小编语

深排隧道的设计寿命通常需要达到100年以上。隧道建成后，随着时间的推移，需要应对运营中的侵害、磨损与腐蚀，其中的关键之一便是提高隧道衬砌的耐久性。

污水隧道最佳衬砌解决方案取决于气候，污水成分，梯度，污水流速流量等，同样也会受到建设方的风险偏好的影响，从单层衬砌、双层衬砌到牺牲层、玻璃纤维与高聚乙烯，不同形式与材料的组合繁多。

今年的世界隧道大会上，深排隧道依旧是探讨的热点，那本期小编就带大家了解一下国外具有代表性的深排隧道工程都是如何选用衬砌形式，抵御严酷环境下的衬砌的腐蚀吧！

污水隧道中的腐蚀是如何产生的？

是什么导致了污水隧道中的混凝土腐蚀？

隧道内污水在化学与微生物作用下产生的酸导致了腐蚀；同时，废水中的污泥也会在管内产生沉积，侵害隧道内表面。

酸是如何产生的？

管内污水中的厌氧硫酸盐还原菌结合有机物和硫酸盐，可生成硫化氢，散布至管道内的空气中后，在生物化学反应下生成硫酸，从而对管壁造成腐蚀。

酸蚀产生的原理

腐蚀是否以稳定的速率发生？

不会。混凝土最初呈碱性，细菌与真菌难以定植；化学腐蚀降低混凝土表面pH值（pH值达到约6时）后，菌类开始在表面大量繁殖，逐渐加速腐蚀。

腐蚀速率受什么因素影响？

隧道顶部空气中高浓度硫化氢、较高的空气湿度以及隧道内壁上较多水分都会加速腐蚀速率。

抗蚀方案

为了抵御隧道内污水的侵蚀，在隧道混凝土结构与污水之间需设置防腐蚀层。防腐蚀衬砌一般分为两类：

■ 双层衬砌（Double-pass）：防腐蚀层与隧道衬砌独立，分两次安装；■ 单层衬砌（Single-pass）：防腐蚀层与隧道衬砌整合，一次安装复合衬砌。

双层衬砌（Double-pass）

双层防腐蚀衬砌外层衬砌通常为管片，内层安装混凝土管、玻璃钢管、环氧树脂薄膜、钢纤维混凝土等类型的衬砌。

传统双层衬砌

采用管片衬砌+混凝土管形式，内面为PVC或聚乙烯。

■ 应用工程：美国洛杉矶NIES工程

玻璃钢双层衬砌

外层为管片衬砌，内层为玻璃钢（GFRP）管，中间采用注浆填充。

■ 应用工程：墨尔本北部下水道工程

树脂薄膜衬砌

常见形式为管片衬砌+环氧树脂薄膜。

■ 应用工程：美国俄亥俄州BWARI工程

双层锚固预埋衬砌

常见形式为混凝土/钢纤维混凝土管片衬砌+高密度聚乙烯防蚀层+现浇防蚀层。

■ 应用工程：新加坡DTSS工程

钢纤维混凝土-管片双层衬砌

形式为管片衬砌+钢纤维混凝土牺牲层衬砌，无高密度聚乙烯层。（牺牲层为初衬外增设的二衬，可在发生腐蚀时优先损坏，保护初衬免遭腐蚀。）

■ 应用工程：伦敦泰晤士Tideway污水隧道

单层衬砌（Single-pass）

单层衬砌，一般指只安装防腐蚀聚合物混凝土，或将防蚀层预埋在管片衬砌内，仅使用一层衬砌达到防腐蚀效果。

聚合物混凝土

采用单层聚合物混凝土作为衬砌起到防腐蚀作用。

■ 应用工程：德国奥芬巴赫污水隧道

预埋锚固焊接内衬层衬砌

内衬防蚀层预埋在管片衬砌中，并在接缝处采用焊接连接。

■ 应用工程：美国萨克拉门托UNWI隧道工程

单层复合衬砌

防腐蚀层预埋在管片衬砌内，接触点不进行焊接。

■ 应用工程：加拿大西部排水隧道工程

工程应用

除了传统的衬砌方法之外，目前全球各大深排隧道工程也在纷纷应用最新的衬砌解决方案——伦敦泰晤士Tideway隧道泰晤士河Tideway隧道全长25km，主隧道内径7.2m，分为东部，中部和西部三段。

东部与中部的隧道

段采用管片衬砌+钢纤维混凝土牺牲层的双层衬砌方案，厚度300mm，其中包括80mm牺牲层，通过钢纤维混凝土补强（SFRC），并使用玻璃钢作连接销。为了提高耐久性，混凝土采用了微硅粉、低水灰比、高强度的配比。

东部与中部隧道衬砌方案

西部隧道段则采用现浇钢纤维混凝土二衬方案，并进行了钢纤维+玻璃纤维混合补强衬砌的试验，该方案在衬砌裂缝宽度的控制与两层衬砌之间的荷载分配上具有优良表现。

卡塔尔多哈IDRIS隧道

卡塔尔IDRIS工程主线污水隧道长45km，内径3.0m，为重力式排水系统。该工程采用双层防蚀衬砌，先安装300mm的管片衬砌；随后浇筑250mm的现浇混凝土牺牲层，并在上方安装2.5mm高聚乙烯薄膜防蚀层。

隧道底部30度的范围为浸泡区，属于较少受腐蚀的部位，因此无需高聚乙烯膜。

此外，IDRIS工程中部分隧道段也采用了单层复合衬砌。

新加坡DTSS深隧工程

新加坡DTSS深隧工程共分为两期，其中一期全长48km，已于2008年完工；二期工程全长50km，目前在建。

该工程中的隧道衬砌被施工方称为“双管齐下”方案（Belt and Braces），其组成为：盾构施工过程中拼装管片衬砌抵御地层荷载；二次防蚀衬砌包含两层，分别为暴露在污水中的高聚乙烯层与抗微生物诱导腐蚀的牺牲混凝土层。

硅谷净水隧道

硅谷净水隧道全长5.3km，内径3.3m。隧道衬砌方案先后由于环境原因排除了传统的双层衬砌与现浇HDPE管片衬砌等方案，最终采用了钢纤维混凝土管片，防蚀层和管片衬砌在浇筑时整合在一起，并一起安装。

工程应用了海瑞克的合成管片（Combisegment）技术，管片浇筑时，先将聚双环戊二烯制成的内衬层放在模板中，内衬层表面有锚固部件，使得混凝土管片和内衬层结合为一个整体。在管片制造过程中通过模具将内衬固定于混凝土管片上，因而在管道施工时无需进行二次衬砌，不仅缩短了施工时间，而且减少了隧道管片厚度。

奥克兰中央污水拦截隧道

奥克兰中央污水拦截隧道长13km，内径4.5m，为新西兰最大的污水隧道工程。

工程前期进行了一项为期两年的研究，开发了一种抗微生物诱导腐蚀材料，以期应用于单层衬砌。目前，这种材料已经在工作井内进行试用，并将把部分样品置于隧道内的高腐蚀区域中进行试验，未来在隧道内进行实际安装时，将在表面添加额外的牺牲层，以确保其工作中的稳定性。

结语

目前，业内仍在不断地寻求性能更加优秀的材料配比与衬砌形式，相信假以时日，随着技术的发展，最终可以得到性能耐久、安装简易、成本低廉又易于维护的耐腐蚀衬砌解决方案，使深排隧道能够发挥更加长久的作用。