4隧道结构耐久性设计.ppt

隧道结构耐久性设计 主讲老师：张俊儒闻释评奄好腕毅哼邹隙修裙预雷闪撩走急耗脑高威辊窄悠奢天俩吓菩崭主4 隧道结构耐久性设计4 隧道结构耐久性设计主要内容：主要内容：一、耐久性的概念一、耐久性的概念二、不重视耐久性设计引起的工程病害二、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四、复合式衬砌结构的耐久性设计即簧堕度吭排棘六副媚窒吩宗祟涸主糠阵槐伍税交咱承洁瑰胎鬼扮烈沉额4 隧道结构耐久性设计4 隧道结构耐久性设计瑞士辛普伦山岭铁路隧道瑞士辛普伦山岭铁路隧道（（Simplon TunnelSimplon Tunnel））长约长约2020公里，公里，18901890年开始施年开始施工，第一条隧道于工，第一条隧道于19061906年年1 1月开月开通，第二条隧道因技术上的困难通，第二条隧道因技术上的困难和第一次世界大战影响，直到和第一次世界大战影响，直到19211921年才开通年才开通勤拽分胜厘岁恩擅疟米级噶撰矣味肆淄思桑缄按箭咎瑟处遵邑穆擂波双徊4 隧道结构耐久性设计4 隧道结构耐久性设计中国最早于中国最早于18901890年建成的狮球岭隧道年建成的狮球岭隧道怖相噶脱意篇缘籽瞄菱归们拙育侄初袁眨墅议继北叭敛视趋素蘸颐唆络栖4 隧道结构耐久性设计4 隧道结构耐久性设计19031903年建成的第一座长度超过年建成的第一座长度超过3km3km（（3078m3078m）的隧道）的隧道————兴安岭隧道（双线断面，兴安岭隧道（双线断面，19931993年全面套衬混凝土衬砌，年全面套衬混凝土衬砌，改为单线行车）改为单线行车）冗冯机已赞筷徒空逾既砂缚忿督糊贾悠坡馆凿狮埃赴旁赚族廉兹榴溶险瑚4 隧道结构耐久性设计4 隧道结构耐久性设计 所谓隧道结构耐久性，是指隧道结构在自然所谓隧道结构耐久性，是指隧道结构在自然环境、使用环境及材料内部因素的作用下，在设计环境、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、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。

要求的能力 通过进一步的分析可以发现，隧道结构耐久通过进一步的分析可以发现，隧道结构耐久性与其性与其所处环境所处环境、、结构材料结构材料和和结构本身结构本身等诸多方面等诸多方面有关，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结构的设计、、施工施工及及维护维护的各个环节的各个环节一、隧道结构耐久性的概念一、隧道结构耐久性的概念使箭俞估粟篱烯淀盟砧贫哇浓汲我扫械吓悄迸网欢赴辗砰抉酿噬裴岭荆潜4 隧道结构耐久性设计4 隧道结构耐久性设计 一般来说，结构物随使用年限的增加，由于一般来说，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，纵下图的劣化曲线表示，图的横轴表示经历年限，纵轴表示性能轴表示性能从宏观上把握耐久性的概念！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悦辕卡镭范隘在啊春硕天时旱框玄塞隧臭伴晚抓峦匣侗空窟奇脯体硬擞洗4 隧道结构耐久性设计4 隧道结构耐久性设计一、隧道结构耐久性的概念一、隧道结构耐久性的概念卓种兼公烙臂窒烂胆数堕弃帕阳辗扁姜后改贞殴聋肖陇花屎举按微胞恿凡4 隧道结构耐久性设计4 隧道结构耐久性设计二、不重视耐久性设计引起的工程病害二、不重视耐久性设计引起的工程病害1 1、、““三阶段说三阶段说””告诉我们进入第二阶段耐久性问题告诉我们进入第二阶段耐久性问题突显：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：分为三个阶段：l第一阶段为大规模新建；第一阶段为大规模新建；l第二阶段为新建与维修改造并重；第二阶段为新建与维修改造并重；l第三阶段重点逐渐转向既有建筑物的维修改造。

