基坑地鐵車站結(jié)構(gòu)耐久性防水關(guān)鍵節(jié)點的控制

楊麗愛

【摘?要】本文針對地鐵車站結(jié)構(gòu)防水等級劃分展開分析，結(jié)合影響結(jié)構(gòu)耐久性防水性因素，內(nèi)容包括混凝土碳化、硫酸鹽侵蝕、氯離子侵蝕、鹽類結(jié)晶侵蝕等，通過研究采用全外包防水結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)計算模式分析、施工縫防水節(jié)點處理、結(jié)合部防水處理、適當(dāng)增加保護層厚度、引入高性能混凝土等節(jié)點控制內(nèi)容，其目的在于優(yōu)化基坑地鐵車站結(jié)構(gòu)性能，延長基坑地鐵車站的使用壽命。

【關(guān)鍵詞】地鐵車站;混凝土結(jié)構(gòu);鹽類結(jié)晶

地鐵車站與區(qū)間隧道屬人員密集、機電設(shè)備較多的場所，防水設(shè)防等級較高，如車站要求達(dá)到 1 級防水標(biāo)準(zhǔn)，區(qū)間隧道要求達(dá)到 2 級防水標(biāo)準(zhǔn)。為此，防水材料要與地鐵工程的結(jié)構(gòu)形式、各類施工法（包括明挖順作、蓋挖順作、蓋挖逆作、礦山法、盾構(gòu)法等多種工法及多類基坑開挖技術(shù)）相適應(yīng)。目前，隨著軌道通建設(shè)在全國各大城市空前快速與全面地展開，相關(guān)防水技術(shù)獲得了長足的進步，結(jié)合作業(yè)區(qū)域?qū)嶋H情況，選擇恰當(dāng)?shù)淖鳂I(yè)方法，對于提升地鐵車站結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性有著積極地意義。

1 地鐵車站結(jié)構(gòu)防水等級劃分

根據(jù)地下結(jié)構(gòu)的重要性和防水要求，《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》一般把地下結(jié)構(gòu)分為4個等級。而地鐵車站在施工期間需要遵循Ⅰ級和Ⅱ級防水標(biāo)準(zhǔn)，相關(guān)內(nèi)容如下：（1）Ⅰ級標(biāo)準(zhǔn)要求結(jié)構(gòu)表面不允許出現(xiàn)滲水的問題，同時結(jié)構(gòu)表面不能出現(xiàn)濕漬的情況;（2）Ⅱ級防水標(biāo)準(zhǔn)要求結(jié)構(gòu)整體不允許出現(xiàn)滲水的情況，而結(jié)構(gòu)表面存在著少量濕漬，同時每一百平方米防水面積上鎖出現(xiàn)的濕漬情況不能超過2處。在具體的施工過程中，需要做好結(jié)構(gòu)自防水相關(guān)工作，并以此為基礎(chǔ)來細(xì)化防水節(jié)點，從而提升地鐵車站整體的防水性能。

2 影響結(jié)構(gòu)耐久性防水性因素

2.1 混凝土碳化

所謂混凝土碳化是指混凝土中所含有的化學(xué)物質(zhì)在和環(huán)境二氧化碳相互作用下，使得結(jié)構(gòu)本身的理化性質(zhì)發(fā)生較大程度改變，從而影響到結(jié)構(gòu)本身的耐久性?；炷琳w呈堿性，在遇到酸性氣體時，會發(fā)生中和反應(yīng)降低混凝土本身的堿性。而堿性強度的下降會改變鋼筋原有的鈍化形態(tài)，此時結(jié)構(gòu)原有的鈍化膜也會開始出現(xiàn)破損，這也使得鋼筋結(jié)構(gòu)出現(xiàn)銹蝕的狀態(tài)，影響到結(jié)構(gòu)的承載強度和防水性能。

