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行业动态

海底盾构隧道典型的管片接头侵蚀劣化研究
发布时间:2022年06月01日

目前,国内外学者对氯离子侵蚀管片接头的研 究较少,工藤泉 [6] 以东京湾越湾公路盾构隧道为 背景进行了盾构隧道接头耐久性防腐实验,以探明 螺栓表面处理后的耐腐蚀性能。试验中设置了三种 螺栓:①普通螺栓;②普通钢螺栓施加锌粉酪酸保 护膜;③普通钢螺栓施加氟化乙烯树脂涂层。并对 以上三种螺栓进行了 90 天的盐水喷雾试验,结果 发现②、③两种螺栓未发生材质变化、具有耐腐蚀 性,根据试验腐蚀量计算得到②、③两种螺栓在不 同环境下的耐腐蚀暴露时间(见表 1),相当于在重工业地区具有 30~50 年的防腐蚀能力。

表 1  不同环境下螺栓的耐腐蚀暴露时间

 

杨林德等 [7] 通过理论分析,在 Matlab 环境下 编程分析管片开裂和接缝渗漏对管片混凝土内氯离 子侵蚀运移的影响,通过多参数分析和数据拟合得 到了钢筋起锈时间与保护层厚度、裂缝深度的关系, 得出了管片开裂和接头渗漏对管片钢筋锈蚀的加速 促进作用。

王永东 [8] 将海底隧道全寿命氯离子侵蚀周期 划分为三个阶段:氯离子扩散阶段、钢筋锈蚀阶段 (自由膨胀、膨胀应力产生、混凝土开裂)及保护 层开裂阶段;进一步分析了海底隧道的耐久性,推 导得到了海底隧道耐久性寿命预测模型,并与 DuraCrete 模型进行了比较,所得结果见表 2。结果显 示:预测模型结果与 DuraCrete 模型相近,为今后 海底隧道寿命预测及可靠度分析提供了参考。

表 2  DuraCrete 模型与预测模型的结果比较

 

分析上述研究可以发现,现有成果均未考虑 海底隧道所处环境中海水压力渗透作用的影响(见 图 1)。海水作为腐蚀离子侵蚀运移的载体,使得 全寿命周期内管片混凝土处于压力水头作用下的 缓慢渗流状态,管片混凝土从外至内渐进性地从 “非饱和状态”向“饱和状态”演变(时间效应); 此外,管片接头的接缝面处于双向渗透侵蚀状态, 为海底隧道结构的薄弱环节及优先劣化位置,其 全寿命周期内的侵蚀劣化性能对整个海底盾构隧 道衬砌结构的长期安全性能评价、维修养护及长 期安全性能影响显著。为此,笔者拟引入服役时 间因素,建立可考虑海水压力渗透与侵蚀环境影 响的管片接头全寿命侵蚀劣化分析模型,分析其 全寿命劣化性能。

图 1 海底盾构隧道管片结构的工作环境示意图


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