钢筋锈蚀是造成混凝土结构耐久性降低的主要因素之一，保护层碳化是引起钢筋锈蚀的一个重要原因。碳化降低混凝土的碱度，破坏钏筋表面的钝化膜，保护层失去对钢筋的保护作用。在国内大量城市已建成的明挖、盾构隧道中，车辆尾气的大量排放，导致隧道内CO<,2>浓度急剧上升。因此，研究隧道混凝土碳化耐久性规律、抗碳化设计方法、结构碳化寿命预测具有重要意义。 本文研究了多个混凝土的性能对碳化耐久性的影响规律。试验结果表明：在相同碱度条件下，混凝土孔隙率从6.2％增大到9.25％过程中，各龄期加速碳化深度有缓慢增大的趋势，而当孔隙率从9.25％增大到12.8％过程中，各龄期加速碳化深度有明显增大的趋势。混凝土抗碳化能力随抗压强度、超声波声速、碱度的增大而增强；随孔隙率的增大而减弱。混凝土碳化深度对抗压强度、孔隙率和超声波声速的变化较碱度的变化更为敏感。试验同时确定了基于碱度、密实度的抗碳化混凝土设计方法，即根据所设计混凝土的不同碱度、抗压强度、孔隙率和超声波声速预测加速碳化深度；相反，可以根据设计要求的加速碳化深度值推测混凝土应具有的碱度、抗压强度、孔隙率和超声波声速。 同时本文提出了一种基于现场混凝土施工管理水平(保护层厚度与质量偏差)的新建结构概率碳化寿命的预测方法。首先开展了超声波声速与加速碳化深度相关关系的深入研究。试验结果表明：混凝土超声波声速与加速碳化深度之间保持良好的线性关系，已知超声波声速可以预测各龄期对应的加速碳化深度。因此，得到了概率碳化寿命的预测方法。 最后对某隧道混凝土保护层厚度及质量进行系统地检测，得到隧道侧墙外侧、底板、顶板保护层厚度的均值大于或略小于60mm；侧墙内部和中隔墙的保护层厚度不超过50mm；都属于正态分布。隧道混凝土保护层的超声波声速值分布范围2～5kms<-1>，属正态分布。利用概率碳化寿命预测方法和某隧道保护层厚度及质量统计结果，得到对于所研究的隧道工程，28天加速碳化深度线性拟合计算得到的保护层概率碳化寿命与14天加速碳化深度线性拟合的结果，具有很高的吻合度。得出在正常大气环境下该隧道混凝土保护层碳化寿命超过100年的概率都达到80％以上，超过200年的概率达到50％以上；在2倍大气CO<,2>浓度下多数标段混凝土保护层的碳化寿命超过100年的概率达到70％以上。隧道内部良好的通风条件不仅有利于环保，而且还有利于提高隧道结构的耐久性。隧道各部位各标段都具有很高的保护层厚度合格率，超过了90％，除了a、e两个标段侧墙内侧合格率在85％左右。