凝土加以修复；打浦路隧道在运营了36

5、年后，也存在隧道衬砌结构混凝土劣化、钢筋和管片螺栓锈蚀及渗漏水等现象。图1隧道横断面Fig．1Tunnelcrosssection【收稿日期】2013—10—09【作者简介】吴永胜(1974一)，男，湖北红安县人，博士研究生，主要从事地下与隧道工程设计、施工技术的研究；E—mail：wyskmust@126．corn2013年第15卷第12期67渤海海峡表层海水温度和盐度。海峡累年平砂率合理、并在不改变水泥与速凝剂的相容性的前均水温为11．5℃，2月平均水温最低，为2．5cC；8月提下，适当的掺加矿物掺合料。为了提高施工

6、质最高，为22．1℃。3月上旬至8月下旬为升温期，量，考虑操作上的原因，建议喷射混凝土采用湿喷，9月上旬至翌年2月下旬为降温期。累年平均盐度并要求在有条件的情况下加强早期潮湿养护。为31．33，一年中，2—3月为高盐期，2月最高，达3．1．2施工对喷射混凝土的影响31．82；7—9月为低盐期，8月最低，为30．49。全年施工人员往往对喷射混凝土的作用缺乏足够多风浪，春季涌浪最少，其中4月频率为50％，系全的认识，常常忽视喷射混凝土的存在和作用，因而年最低；秋季最多，其中11月频率达78％，系全年在实际工作中时常发生喷射量

7、不足、喷射厚度不均最高。匀、喷射配比不合适以及基层处理不当等现象，使得喷射混凝土不能充分发挥其应有的效应。3海底隧道耐久性主要影响因素除了施工人员在思想上的不重视外，喷射混凝海底隧道作为一种特殊形式的混凝土结构，其土施工工艺也有许多不可忽视的问题，如喷射方式耐久性方面有着较多的独特之处。这些特点主要的选择、喷射材料的选择、喷射配比的确定、喷射厚来自海底隧道自身所处的水土环境与其他类型地度的检查和控制，喷射施工队的素质等。下结构周围的环境不同。一般说来，影响海底隧道3．1-3其他因素对喷射混凝土的影响结构耐久性的因素可分为

8、环境因素、结构因素和材喷射混凝土中碱一集料反应必须特别重视，因料因素3类，其中环境因素(环境的氯盐、腐蚀气为目前广泛使用的喷射混凝土速凝剂碱含量都较体、环境温湿度等)对衬砌结构材料的长期作用，造高，连同水泥本身的碱性物质，再加上喷射混凝土成钢筋的腐蚀和混凝土的腐蚀及损伤；材料因素中单方水泥用量较高，这样单方水泥中的总