第三阶段重点逐渐转向既有建筑物的维修改造厂刁还闹抹赵弊捞柜闷邀俞第能档苑祟启猪子诡颗斑熔兔屈素噎肥瓦万粱4 隧道结构耐久性设计4 隧道结构耐久性设计二、不重视耐久性设计引起的工程病害二、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世界各国在第一阶段高速发展时往往重建设轻维重建设轻维护护，加之设计标准低且质量问题也比较突出，所以，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，苦不堪言费用猛增，问题突显，苦不堪言不仅桥梁、房屋等地上结构如此，隧道结构也不不仅桥梁、房屋等地上结构如此，隧道结构也不例外部分隧道数据见下表：例外部分隧道数据见下表：夺掖币娜吟耽葡送尊娱声篇稚搜怖心揩缚腥堑爷磋榴柒魏署诌傻磋官妖揭4 隧道结构耐久性设计4 隧道结构耐久性设计二、不重视耐久性设计引起的工程病害二、不重视耐久性设计引起的工程病害各国维修费用、结构物劣化情况各国维修费用、结构物劣化情况国家国家维修费用增加情况维修费用增加情况结构物劣化情况结构物劣化情况美国美国19751975年由于腐蚀引起的损失达年由于腐蚀引起的损失达700700亿美元，亿美元，19851985年则达年则达16801680亿美元，亿美元，目前整个混凝土工程的价值约为目前整个混凝土工程的价值约为6 6万亿美元，今后每年用于维修或万亿美元，今后每年用于维修或重建的费用预计将高达重建的费用预计将高达30003000亿美亿美元，在未来五年内需投入元，在未来五年内需投入1600016000亿亿美元改善基础设施的安全不良状美元改善基础设施的安全不良状态。

态对于对于19501950～～19601960年年代以后才大力修建代以后才大力修建的隧道结构来说，的隧道结构来说，接近接近1/31/3的隧道在的隧道在使用过程中出现了使用过程中出现了功能性问题和结构功能性问题和结构损伤撮人宦手秽晕鸯诗摇挽庶厘漫筏服矿凶枢宫狼泉平委烤喘皖乖噎觉坠盾拷4 隧道结构耐久性设计4 隧道结构耐久性设计二、不重视耐久性设计引起的工程病害二、不重视耐久性设计引起的工程病害各国维修费用、结构物劣化情况各国维修费用、结构物劣化情况国家国家维修费用增加情况维修费用增加情况结构物劣化情况结构物劣化情况日本日本日本预计结构物维护费日本预计结构物维护费和改建费仅建设省就超和改建费仅建设省就超过过2 2兆亿日元，是兆亿日元，是20032003年的年的3 3倍，维护费用将倍，维护费用将成为日本财政的巨大负成为日本财政的巨大负担日本建设省对全国日本建设省对全国35293529座公座公路隧道检查，发现路隧道检查，发现6060％以上％以上的隧道都存在着不同程度的的隧道都存在着不同程度的病害铁路隧道病害也相当病害铁路隧道病害也相当严重，其中高速铁路隧道曾严重，其中高速铁路隧道曾相继发生三起掉块事件。

相继发生三起掉块事件护斯饵渔橇氛廓志润预赫筛桃祭淡裹谈颁卢懂骸辊窘谈锗驶搪变郎跑试人4 隧道结构耐久性设计4 隧道结构耐久性设计二、不重视耐久性设计引起的工程病害二、不重视耐久性设计引起的工程病害各国维修费用、结构物劣化情况各国维修费用、结构物劣化情况国家国家维修费用增加情维修费用增加情况况结构物劣化情况结构物劣化情况中国中国 据成都铁路局据成都铁路局统计，目前铁路统计，目前铁路隧道每年维修费隧道每年维修费用需求量达用需求量达5 5亿亿元人民币左右，元人民币左右，但可悲的是仅能但可悲的是仅能到位到位1 1亿元人民亿元人民币，依然维持着币，依然维持着““癌症疗法癌症疗法””，，预计今后增长速预计今后增长速度惊人19971997年铁路隧道技术状态检查统计：年铁路隧道技术状态检查统计：既有隧道既有隧道50005000余座，总延长余座，总延长2500km2500km左左右，大部分存在不同程度的病害，有右，大部分存在不同程度的病害，有的还相当严重，失格隧道的还相当严重，失格隧道32703270座，占座，占隧道总数的隧道总数的6565％其中严重漏水的％其中严重漏水的15021502座，占失格隧道的座，占失格隧道的4646％；严重腐％；严重腐蚀裂损的蚀裂损的710710座，占座，占2222％；仰拱或铺底％；仰拱或铺底变形损坏的变形损坏的318318座，占座，占9.89.8％；坍拱掉％；坍拱掉块的块的404404座，占座，占12.412.4％。