2.2 硫酸鹽侵蝕

我國許多地區(qū)都存在著硫酸鹽腐蝕的情況，其主要的腐蝕原理在于，硫酸根在進入到混凝土內(nèi)部之后，會和水泥的固相之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而生成難溶的鈣礬石和二水石膏。另種化合物在遇到水分時會開始逐漸膨脹，從而使混凝土出現(xiàn)破損的情況。而且硫酸鹽還會在反應(yīng)過程中產(chǎn)生較大的內(nèi)部應(yīng)力，沿著混凝土內(nèi)部脆弱的部位開始蔓延，由最初的小裂隙逐漸擴大為裂縫，從而降低混凝土結(jié)構(gòu)的防水性和整體性。

2.3 氯離子侵蝕

在混凝土耐久性因素當(dāng)中，氯離子帶來的腐蝕種類繁多，其內(nèi)容包括了破壞鋼筋鈍化膜、進行電極腐蝕、去極化作用等，以電極腐蝕為例，氯離子存在的情況下，會融入水分子中形成電解質(zhì)溶液，鋼筋中的鐵元素在電極腐蝕作用下，會失去電子形成游離態(tài)二價鐵離子，此時氯離子會與亞鐵離子在潮濕環(huán)境下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成綠銹，其保水能力更強，從而使腐蝕范圍進一步擴大，影響到混凝土結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量。

2.4 鹽類結(jié)晶侵蝕

結(jié)合以往的施工經(jīng)驗可以了解到，混凝土屬于多孔材料，對于一些容易溶解在鹽類在吸濕后都容易沿著孔隙滲入到結(jié)構(gòu)內(nèi)部。而且在毛細(xì)作用下，含鹽溶液會沿著內(nèi)部孔隙提升到混凝土的迎空面當(dāng)中，此時水分會在蒸發(fā)作用下逐漸散失，這也使得溶液濃度開始不斷增加，侵蝕效應(yīng)強度也在不斷提升。

3 車站結(jié)構(gòu)耐久性防水關(guān)鍵節(jié)點分析

3.1 采用全外包防水結(jié)構(gòu)

從目前的施工情況來看，在地鐵車站結(jié)構(gòu)施工過程中，常用的施工形式包括疊合墻結(jié)構(gòu)和復(fù)合墻結(jié)構(gòu)，前者是在施工時將圍護結(jié)構(gòu)和內(nèi)襯墻組合在一起，使其可以形成一個整體，滿足剪力傳遞的基礎(chǔ)需求。而后者是施工時將圍護結(jié)構(gòu)和主體側(cè)墻分開進行設(shè)置在一起，在兩者中間鋪設(shè)防護層，相互之間不存在剪力傳遞，屬于相對獨立的結(jié)構(gòu)體系。在對結(jié)構(gòu)體系進行選擇時，可以結(jié)合區(qū)域基礎(chǔ)環(huán)境來進行評估，如果區(qū)域地下水豐富度較高，可以優(yōu)選復(fù)合墻體來作為防水結(jié)構(gòu)，適當(dāng)增加防水層和結(jié)構(gòu)厚度，提升其防水性能。若區(qū)域地下水豐富度較低，則可以選擇造價較低的疊合墻，起到降低工程作業(yè)成本的作用。

3.2 結(jié)構(gòu)計算模式分析

在結(jié)構(gòu)應(yīng)用過程中，也需要注重結(jié)構(gòu)計算模式的應(yīng)用，結(jié)合計算模式分析結(jié)果來確定相關(guān)參數(shù)信息的合規(guī)性。在具體計算中，多采用階段計算的方法，將地下連續(xù)墻作為基坑開挖時所用的擋土和擋水結(jié)構(gòu)，同時將其和主體結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)在一起，共同來分擔(dān)結(jié)構(gòu)帶來的水土壓力，建立相對應(yīng)的有限元模型，對于模型中應(yīng)用參數(shù)進行分析，同時對其進行優(yōu)化處理，降低結(jié)構(gòu)應(yīng)用過程中可能存在的潛在隱患。

