地鐵車站結(jié)構(gòu)地下水的腐蝕防治

陳子寧

【摘 要】文章旨在通過對(duì)沿海城市地鐵項(xiàng)目的分析和研究，闡述地下水環(huán)境中地鐵車站結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及地下水腐蝕的機(jī)理，并對(duì)現(xiàn)階段常見的混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕措施及其效果進(jìn)行歸納和總結(jié)，對(duì)地鐵車站腐蝕問題提出科學(xué)對(duì)策，使其能夠及時(shí)、長久、有效地被保護(hù)。

【關(guān)鍵詞】地鐵車站;混凝土結(jié)構(gòu);地下水;腐蝕;防治措施

【中圖分類號(hào)】TU462 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2019）03-0167-02

大多數(shù)情況下，地鐵車站所處的環(huán)境十分特殊，往往是在地面下10～30 m的范圍內(nèi)，沿海地區(qū)情況更為特殊，由于實(shí)際接觸到的場地具有豐富的地下水資源，相應(yīng)水位較高，所以地鐵結(jié)構(gòu)必須經(jīng)常處于水環(huán)境中，這給混凝土和鋼筋被腐蝕創(chuàng)造了條件。通過對(duì)珠三角地區(qū)部分地鐵及地下工程地質(zhì)勘察結(jié)果的了解與分析，該地區(qū)地下水中存在較多腐蝕性物質(zhì)，尤其是CI-和■離子含量較高，對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出強(qiáng)烈的腐蝕性。此次研究重點(diǎn)探討地鐵車站結(jié)構(gòu)地下水腐蝕防治措施，并結(jié)合基本案例展開探討，指出落實(shí)相關(guān)工作的必要性。

1 現(xiàn)階段地鐵車站結(jié)構(gòu)地下水的腐蝕防治情況

現(xiàn)階段，國內(nèi)地鐵工程的相關(guān)情況證實(shí)了混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕問題的存在，甚至表現(xiàn)出愈演愈烈的趨勢。地鐵車站由于使用年限長、地下環(huán)境復(fù)雜、迎土結(jié)構(gòu)后期維護(hù)難度大等，若是未能在建設(shè)階段采取有效的防腐蝕措施，將嚴(yán)重影響日后的運(yùn)營狀況。依照《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》的相關(guān)條款，對(duì)地鐵車站100年使用年限做出了具體要求，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)也有明確規(guī)定，總體上能夠?yàn)榈罔F車站結(jié)構(gòu)提供基本的安全儲(chǔ)備并保證其正常使用。但位于沿海地區(qū)的地鐵車站，受到海水侵蝕的嚴(yán)重影響，混凝土結(jié)構(gòu)和鋼筋常常處于CI-和■腐蝕環(huán)境中。在《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》里并未發(fā)現(xiàn)針對(duì)此情況的具體措施，僅僅提及了部分基本要求，對(duì)該情況的防腐蝕設(shè)計(jì)，需結(jié)合其他規(guī)范或進(jìn)行有針對(duì)性的研究分析。地鐵是城市公共交通的重要組成部分，甚至是一座城市的名片，更應(yīng)該在各個(gè)方面重視安全性的提升。相較于國外地鐵建設(shè)而言，國內(nèi)地鐵建設(shè)經(jīng)驗(yàn)尚有限，直到20世紀(jì)80年代末我國才展開大規(guī)模的地鐵建設(shè)。為了降低地鐵車站結(jié)構(gòu)所承受的腐蝕影響，減少相應(yīng)損失，需要重視地下結(jié)構(gòu)的防腐蝕問題。