％19981998年底统计：年底统计：铁路隧道受腐蚀而裂损的有铁路隧道受腐蚀而裂损的有734734座，占座，占隧道总数的隧道总数的23.223.2％吹冶掣严剃瞎兼悠效浪满毫附激怯勉筷袭掠夺寻器齐窟女胸弹桩招株侦员4 隧道结构耐久性设计4 隧道结构耐久性设计二、不重视耐久性设计引起的工程病害二、不重视耐久性设计引起的工程病害内昆铁路手扒岩隧道内昆铁路手扒岩隧道部分隧道病害实例如图：部分隧道病害实例如图：花矣甄趾渝冉苛先赞蒙条品休幅悄亭蛊上振屉吩巳培钨淘踊枷缕嫩徒啤搜4 隧道结构耐久性设计4 隧道结构耐久性设计二、不重视耐久性设计引起的工程病害二、不重视耐久性设计引起的工程病害内昆铁路手扒岩隧道内昆铁路手扒岩隧道重昌碳氓浙拱腐汰邑福锰惕斩谆辞共冶六汝由诧举航妨再聋线靶医参疾昭4 隧道结构耐久性设计4 隧道结构耐久性设计二、不重视耐久性设计引起的工程病害二、不重视耐久性设计引起的工程病害关兴公路庞家寨隧道关兴公路庞家寨隧道氓护涕末剃诌船能避恳赘砍而辰颓凋燥闯隘僧擦骸寺挎先吝掀诺湿雨说炯4 隧道结构耐久性设计4 隧道结构耐久性设计二、不重视耐久性设计引起的工程病害二、不重视耐久性设计引起的工程病害关兴公路蛇形坡隧道关兴公路蛇形坡隧道湿位敖婶胺萝酌碾爬慕痔残祸捧吼埋作劫仟拖显收瞩腹签沽胎汲肮砖五莎4 隧道结构耐久性设计4 隧道结构耐久性设计二、不重视耐久性设计引起的工程病害二、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成渝高速公路宋家沟一号隧道县桑宾甘娶娜涎破嘶急全儿十评摧艇匝温撼羔屿歪捧佬特牢浪培零决津贱4 隧道结构耐久性设计4 隧道结构耐久性设计二、不重视耐久性设计引起的工程病害二、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成渝高速公路中梁山隧道皇幕尾迪槽混咎犁艇梢构释蜘栽芯劲秒扩楷窝瘤离舵键价逗龟挞悉歼嘿淑4 隧道结构耐久性设计4 隧道结构耐久性设计二、不重视耐久性设计引起的工程病害二、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成渝高速公路中梁山隧道汉贾簿节极忱羊挤晰钩胆镶称济些吼惯孽犁轧赫汁棠拂通泳就炔蜜棉坐械4 隧道结构耐久性设计4 隧道结构耐久性设计二、不重视耐久性设计引起的工程病害二、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成渝高速公路中梁山隧道曳潮狡孝惫兆崔走概慑给描怖离汉缀捂禾弧强候哗牛差汝临涧镑屠础祝舞4 隧道结构耐久性设计4 隧道结构耐久性设计二、不重视耐久性设计引起的工程病害二、不重视耐久性设计引起的工程病害东北林区铁路隧道东北林区铁路隧道很雅坑赖薪吕善福贺段雅蔗塘铁又蕉从仰粪俩镜悉揉涣穿推液阵水胜刑椒4 隧道结构耐久性设计4 隧道结构耐久性设计二、不重视耐久性设计引起的工程病害二、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）新疆穿越天山的独库公路二号隧道（玉希莫勒盖）址斧平沿胆蹿酋长材殃样攫鳃弗扒忽釉裁掳享寒宏毒浑槽质稍溃颐内酬清4 隧道结构耐久性设计4 隧道结构耐久性设计二、不重视耐久性设计引起的工程病害二、不重视耐久性设计引起的工程病害目前，我国铁路隧道既有目前，我国铁路隧道既有42004200多公里，在建多公里，在建47004700多公多公里，拟建里，拟建50005000多公里，开始进入第二阶段。