3.3結(jié)合部防水處理

在結(jié)合部防水處理過程中，也需要注意以下幾部分內(nèi)容：（1）在主體結(jié)構(gòu)結(jié)合部處理過程中，多采用設(shè)置施工縫或變形縫來完成結(jié)構(gòu)處理，以設(shè)置變形縫處理為例，在車站連續(xù)澆筑作業(yè)期間，直接澆筑到第一道變形縫位置，期間不再設(shè)置施工縫，施工結(jié)構(gòu)的整體性較強，而且具備了較強的連續(xù)性，在很多地鐵工程中得到了良好應(yīng)用。（2）在對通道口位置處的地墻進行鑿除時，需要提前做好相應(yīng)的保護措施，如臨時支護、錨桿支護等。（3）對于注漿管和防水條進行合理搭配，控制好注漿期間的注漿壓力和注漿速度，確保漿液能夠順利填充到滲水孔隙當(dāng)中，以提升結(jié)構(gòu)的整體性和防水性[1]。

3.4 適當(dāng)增加保護層厚度

基于現(xiàn)有研究資料可以了解到，保護層厚度與混凝土結(jié)構(gòu)耐久性之間存在著較大的關(guān)聯(lián)性，具體關(guān)系可歸納為以下幾點：（1）鋼筋在鈍化效應(yīng)時效后，其腐蝕時間和保護層厚度的平方呈正比例關(guān)系;（2）保護層的厚度每增加10mm，那么鋼筋材料的失重率可以下降20%-25%;（3）保護層的厚度每增加10mm，混凝土結(jié)構(gòu)的透氧量也將提高5%-15%。基于此上述得到的應(yīng)用結(jié)論在，在實際處理過程中，可以結(jié)合作業(yè)環(huán)境的實際情況來適當(dāng)增加保護層厚度。一般情況下，可以借助有限元模型分析結(jié)果來確定具體的加厚量。除此之外，一些主要承重結(jié)構(gòu)，如主強、側(cè)墻需要安裝在主筋結(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)，使保護層可以更好地發(fā)揮出應(yīng)用價值[2]。

3.5 引入高性能混凝土

通過引入高性能混凝土，可以提升混凝土結(jié)構(gòu)自防水性能，從而提升地鐵車站結(jié)構(gòu)的文定性。在高性能混凝土的選用過程中，其內(nèi)容主要包含水泥材料選擇、水化熱控制等方面，同時也需要對混凝土拌和比例進行控制，使其可以滿足建筑工程的基礎(chǔ)需求。例如，現(xiàn)階段很多地鐵車站工程都在使用膨脹混凝土進行作業(yè)，該混凝土具備穩(wěn)定性強、結(jié)構(gòu)內(nèi)部氣泡少、空隙小等優(yōu)點，對于富水地區(qū)可以將此混凝土作為主體施工材料，以確保結(jié)構(gòu)本身的穩(wěn)定性和耐久性[3]。

4 結(jié)束語

綜上所述，在地鐵車站結(jié)構(gòu)作業(yè)期間，確保其耐久性和防水性屬于非常重要的工作內(nèi)容，基于降低結(jié)構(gòu)耐久性常見因素，擬定合理的節(jié)點控制措施，一方面，可以確保各環(huán)節(jié)施工活動的順利進行，降低潛在問題的發(fā)生幾率;另一方面，能夠提升地鐵車站工程的整體性，延長地鐵工程本身的使用壽命。

參考文獻(xiàn)：

[1]肖勤.濱海地區(qū)地鐵車站結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計研究[J].中國建筑防水，2019（12）：122-128.

[2]朱祖熹.地鐵防水工程存在的若干問題與對策[J].中國建筑防水，2019（18）：111-117.

[3]張健超.基坑地鐵車站結(jié)構(gòu)耐久性防水關(guān)鍵節(jié)點的控制[J].交通與運輸（學(xué)術(shù)版），2018（02）：97-100.

（作者單位：益陽市赫山區(qū)人民政府）