侵蚀性地下水环境的公路隧道结构设计对策.pdf

公路隧道 2012年第 1期(总第77期) 侵蚀性地下水环境的公路隧道结构设计对策 易震宇 (湖南省交通规划勘察设计院 长沙 410011) 摘 要 探讨在侵蚀性地下水环境下公路隧道混凝土结构的腐蚀机理，并从公路隧道衬砌结构、防水系统特点着 手，研究了如何通过设计适当选材 ，保证施工质量，防止或减轻侵蚀性地下水对隧道工程结构的影响。 关键词 公路隧道 侵蚀性 地下水 腐蚀 对策 为满足可持续发展的需要，混凝土结构的耐久 发现，侵蚀性地下水影响混凝土耐久性的化学反应 性越来越受到重视 ，相对隧道_T程而言，防止侵蚀性 主要有 以下几种类型(表 1)。 地下水对隧道工程的腐蚀就成为研究的重点。勘察 侵蚀性地下水对隧道结构混凝土的腐蚀程度可 阶段，地下水水质及其对混凝土的侵蚀性是隧道T 划为：强、中、弱、无 4级。一般从概念上可理解为： 程地质和水文地质重点调查和分析的内容；设计阶 在强腐蚀条件下，混凝土腐蚀速度较快，结构必须采 段，在侵蚀性地下水区域如何通过针对性设计、施工 取表面隔离性防护，防止地下水与结构直接接触 ；在 控制来减轻侵蚀性地下水腐蚀给隧道_I二程带来的负 此条件下，宜对改用其他腐蚀性小的材料或者采用 面影响。这些为隧道1二程技术人员研究的重点。 相应的耐腐蚀性混凝土材料改性。在中等腐蚀条件 下，混凝土有一定的腐蚀 ，有时可采用提高构件 自身 1 侵蚀性地下水对隧道工程的腐蚀 质量(如混凝土提高密实性，钢筋加厚混凝土保护 机理和程度划分 层)，或采用简单的表面防护。在弱腐蚀条件下，混 凝土腐蚀较慢，但还需采取一些措施，一般采用提高 隧道区域侵蚀性地下水对混凝土损坏的原因， 自身质量即可。无腐蚀条件下，混凝土腐蚀很缓慢 系 由于混凝土材料中的某些成分被水所溶蚀 ；而某 或无明显腐蚀痕迹，构配件可以不采取针对的防护 些成分与水中酸、碱、盐起化学作用，生成有害物质， 措施 。 使结构耐久性大大降低，从而造成巨大工程隐患。 环境水的侵蚀性是决定隧道抗腐蚀措施 的关 侵蚀性地下水对混凝土的侵蚀作用是一项复杂 键，腐蚀性等级主要偏重于T程实际，除化学腐蚀 的物理化学反应过程，水中含有侵蚀性物质种类不 外，还结合作用部位可能出现的干湿交替、结晶腐蚀 同，对水泥、石料侵蚀的性质也各不相同。相关研究 等不利因素综合确定。 表 1 侵蚀性地下水影响隧道混凝土耐久性化学反应的主要类型 类 型 反应机理 破坏特征 S() ·nHzO+Ca(HO)e~-CaS()4·2H2()+x()H +YH2O 1．混凝土表面产生不规则裂纹 ，由表及 3CaSO4 ·2HzO+ 3CaO ·AlzO3-6H2()+ 19HzO--~3CaO ·AlzOa ·3CaS()4 里 ； 硫酸盐侵蚀 ·31HzO 2．芒硝结晶沉淀的膨胀 ，混凝土表面会 生成的水化硫铝酸三钙含有大量结晶水，体积膨胀