2 地鐵車站結(jié)構(gòu)地下水的腐蝕特點(diǎn)分析

地鐵車站是一個(gè)極為特殊的區(qū)域，結(jié)合其基本情況加以分析，能夠看出混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)際接觸到的環(huán)境，為了更好地防治混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕，需要積極展開相關(guān)環(huán)境研究，對(duì)地下水環(huán)境進(jìn)行合理判斷，明確腐蝕的基本特點(diǎn)。針對(duì)沿海地區(qū)的特殊性，本次研究重點(diǎn)對(duì)沿海城市的地鐵車站相關(guān)情況展開討論。在南方眾多海濱城市中，因?yàn)楣こ虉龅氐牡叵滤枯^大，所以混凝土結(jié)構(gòu)極易被腐蝕，特別是當(dāng)結(jié)構(gòu)長期處于干濕交替的環(huán)境中時(shí)，可能會(huì)表現(xiàn)出強(qiáng)腐蝕性。以某濱海工程為例，受到海水入侵的影響，地下水總礦化度為29.1 g/L，其成分見表1。

3 地鐵車站結(jié)構(gòu)的具體特點(diǎn)

對(duì)地鐵車站的結(jié)構(gòu)展開分析，能夠發(fā)現(xiàn)其存在的基本特點(diǎn)，不管是使用年限還是工作狀態(tài)，都能發(fā)現(xiàn)應(yīng)該避免的問題。地鐵車站關(guān)系到人們的出行安全，因此更應(yīng)該重視細(xì)節(jié)問題的解決，只有將相關(guān)細(xì)節(jié)性工作落實(shí)到位，才能保證其他工作順利進(jìn)行。地鐵車站結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，需要結(jié)合實(shí)際情況展開分析，在合理考察的基礎(chǔ)上，制定有效的防腐蝕措施，滿足地鐵車站的安全需要。

3.1 較長的設(shè)計(jì)使用年限

依照《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》的基本要求，車站結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限是100年，依照環(huán)境的實(shí)際影響，必須在遵循年限標(biāo)準(zhǔn)的前提下展開合理的耐久性設(shè)計(jì)。

3.2 帶裂縫工作狀態(tài)

在雙層地鐵車站箱形結(jié)構(gòu)的具體設(shè)計(jì)過程中，頂板覆土的厚度通常大于3 m，相應(yīng)的結(jié)構(gòu)必須應(yīng)對(duì)多個(gè)方向的水土壓力，車站箱形結(jié)構(gòu)的支座、跨中彎矩較大。由于對(duì)抗裂標(biāo)準(zhǔn)大幅度提升，地鐵相關(guān)造價(jià)會(huì)因此大大增加。結(jié)合相關(guān)規(guī)范規(guī)定，裂縫控制等級(jí)在三級(jí)時(shí)，沿海腐蝕性地下水環(huán)境中結(jié)構(gòu)迎水面裂縫的寬度通常不應(yīng)大于0.2 mm。若是混凝土及鋼筋能夠處于協(xié)調(diào)配合狀態(tài)，受拉區(qū)的混凝土應(yīng)力可以保證呈現(xiàn)增加趨勢，當(dāng)達(dá)到拉力極限值，混凝土?xí)_裂，由此只能處于帶裂縫工作狀態(tài)。此工況下，構(gòu)件內(nèi)鋼筋極易受到地下水腐蝕侵害。

3.3 難以進(jìn)行有效替換

地鐵結(jié)構(gòu)一般處于地下，多種多樣的受力構(gòu)件與土體進(jìn)行有效接觸，結(jié)構(gòu)承擔(dān)著土和水的雙重壓力。在設(shè)計(jì)使用年限中，這些最基本的構(gòu)件將難以實(shí)現(xiàn)有效的更換，只能在出現(xiàn)問題之后落實(shí)相應(yīng)的維修。