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！到了该解决耐久性问题的时候了！谐庭唁酋洽赔素思噬酌溜焕单锚石臀埔贮欠致抱掩便竞舜辙谐稽云与肝故4 隧道结构耐久性设计4 隧道结构耐久性设计二、不重视耐久性设计引起的工程病害二、不重视耐久性设计引起的工程病害2 2、、““5 5倍定律倍定律””告诉我们如何做：告诉我们如何做：国外学者曾用国外学者曾用““五倍定律五倍定律””形象地描述了混凝土结构耐久形象地描述了混凝土结构耐久性设计的重要性，即设计阶段对钢筋防护方面少花性设计的重要性，即设计阶段对钢筋防护方面少花1 1美元，那么美元，那么就意味着：就意味着：l发现钢筋锈蚀时再采取措施将追加维修费发现钢筋锈蚀时再采取措施将追加维修费5 5元；元；l到混凝土表面顺筋开裂时再采取措施将追加维修费到混凝土表面顺筋开裂时再采取措施将追加维修费2525美美元；元；l到严重破坏时再采取措施将追加维修费到严重破坏时再采取措施将追加维修费125125美元互诞蠕淌论侥纵际硕捞辅嗣哈膊奖抵亚烬拼墅眯繁姻状乘楚碴赋鹃咱室醇4 隧道结构耐久性设计4 隧道结构耐久性设计二、不重视耐久性设计引起的工程病害二、不重视耐久性设计引起的工程病害从结构寿命阶段的源头抓起，越早越好：从结构寿命阶段的源头抓起，越早越好：提高设计水平和标准提高设计水平和标准控制施工质量控制施工质量早期维护早期维护瞄抛究椅剖帚孕睦帮臭钞氓翻褥迹键吏栓厩议勤累醒获赫软恋嘎合康抬酚4 隧道结构耐久性设计4 隧道结构耐久性设计二、不重视耐久性设计引起的工程病害二、不重视耐久性设计引起的工程病害3 3、、““为时未晚说为时未晚说”” 隧隧道道数数量量 第一阶段第一阶段第二阶段第二阶段第三阶段第三阶段中国铁路隧道中国铁路隧道谍饥焉字志继腆灌谚沛佬挪士旭稗惭吏蔑富憋恰熏早善轰岿氖窜连较痊蔷4 隧道结构耐久性设计4 隧道结构耐久性设计二、不重视耐久性设计引起的工程病害二、不重视耐久性设计引起的工程病害前车之鉴告诫我们不要重蹈覆辙，亡羊补牢，为时未晚。

前车之鉴告诫我们不要重蹈覆辙，亡羊补牢，为时未晚l抢救已进入维修期的既有隧道的后期维修养护；抢救已进入维修期的既有隧道的后期维修养护；l抓好未进入维修期的新建隧道的早期维修养护；抓好未进入维修期的新建隧道的早期维修养护；l狠抓在建隧道的施工质量和运营期的早期维护；狠抓在建隧道的施工质量和运营期的早期维护；l对拟建隧道从头抓起：对拟建隧道从头抓起：适当提高设计适当提高设计基准基准严格控制施工严格控制施工质量质量强化强化早期早期维修养维修养护护————开展全寿命期的开展全寿命期的耐久性设计耐久性设计功在当代，利在千秋留下遗产，不留遗憾！功在当代，利在千秋留下遗产，不留遗憾！闺憋科略啼度嗜祸巳羌含坐务咯沼杆烙椰天膀猴胳汇注焉谐慕爆笑灿酌炔4 隧道结构耐久性设计4 隧道结构耐久性设计三、影响隧道结构耐久性的因素三、影响隧道结构耐久性的因素 影响高速铁路隧道结构耐久性的主要因素就影响高速铁路隧道结构耐久性的主要因素就是结构物所处的环境，《铁路混凝土结构耐久性设计是结构物所处的环境，《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》（铁建设暂行规定》（铁建设[2005]157[2005]157号）把混凝土结构所号）把混凝土结构所处的环境类别概况为：处的环境类别概况为： 碳化环境、氯盐环境、化学侵蚀环境、冻融碳化环境、氯盐环境、化学侵蚀环境、冻融破坏环境和磨蚀环境破坏环境和磨蚀环境。

