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行业动态

水下隧道衬砌结构服役安全及其保障对策思考
发布时间:2022年05月29日

随着经济社会的快速发展、互联互通需求的剧 增,人类跨越江河湖海等水域阻隔的现实需求逐步 增多,目前,解决水域交通阻隔问题的主要手段有 轮渡、桥梁、水下隧道等三种 [1~4]。人类跨越水 域交通阻隔的方式已经由轮渡方式逐步向“遇水 架桥”式陆面跨越为主导、“水下隧道”地下联通 方式兴盛的大方向发展。我国在近期以及今后相 当长的一段时期内都将处于水下隧道建设的高速 发展期 [5,6]。

然而,在修建水下隧道的同时,施工、运营阶 段水下隧道结构开裂和破损现象时有发生,给水下 隧道衬砌结构的长期安全服役带来巨大的挑战。如 施工期间的瑞士 Sorrenberg 内燃气隧道,广州地铁 1 号线、2 号线部分区间,上海地铁 7 号线、9 号线, 武汉长江隧道等均出现过结构开裂及渗水现象 [7]。 施工期劣损及运营期的不良养护,极易进一步引发 钢筋锈蚀,混凝土腐蚀、剥落、掉块等不同程度的 病害,降低结构的承载安全性,增加工程的维修和 养护成本。如迪拜的 Shindagha 海底隧道在建成 10 年后进行维修,维修费用高达建造费用的 2 倍。类 似工程案例还有:日本近 70 % 的隧道发生衬砌裂 损病害,伦敦北线地铁盾构隧道管片被硫酸侵蚀后 有开裂现象,运营不足 20 年的香港地铁部分区间 及上海打浦路越江隧道的钢筋及连接件锈蚀问题, 台湾高雄港过港海底隧道在运营 20 年后出现结构 裂损、渗漏水、钢板锈蚀等问题,日本青函海底隧 道在运营 10 年后出现严重的渗漏和腐蚀现象,厦 门海底隧道的钢筋及初期支护锈蚀等 [8~10]。通常 而言,水下隧道存在的种种病害,均与水下隧道工 程周边环境及复杂的服役环境密切相关,如图 1、 图 2 所示。

图 1 运营隧道复杂的服役环境

 

 

图 2 水下隧道工程周边环境示意图

 

 

我国目前正处于水下隧道建设的高峰期,在如 此大量、快速的建设背景下,如何保障重大水下隧 道结构在设计、施工、运营、维修养护等全寿命周 期内乃至长寿命使用条件下安全服役,已成为广大 科技工作者面临的严峻挑战和重大课题。