1.孙均.海洋环境下跨江越海隧道工程耐久性问题研究.pptVIP

*;内容概要; 上世纪80年代中后期，美国对沿其 西海岸千余座大中型预应力砼桥梁和 钢桩桩基（其中的绝大多数都是在二 次大战后兴建的）受海洋气候环境下 ，结构受腐蚀情况的调查。;*;*;*;③ 高水头海水水压长年累月的持续作用； ④ 隧道衬砌结构在复杂受力状态和多重有害环境因素作用等恶劣条件下、长年持续工作； ⑤ 因洞内外环境的限制和施工中的困难条件，使保证材料品质和施工质量的难度加大； ⑥ 深水下海底隧道建设和运行环境恶劣并更为复杂多变，材料和结构的耐久性问题将愈益突出。;*;*;*;*;*;? 外部因素： 侵蚀性环境因素，如车辆尾气排放中高浓度CO2、CO 以及海水和海洋大气中高浓度氯离子Cl▔等。 在所有因素中，如建筑材料不良、设计和施工质量不佳，有可能通过优化将这些不利影响消除或降至最低；但混凝土内部气泡和毛细管孔隙等的客观存在，将会为环境中的二氧化碳、氯离子等有害物质进入混凝土内部提供通道，使结构耐久性损伤随时间而逐渐加剧。;;? 衬砌结构外侧： 虽然二次衬砌和初期支护之间有防水薄膜起一定的防水作用，但由于施工不良（易造成防水薄膜小的裂隙，防水膜局部接头处的质量缺陷，固定防水薄膜的结合钉或胶结材料处缝隙的存在等等）、防水材料质量欠佳等原因，高压海水很容易通过裂隙到达衬砌结构外表面。海水中高浓度氯离子对结构的侵蚀作用是其主要因素。;（2）隧道衬砌结构耐久性损伤机理 在上述内、外因素的共同作用下，衬砌结构会产生钢筋锈蚀、混凝土强度降低、表面损伤（裂缝、剩落、掉块等）等劣化现象。其中，钢筋锈蚀是引起结构耐久性损伤的主要原因。钢筋锈蚀可以从两方面危及结构的耐久性能：一是锈蚀使钢筋本身有效截面积减小，强度降低；另一方面，钢筋锈蚀以后，其产生铁锈的体积是相应钢筋体积的2～4倍（锈胀），会导致保护层胀裂，从而使混凝土有效截面产生损伤、钢筋和混凝土间的黏结力下降。钢筋强度降低、混凝土结构截面损伤、以及钢筋与混凝土间黏结力的下降的共同作用结果，使截面承载能力下降，结构的耐久性能损伤。隧道衬???结构耐久性损伤机理如下图所示。 ; 衬砌结构内、外两侧影响耐久性主要因素不同，钢筋产生锈蚀的机理也不同。;*;*;*;*;*;*; 杂散电流(俗称“迷流”)的防护历来是地铁建设 工程中的重大课题。杂散电流一旦大量泄露 ，不但会对周围地下公共环境造成严重污染，而 且还会对隧道衬砌结构产生腐蚀，对工程结构 造成严重威胁。 杂散电流腐蚀一般具体有以下特点：(1)材料锈蚀加剧；(2)锈蚀较为集中于某些位置：(3)有防腐层存在时，锈蚀往往发生在防腐层有缺陷处。 ; 杂散电流对衬砌结构中钢筋的锈蚀在本质上 是电化学腐蚀。在杂散电流作用下，混凝土各部 位的电位发生不同幅度的变化，阳极部位电位趋 向负值，阴极部位趋向正值。当外加电位超过临 界值时，钢筋的钝化膜遭到破坏，开始发生钢筋 锈蚀。钢筋表面存在氧和水气，满足腐蚀电池电 解液的要求，于是混凝土中的钢筋腐蚀形成了一 个电化学过程。 ;① 杂散电流对地铁衬砌结构腐蚀的危害 ; 防止杂散电流腐蚀及其危害的措施是目前国内 外相关人士一直致力研究的课题。如何将杂散电流 腐蚀降到最低程度，首先应有严格、完善的防 护杂散电流的设计，并按照规范和标准进行施工， 以期防患于未然。这当然是必不可少的先期防护措 施，即采用“源控制”的办法仍是电腐蚀治理的根本措施。 ;源控制法：提高机车牵引电压，合理设置变电所，回流走行轨降阻，增大轨道对隧道衬砌结构的过渡电阻。 排流法：设计中应考虑设置合理有效的排流网装置，将回流轨中向地下泄漏的电流引回牵引变电所的负极。 加掺合料：磨细矿渣和粉煤灰对地铁杂散电流腐蚀有明显的抑制作用。 ;*;（2）分析结果 取原始海水和浸泡土样后（水土比1:5，浸泡一周）海水分析结果如下表所示：;（3）该次试验得出了以下几项成果，其与工程周近的海水相比，隧道衬砌外表面处作用的地下水在物化组分上已经有了一些变化，需在耐久性设计时关注其不同于外海海水其有害物质组分上的变化； ①除Mg2+含量减少外，其余组分含量都有较大增加。 经过土样浸泡后的海水有害离子含量总体呈增加趋 势，对衬砌结构的侵蚀作用会加强，应当引起注意；; ② Cl-是影响结构耐久寿命的关键组分。经过土样浸泡后其含量有所增加，产生不利于结构耐久性的变化。为此，对围岩土样Cl-含量需再作进一步分析； ③ 饱和土样中的Cl-含量为 2302.1（mg/L）； ④ 海水浸泡土样前后，其Cl-含量变化为 957.15 （mg/L） 2301.1(mg/L)。 海水在围岩渗透过程中，携带了围岩中部分Cl-，导致氯离子含量增