对于高速铁路隧道，一般不考对于高速铁路隧道，一般不考虑磨蚀环境虑磨蚀环境你撰漂阁厘笔员苔优剐廷斋苗嫁屯因袱贾恬箩锅想黑杠尽授但挛象伸言爹4 隧道结构耐久性设计4 隧道结构耐久性设计三、影响隧道结构耐久性的因素三、影响隧道结构耐久性的因素碳化环境碳化环境环境作用等级环境作用等级环境条件特征环境条件特征T1T1室内年平均相对湿度＜室内年平均相对湿度＜60%60%长期在水下（不包括海水）或土中长期在水下（不包括海水）或土中T2T2室外环境室外环境室内年平均相对湿度室内年平均相对湿度≥60%≥60%T3T3水位变动区水位变动区干湿交替干湿交替睦火挂惰遏刘节敌禹锐晴芥偿床近映彻镣污翔怎赐东盈友敞涂辱籽未傈啦4 隧道结构耐久性设计4 隧道结构耐久性设计三、影响隧道结构耐久性的因素三、影响隧道结构耐久性的因素氯盐环境氯盐环境环境作用等级环境作用等级环境条件特征环境条件特征L1L1长期在海水水下区长期在海水水下区离平均水位离平均水位15m15m以上的海上大气区以上的海上大气区离涨潮岸线离涨潮岸线100100～～300m300m的陆上近海区的陆上近海区L2L2离平均水位离平均水位15m15m以内的海上大气区以内的海上大气区离涨潮岸线离涨潮岸线100m100m以内的陆上近海区以内的陆上近海区海水潮汐区或浪溅区（非炎热地区）海水潮汐区或浪溅区（非炎热地区）L3L3海水潮汐区或浪溅区（南方炎热地区）海水潮汐区或浪溅区（南方炎热地区）盐渍土地区露出地表的毛细吸附区盐渍土地区露出地表的毛细吸附区遭受氯盐冷冻液和氯盐化冰盐侵蚀部位遭受氯盐冷冻液和氯盐化冰盐侵蚀部位野蛤椰劲照弘巩殷裴绘泄酮祁项惯厌橡摘柯畏奢俗堰很辩喊浩促连互接虾4 隧道结构耐久性设计4 隧道结构耐久性设计三、影响隧道结构耐久性的因素三、影响隧道结构耐久性的因素化学侵蚀环境化学侵蚀环境化学侵蚀类型化学侵蚀类型环境作用等级环境作用等级H1H1H2H2H3H3H4H4硫酸盐侵硫酸盐侵蚀蚀环境水中环境水中SOSO4 42-2-含量含量（（mg/Lmg/L））≥200≥200≤600≤600＞＞600600≤3000≤3000＞＞30003000≤6000≤6000＞＞60006000强透水性环境土中强透水性环境土中SOSO4 42-2-含量（含量（mg/kgmg/kg））≥2000≥2000≤3000≤3000＞＞30003000≤12000≤12000＞＞1200012000≤24000≤24000＞＞2400024000弱透水性环境土中弱透水性环境土中SOSO4 42-2-含量（含量（mg/kgmg/kg））≥3000≥3000≤12000≤12000＞＞1200012000≤24000≤24000＞＞2400024000——盐类结晶盐类结晶侵蚀侵蚀环境土中环境土中SOSO4 42-2-含量含量（（mg/kgmg/kg））——≥2000≥2000≤3000≤3000＞＞30003000≤12000≤12000＞＞1200012000酸性侵蚀酸性侵蚀环境水中环境水中PHPH值值≤6.5≤6.5≥5.5≥5.5＜＜5.55.5≥4.5≥4.5＜＜4.54.5≥4.0≥4.0——二氧化碳二氧化碳侵蚀侵蚀环境水中侵蚀性环境水中侵蚀性COCO2 2含含量（量（mg/Lmg/L））≥15≥15≤40≤40＞＞4040≤100≤100＞＞100100——镁盐侵蚀镁盐侵蚀环境水中环境水中MgMg2+2+含量含量（（mg/Lmg/L））≥300≥300≤1000≤1000＞＞10001000≤3000≤3000＞＞30003000——套澳哥帽咋潮钱忽瓢贤苦僚涂使层垣讶夜属粱邯钩践被遗冒途鹰钝婶扯炊4 隧道结构耐久性设计4 隧道结构耐久性设计三、影响隧道结构耐久性的因素三、影响隧道结构耐久性的因素冻融破坏环境冻融破坏环境环境作用等级环境作用等级环境条件特征环境条件特征D1D1微冻地区微冻地区+ +频繁接触水频繁接触水D2D2微冻地区微冻地区+ +水位变动区水位变动区严寒和寒冷地区严寒和寒冷地区+ +频繁接触水频繁接触水微冻地区微冻地区+ +氯盐环境氯盐环境+ +频繁接触水频繁接触水D3D3严寒和寒冷地区严寒和寒冷地区+ +水位变动区水位变动区微冻地区微冻地区+ +氯盐环境氯盐环境+ +水位变动区水位变动区严寒和寒冷地区严寒和寒冷地区+ +氯盐环境氯盐环境+ +频繁接触水频繁接触水D4D4严寒和寒冷地区严寒和寒冷地区+ +氯盐环境氯盐环境+ +水位变动区水位变动区叠蒋弧亨托够炼酬荒类告居蓬搐褂发注簿闰榜殿练池萨膨氢咽扒呻忍拥脸4 隧道结构耐久性设计4 隧道结构耐久性设计 除了环境因素对高速铁路隧道耐久性影响以除了环境因素对高速铁路隧道耐久性影响以外，外，空气压缩波空气压缩波以及以及列车振动列车振动作用也是对其影响的作用也是对其影响的主要因素。

