第1章　绪论

1.1　目的意义

滨海地铁高耐久性地下结构关键技术研究以深圳市地铁11号线作为工程背景。

深圳市地铁11号线线路起于深南大道北侧福田枢纽，沿深南大道→穿1号线竹子林车辆段→白石路→穿欢乐海岸地块→白石四道→穿沙河高尔夫球场、深圳湾海域→海德三道→穿文心公园→桂庙路→经过前海中心片区→海景路→穿海滨广场→创业路→宝源路→深圳机场T3新航站区→规划T4航站区→宝安大道→穿沙埔围村→朗碧路，终于碧头站。线路起点预留了向东延伸的条件，终点预留了向北延伸至东莞与东莞轨道交通接驳换乘的条件。

线路总长51.9km，其中地下线长39.4km，占线路总长的75.9%；高架线长11.1km，占线路总长的21.4%，含两段高架线路，分别位于碧海湾站—机场站之间（宝源路段），长约4.2km，以及福永站—后亭站之间（宝安大道段），长约6.9km；过渡段长1.4km，占线路总长的2.7%。

全线共设18座车站，其中地下站14座，高架站4座，换乘站10座。

深圳地铁11号线线路多处穿越填海区、河流、受工业污染的土壤环境；填海区地表海水较发育，与地下水具有较强的水力联系。沿线已有的33个工点水质分析报告显示，水中Cl-浓度5000mg/L以上的有17个工点，水中SO2-4浓度1000mg/L以上的有11个工点，水中侵蚀性CO2浓度30mg/L以上的有7个工点，其中有不少于5个工点有两种或三种较严重的腐蚀介质同时存在。

工程设计时，《混凝土结构耐久性设计规范》（GB/T 50476—2008）、《铁路混凝土结构耐久性设计规范》（TB 10005—2010）已经颁布实施。两本规范针对耐久性设计的主要措施是提高混凝土强度等级、限制最大水胶比和加大混凝土保护层厚度。环境作用等级决定设计应采用的措施。我国现阶段对两种或两种以上腐蚀介质同时存在的环境作用尚无深入的研究成果和成功的工程经验，两本规范对于多种介质同时存在时的设计规定不够全面，也不够具体。

设计单位在使用两本规范时对“干湿交替环境”和“薄壁混凝土结构”的定义存在较大疑惑。

地铁地下结构的“干湿交替环境”是指地下车站、隧道外表面接触含盐环境水（土）而内表面处于大气干燥多风环境中的薄壁混凝土结构，临空面的混凝土按遭受盐类结晶破坏环境作用考虑。根据规范规定，处于“干湿交替环境”中的“薄壁混凝土结构”环境作用等级最高，在单一腐蚀介质环境中的最低混凝土强度等级为C50。但规范对“薄壁混凝土结构”中的最小壁厚规范没有明确的规定。

因此，需要通过模拟深圳地铁11号线所处环境进行一系列试验和理论分析，提出满足耐久性要求的最优的混凝土强度等级和耐久性构造设计要求，以及不显著提高混凝土强度等级的高性能混凝土配合比、外加剂，提出施工过程中工艺、质量控制要求和验收标准，提出可靠的设计和施工最优的耐久性综合措施。同时，也需要提出长期运营时的监测、维修养护技术要求。

然而，传统混凝土配合比设计以强度为目标，确定基准配合比后复验混凝土各项性能并予以优化，但这种设计方法难以满足工程设计使用年限对耐久性的要求。

抗氯离子和盐类腐蚀的高性能混凝土除了必要的控制水胶比外，更重要的是从腐蚀机理出发，以抑制离子扩散为目标添加掺和料并设计配合比，而非一味地强调高强度等级。长期暴露试验结果显示和欧洲海洋工程规程表明，大掺量、粒度较粗的掺和料，当混凝土强度仅在C30左右时，即可满足海洋环境下长期耐久性的要求。相反，过高的设计强度和过低的水胶比，将使混凝土的工作性下降，从而导致施工操作性困难，不可避免地带来施工缺陷，造成构件的实际耐久性能下降；高流动度是高性能混凝土必备的技术指标。如何实现高耐久性混凝土的设计目标在很大程度上取决于施工质量，强调混凝土的工作性是保障施工质量的关键。

过高的混凝土设计强度势必将增加胶凝材料用量，导致水化热增加，混凝土产生较大的自收缩，增加温控难度，这对混凝土抗裂性非常不利。混凝土结构一旦出现裂缝，期望实现的耐久性化为泡影。因此，保证混凝土优异的抗裂性是保证混凝土耐久性的重中之重。对于深圳地铁11号线工程环境条件来说，混凝土抗裂已经成为耐久性设计的关键问题。

因此，本书提出以耐久性为核心，保障工作性、提高抗裂性的地铁工程混凝土配合比设计研究方法。

在配合比设计阶段，采用混凝土流变仪法考察不同配比混凝土的工作性；温度-应力试验机法考察不同配比混凝土的开裂温度、温升、开裂应力、应力储备、开裂时间等，运用综合抗裂性指标评价混凝土的抗裂性，筛选抗裂性好的配合比。

同时，通过混凝土原材料调研和成分分析，合理选择并优化配制水泥、矿渣微粉和粉煤灰掺量；通过掺加外加剂，调整混凝土胶凝材料水化产物，优化混凝土配合比。