3.4 進(jìn)行干濕交替

因?yàn)榈罔F車站常常處于地下水的浸泡中，若是沒有充分考慮地鐵結(jié)構(gòu)本身的特殊情況，將無法保證其在水環(huán)境中正常使用。地鐵結(jié)構(gòu)和一般水下工程結(jié)構(gòu)（如海港工程的樁、墩等）不同，結(jié)構(gòu)外側(cè)會(huì)長時(shí)間與水接觸甚至出現(xiàn)干濕交替的情況，結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)則保持著干燥狀態(tài)。受到通風(fēng)系統(tǒng)及列車通行等多種因素影響，車站混凝土中的表面含水量呈逐步下降趨勢，地下水因此有逐步向內(nèi)側(cè)補(bǔ)充的趨勢。正是這樣的滲透作用，導(dǎo)致水中存在的可溶性鹽會(huì)逐步沉積，從而對(duì)混凝土和鋼筋等產(chǎn)生腐蝕作用。

4 地鐵車站結(jié)構(gòu)地下水腐蝕防治措施

若是地鐵車站的結(jié)構(gòu)常常受到地下水的侵蝕，極易出現(xiàn)各種各樣的問題，被腐蝕的情況日益嚴(yán)重，將威脅到人們的出行安全，為維護(hù)大眾利益，需要積極制定科學(xué)的防治措施，保證地鐵車站結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，同時(shí)又能在對(duì)應(yīng)的使用年限始終維持高效率的運(yùn)行狀態(tài)。

4.1 提升混凝土密實(shí)性

提高混凝土密實(shí)性，可以有效避免地下水滲入，改善結(jié)構(gòu)抗腐蝕性能。理論上應(yīng)該積極降低混凝土的孔隙率，阻止?jié)B水通道的發(fā)展，可通過控制配合比、有針對(duì)性地使用摻和料、加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)等措施減少后期收縮作用對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響，提高混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量。

4.2 強(qiáng)化混凝土保護(hù)層

適當(dāng)選取混凝土保護(hù)層厚度，合理增加地下水滲透距離，可以在一定程度上緩解混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋被腐蝕的情況。依照相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)和要求，當(dāng)梁、柱、墻中縱向受力鋼筋保護(hù)層的厚度超出50 mm時(shí)，宜對(duì)其采取相應(yīng)有效的構(gòu)造措施。針對(duì)腐蝕環(huán)境中的地下車站結(jié)構(gòu)，迎水面混凝土的保護(hù)層厚度超出50 mm時(shí)，應(yīng)在保護(hù)層內(nèi)薄弱部位設(shè)置防裂、防剝落鋼筋網(wǎng)片。

4.3 適時(shí)增加結(jié)構(gòu)外表面涂層

近年來，部分重點(diǎn)建設(shè)的海上大橋，為了讓橋梁的使用壽命滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，采用了混凝土表面涂層的方式，合理降低混凝土中腐蝕性物質(zhì)的滲透率，這屬于較為科學(xué)有效的手段。在地鐵的具體構(gòu)建中，由于處于城市繁華地帶，所以場地有限，同時(shí)受成本、工藝等因素的限制，基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)和車站主體結(jié)構(gòu)之間通常沒有涂層施工空間，結(jié)構(gòu)外表面涂層防腐措施難以實(shí)現(xiàn)，故該方式僅適用于少量分離式結(jié)構(gòu)中。

5 結(jié)語

本文重點(diǎn)探討了地鐵車站結(jié)構(gòu)地下水的腐蝕防治對(duì)策，通過結(jié)合現(xiàn)階段沿海地區(qū)地鐵車站的實(shí)際情況進(jìn)行分析，闡述了地下水腐蝕的基本特點(diǎn)，并針對(duì)性地提出應(yīng)對(duì)措施。國內(nèi)的地鐵車站結(jié)構(gòu)地下水防腐蝕工作還處在逐步完善的階段，應(yīng)積極借鑒國外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)，在具體實(shí)踐中驗(yàn)證相關(guān)理論成果，并通過深入研究，對(duì)地鐵結(jié)構(gòu)地下水腐蝕問題提出更有效、更經(jīng)濟(jì)的解決辦法。

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[責(zé)任編輯：陳澤琦]