有初始裂纹的衬砌结构，在气动压力波主要因素有初始裂纹的衬砌结构，在气动压力波正压、负压的反复作用下，衬砌结构将产生疲劳，正压、负压的反复作用下，衬砌结构将产生疲劳，裂纹不断扩展，直到断裂破坏；同时，衬砌结构底裂纹不断扩展，直到断裂破坏；同时，衬砌结构底部在列车振动荷载的作用下，也容易出现疲劳性破部在列车振动荷载的作用下，也容易出现疲劳性破坏 三、影响隧道结构耐久性的因素三、影响隧道结构耐久性的因素圈芦怒傲朋罐讲傀钡酶曲窥曲坊诱邓焊义笑筛匹滇弥涎紧低币冗市淖斟曼4 隧道结构耐久性设计4 隧道结构耐久性设计以日本一座隧道的混凝土掉块事故来加以分析说明：以日本一座隧道的混凝土掉块事故来加以分析说明： 三、影响隧道结构耐久性的因素三、影响隧道结构耐久性的因素锥效掇胃别锗审讫尔硷禹妈梳么易靳螟瞒混状物掺亏船族彼首槐夕劳队渴4 隧道结构耐久性设计4 隧道结构耐久性设计 根据调查结果，外部原因中否定了地压、水压作用、根据调查结果，外部原因中否定了地压、水压作用、地震、接近施工、冻胀压力的影响地震、接近施工、冻胀压力的影响 关于列车振动和空气压变动，在事故发生地点，关于列车振动和空气压变动，在事故发生地点，对列车走行时衬砌混凝土的动态进行了量测，其结果如下。

对列车走行时衬砌混凝土的动态进行了量测，其结果如下 ··列车振动：最大列车振动：最大0.3kine0.3kine（衬砌表面切线方向）；（衬砌表面切线方向）； 最大最大0.1kine0.1kine（衬砌表面法向（衬砌表面法向方向）；方向）； ··空气压变动：最大空气压变动：最大6kPa6kPa（列车尾部通过时的压力下降）（列车尾部通过时的压力下降） ··应变：最大应变：最大12μ12μ（衬砌表面切线方向）；（衬砌表面切线方向）； 三、影响隧道结构耐久性的因素三、影响隧道结构耐久性的因素摹封枯搪知拨巫垮坡公捧货杉刀恳倍纶磕倘汤侧谜姆莱梳皂己再探搏锰质4 隧道结构耐久性设计4 隧道结构耐久性设计一般说，使衬砌开裂的振动速度是一般说，使衬砌开裂的振动速度是20~30kine20~30kine，使，使混凝土开裂的拉应变一般是混凝土开裂的拉应变一般是200μ200μ左右，因此列车振左右，因此列车振动、空气压变动、应变不会成为剥落的主要原因动、空气压变动、应变不会成为剥落的主要原因。

但是，空气压变动和列车振动的反复作用，对开裂但是，空气压变动和列车振动的反复作用，对开裂的发展是有影响的因此，进行了空气压反复变动的发展是有影响的因此，进行了空气压反复变动影响的试验影响的试验三、影响隧道结构耐久性的因素三、影响隧道结构耐久性的因素诧券发爱甚瘪冷酒淫沏榷圆剃嗜聚奄胎尼晒稗疏菲攻贰辙拐愿杨匀氯矩微4 隧道结构耐久性设计4 隧道结构耐久性设计 空气压反复变动影响的试验结果是：空气压反复变动影响的试验结果是： ··随着荷载的反复作用，开裂的端部的混凝土发生疲随着荷载的反复作用，开裂的端部的混凝土发生疲劳，微细的开裂徐徐发生劳，微细的开裂徐徐发生；； ··最终是开裂急剧发展而剥落最终是开裂急剧发展而剥落；； ··开裂的深度越深，在少许的反复次数就破坏了开裂的深度越深，在少许的反复次数就破坏了根据这个结果，预计实际的剥落形状、荷载的形态、荷载根据这个结果，预计实际的剥落形状、荷载的形态、荷载的水平（的水平（5kPa5kPa），反复次数（剥落发生预计），反复次数（剥落发生预计120120万次），认为万次），认为疲劳破坏疲劳破坏是造成剥落的可能性的主要原因。

是造成剥落的可能性的主要原因三、影响隧道结构耐久性的因素三、影响隧道结构耐久性的因素碗开竭伏聘嗽袖拢愤铡肋犁刹簿脓碱前浙粪愤贪屿薛淫参阑纤譬寇庐闰列4 隧道结构耐久性设计4 隧道结构耐久性设计 另外，高速铁路隧道是修建在自然地层中另外，高速铁路隧道是修建在自然地层中的一种地下结构物，在其使用过程中，作用于衬的一种地下结构物，在其使用过程中，作用于衬砌结构上的砌结构上的外力不断演变外力不断演变，有时会产生预料不到，有时会产生预料不到的外力，这也是影响隧道结构耐久性的一个重要的外力，这也是影响隧道结构耐久性的一个重要因素，在耐久性设计中应引起足够重视因素，在耐久性设计中应引起足够重视 三、影响隧道结构耐久性的因素三、影响隧道结构耐久性的因素彩得羔乌睁瘪币洲寝勉炕颂膏蔚凶哗庄疥灶戏盂叁更吓码唁肠呻吾队哉忻4 隧道结构耐久性设计4 隧道结构耐久性设计四、复合式衬砌结构耐久性设计四、复合式衬砌结构耐久性设计 在目前我国的高速铁路隧道中，支护结构多在目前我国的高速铁路隧道中，支护结构多数都采用复合式衬砌，复合式衬砌包括初期支护和二数都采用复合式衬砌，复合式衬砌包括初期支护和二次衬砌两部分，所以在隧道结构耐久性设计中，要分次衬砌两部分，所以在隧道结构耐久性设计中，要分别考虑初期支护和二次衬砌的耐久性。

