胶州湾海底隧道衬砌混凝土的环境条件与耐久性PPT.pptVIP

胶州湾海底隧道衬砌混凝土的环境条件与耐久性 作者：赵铁军 等 报告人：姜福香 青岛理工大学 2007.11.7 主要内容 1、前言 2、混凝土结构耐久性现状 3、胶州湾海底隧道环境条件分析 4、海底隧道衬砌结构耐久性综合保障措施 5、结束语 1、前言 ? 海底隧道被公认为跨海峡交通的首选方式； 国外近百年来已建海底隧道超过百座，我国起步较晚，但发展势头很快。 厦门翔安海底隧道—大陆首条开工的海底隧道 2005年5月开工，原预计2010年建成（全长8.695km，海域段长度5.948km），总投资35亿元。 2006年11月开工，原预计2009年底建成（全长6.17km，海域段3.95km，陆域段2.22km，另有引线段1.7km ），总投资31.8亿元，设计服役寿命为100 a 。 青岛胶州湾海底隧道—预计大陆首条建成的海底隧道 国内调查资料： （1）我国钢筋混凝土工业建筑平均寿命约25-30年,处于严酷环境下的建筑物使用寿命仅15~20年，海洋工程的破坏情况则更为严重。 （2）交通部23万座桥梁有5000座危桥；海港码头等结构使用7~25年，大部分钢筋混凝土已严重锈蚀破坏，不少建筑物经5~10年即需大修，一般寿命不足30年。 （3）我国因腐蚀造成直接经济损失为6000亿元/年，其中钢筋混凝土腐蚀损失为1000亿元/年。 （4）专家预计，我国不久将出现混凝土结构的维修高潮，每年所需的维修费用可能高达数千亿元。 隧道工程耐久性现状： （1）由于设计缺陷和混凝土强度等级过低，隧道衬砌的裂损、腐蚀和渗漏现象非常普遍。 （2）据统计，我国1998年铁路隧道结构受腐蚀裂损的共有734座，占隧道总数的13.2%。1990-1997年铁道部隧道修补费用达到了3.556亿元左右。 （3）耗巨资建成的日本青函海底隧道，刚刚开通10年，衬砌混凝土结构渗漏和腐蚀就已十分严重，日本政府每年需投入巨资对隧道进行维护和修补。 硫酸盐侵蚀 美国某桥梁 青岛北海船厂码头混凝土破坏情况---现奥运帆船基地 某立交桥桥墩柱 北京艺术馆横梁 某滨海桥梁 某滨海桥梁 ? 钢筋锈蚀 氯离子引起 水 氧 近海环境、除冰盐环境，氯离子侵入 海砂、防冻盐用于混凝土，氯离子拌入 碳化引起 二氧化碳 水 氧 冻融破坏 饱和水 混凝土损伤剥落 促进钢筋锈蚀 硫酸盐、碳酸、软水侵蚀 碱—骨料反应 水 3、胶州湾海底隧道环境条件分析 混凝土结构性能劣化原因 海边建筑物 海洋气候区 浪溅区 潮汐区 水下区 风夹带盐雾 高潮 低潮 海床 氯离子环境 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1112 飞溅 浪尖 浪谷 浪溅区 上水位区 中水位区 下水位区 水下部分 偶尔被海水溅湿的区域，如系船柱、使用海水的消防栓 冷/温 寒、温带的回水区域 湿热和干热 湿、干热的回水区域 冷/温 湿热和干热 2 3 6 冷/温 湿热 3 4 9 12 干热 钢筋混凝土在不同海水环境下腐蚀破坏程度(等级) 深（多） 浅（少） 冷------温------热 严重 严重 国家的位置 城市的位置 建筑物周围环境 建筑物的形状尺寸 全球气候 区域气候 当地气候 表面气候 大气中氯离子浓度：与具体地形、地貌、风向、风速等多种因素有关。 胶州湾海底隧道位于青岛的市南区团岛和黄岛区薛家岛的窟窿山之间，隧道两端洞口所在团岛及窟窿山陆域狭长，周围环绕大面积海域。对于该隧道两端洞口，除考虑距海边的最小距离外，还应考虑洞口周围三面环水所造成的叠加影响。 海底隧道中Cl-来源： ? 渗漏水; ? 进入隧道的盐雾; ? 车辆高速通过隧道时，带入含Cl-的粉尘、水汽等； ? 通风系统的风井靠近海岸，进风中含有Cl- 。 总之，海底隧道中将有较高浓度的Cl-。 冻融环境 我国不同地区温度、湿度情况： 3城市不同时期的月平均温度 月份 温度（℃） 可以看出： ? 青岛近100 a月平均温度有上升趋势，尤以1～7月份显著，平均上升2 ℃； ? 近年的月平均最低气温为－4.5 ℃，极端最低气温为－16.9 ℃； ? 日最低气温低于－5℃的天数，累计年平均为28d，最多58d，每年约有90d最低气温低于0 ℃。 所以，隧道口附近混凝土的冻融循环破坏不容忽视。 3城市不同时期的月平均湿度 月份 相对湿度 (%) 干湿交替与碳化环境 ? 青岛月平均相对湿度为62%～86%，是混凝土碳化发展最快的湿度区间 在正常通车和排风条件下，隧道中或洞口处的CO