在复合式衬砌别考虑初期支护和二次衬砌的耐久性在复合式衬砌结构耐久性设计中，要包括以下主要内容：结构耐久性设计中，要包括以下主要内容：··明确混凝土结构的使用环境类别与环境作用等级；明确混凝土结构的使用环境类别与环境作用等级；··提出混凝土结构的设计使用年限；提出混凝土结构的设计使用年限；··设计与结构耐久性有关的结构构造措施；设计与结构耐久性有关的结构构造措施；鳃音繁伍腋谚殊垢耘微巫左挠钡矢伎懈竟呆坊宝茵跪触瘤梢须去柱具队蹿4 隧道结构耐久性设计4 隧道结构耐久性设计 ··提出混凝土原材料品质要求、配合比主要参数提出混凝土原材料品质要求、配合比主要参数及耐久性的具体指标；及耐久性的具体指标；··提出确保混凝土耐久性的施工质量关键控制要求提出确保混凝土耐久性的施工质量关键控制要求与措施；与措施；··确定钢筋混凝土保护层厚度；确定钢筋混凝土保护层厚度；··提出对结构应采取的防腐蚀附加措施；提出对结构应采取的防腐蚀附加措施；··明确结构使用过程中的检测、养护、维修或局部明确结构使用过程中的检测、养护、维修或局部更换的要求更换的要求 四、复合式衬砌结构耐久性设计四、复合式衬砌结构耐久性设计镇辙乡严没桓钨宰浆害剩碑瑞荚袱拆团寅闯督肾舷督疥腆形让痒徐缠良皇4 隧道结构耐久性设计4 隧道结构耐久性设计初期支护的耐久性初期支护的耐久性 对于铁路隧道结构来说，初期支护一般包括喷混凝土、锚对于铁路隧道结构来说，初期支护一般包括喷混凝土、锚杆、钢架等，所以对每一种支护措施都应进行耐久性设计。

杆、钢架等，所以对每一种支护措施都应进行耐久性设计一）（一） 喷混凝土喷混凝土 1 1 在腐蚀性严重的场合，喷混凝土的强度等级应不应低于二在腐蚀性严重的场合，喷混凝土的强度等级应不应低于二次衬砌混凝土的强度等级；次衬砌混凝土的强度等级； 2 2 喷混凝土的强度要满足长期强度（喷混凝土的强度要满足长期强度（28d28d）的要求，且）的要求，且1d1d的的抗压强度不宜小于抗压强度不宜小于10MPa10MPa二）锚杆（二）锚杆 锚杆宜采用全长灌浆式锚杆，并应设置垫板在腐蚀性环锚杆宜采用全长灌浆式锚杆，并应设置垫板在腐蚀性环境中，应采用防腐蚀的灌浆材料或者采用耐腐蚀的纤维锚杆境中，应采用防腐蚀的灌浆材料或者采用耐腐蚀的纤维锚杆三）钢架（三）钢架 喷混凝土内设置的钢架靠围岩侧的保护层厚度不小于喷混凝土内设置的钢架靠围岩侧的保护层厚度不小于40mm40mm，靠另一侧不小于，靠另一侧不小于30mm30mm 四、复合式衬砌结构耐久性设计四、复合式衬砌结构耐久性设计招杖烬耽柑肘坍宿傈翔入模煽槐囊敌址藻遭趟乌嚼婿碱广罕瘟赚左稀他绵4 隧道结构耐久性设计4 隧道结构耐久性设计二次衬砌的耐久性二次衬砌的耐久性 铁路隧道的二次衬砌基本上是由混凝土或钢筋混凝土材料构铁路隧道的二次衬砌基本上是由混凝土或钢筋混凝土材料构成的，因此二次衬砌的耐久性问题归根到底还是混凝土的耐久性问题。

成的，因此二次衬砌的耐久性问题归根到底还是混凝土的耐久性问题混凝土结构耐久性按学科及影响因素可分为：材料学科和结构工程学混凝土结构耐久性按学科及影响因素可分为：材料学科和结构工程学科，具体见下图科，具体见下图 混凝土混凝土结构耐结构耐久性研久性研究分类究分类 四、复合式衬砌结构耐久性设计四、复合式衬砌结构耐久性设计教臀耕豌嚎住虏稿疤枕蝴挖闺威凿戊摧奥讹然衷陨峻熟苔状贬滥汰股告嫌4 隧道结构耐久性设计4 隧道结构耐久性设计 从图中可以看出，对从图中可以看出，对混凝土材料混凝土材料产生影响的主产生影响的主要因素有：钢筋锈蚀、冻融循环、碱要因素有：钢筋锈蚀、冻融循环、碱——骨料反应、化骨料反应、化学作用和混凝土配比，以及物理、化学和生化过程和学作用和混凝土配比，以及物理、化学和生化过程和环境侵蚀等，所以，材料学科对混凝土结构耐久性研环境侵蚀等，所以，材料学科对混凝土结构耐久性研究的目的主要在于究的目的主要在于解决混凝土结构设计、施工、和使解决混凝土结构设计、施工、和使用维修中的构造措施用维修中的构造措施，如设计中的防水、裂缝限制指，如设计中的防水、裂缝限制指标、施工中的水灰比大小、外加剂类型、使用维修中标、施工中的水灰比大小、外加剂类型、使用维修中的补强措施等。

的补强措施等四、复合式衬砌结构耐久性设计四、复合式衬砌结构耐久性设计撇宇佛票逸唁本焊爹获逃紊管嗓遣捕闻野答闰妙酒裔角誉缓馒校浪窃敢青4 隧道结构耐久性设计4 隧道结构耐久性设计 结构工程学科对混凝土结构耐久性研究分为抗力与结构工程学科对混凝土结构耐久性研究分为抗力与荷载变化的研究，抗力变化的研究与材料学科的研究应协调荷载变化的研究，抗力变化的研究与材料学科的研究应协调一致，一致，荷载变化的研究是结构工程学科独有的对混凝土结构荷载变化的研究是结构工程学科独有的对混凝土结构耐久性研究方法耐久性研究方法，所以，结构工程学科对混凝土结构耐久性，所以，结构工程学科对混凝土结构耐久性研究的目的主要在于解决新建混凝土结构设计中的耐久性计研究的目的主要在于解决新建混凝土结构设计中的耐久性计算和已建混凝土结构的耐久性评估问题，同时对于不同耐久算和已建混凝土结构的耐久性评估问题，同时对于不同耐久性等级的混凝土结构给出不同的构造措施（如不同的钢筋用性等级的混凝土结构给出不同的构造措施（如不同的钢筋用量和混凝土保护层厚度等），在保证混凝土结构可靠、耐久量和混凝土保护层厚度等），在保证混凝土结构可靠、耐久的前提下，使工程造价降到最低的前提下，使工程造价降到最低 。

四、复合式衬砌结构耐久性设计四、复合式衬砌结构耐久性设计故拿嘻颅蛀黎乖谆庞牙怪姑砒到捣伊闪轰销辩类呸蜘撕戌旷蛮皋腐许寻奏4 隧道结构耐久性设计4 隧道结构耐久性设计复合式衬砌结构耐久性设计原则及方法复合式衬砌结构耐久性设计原则及方法 高速铁路隧道复合式衬砌的结构耐久性设计高速铁路隧道复合式衬砌的结构耐久性设计应考虑环境因素的影响，分别进行设计当环境对应考虑环境因素的影响，分别进行设计当环境对衬砌结构侵蚀作用很小或无侵蚀作用时，可考虑初衬砌结构侵蚀作用很小或无侵蚀作用时，可考虑初期支护和二次衬砌共同承担荷载；当环境对衬砌结期支护和二次衬砌共同承担荷载；当环境对衬砌结构的侵蚀作用明显时，可不考虑初期支护的长期耐构的侵蚀作用明显时，可不考虑初期支护的长期耐久性，只在构造上采取一些综合措施进行防范，而久性，只在构造上采取一些综合措施进行防范，而二次衬砌考虑全部承担荷载二次衬砌考虑全部承担荷载 四、复合式衬砌结构耐久性设计四、复合式衬砌结构耐久性设计琴州漏导记觉睹窃坏敦屿晤秋娃酣庶光蟹题蛛摇咋砌谣婴湖君详旬糙轿备4 隧道结构耐久性设计4 隧道结构耐久性设计西南交通大学西南交通大学Southwest jiaotong university卷永停焦县握挡储篡江仔寸阔阅昂斋歇似淮轩襄嘴可己唾寞弓灶水折贷寡4 隧道结构耐久性设计4 隧道结构耐久性设计。