大型樞紐車站在強(qiáng)腐蝕環(huán)境中的設(shè)計(jì)與施工要點(diǎn)

李偉

摘 要：青島市紅島火車站體量大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，為大型樞紐車站，其所處地質(zhì)環(huán)境為強(qiáng)腐蝕環(huán)境，設(shè)計(jì)與施工的難度較大，耐久性不易保證。本文以其為背景，采用midas gen通用有限元設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行整體性設(shè)計(jì)，并充分結(jié)合專家意見，提出了大型樞紐車站在強(qiáng)腐蝕環(huán)境中的設(shè)計(jì)與施工要求，能夠滿足主體結(jié)構(gòu)一百年使用的耐久性要求。

關(guān)鍵詞：地鐵車站 樞紐 強(qiáng)腐蝕性 控制因素

中圖分類號(hào)：TU984 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）12（a）-0-02

1 作用機(jī)理

Cl-離子對混凝土的腐蝕主要作用為4個(gè)方向：（1）Cl-作為去鈍化劑，破壞鋼筋表面的保護(hù)性鈍化膜，使水和氧氣滲透過去，鋼筋被氧化；（2）Cl-對局部鋼筋表面鈍化膜產(chǎn)生破壞，露出鐵基，與尚完好的鈍化膜區(qū)域構(gòu)成腐蝕電池，造成局部坑蝕或均勻腐蝕；（3）Cl-使陽極去極化，加速腐蝕進(jìn)程；（4）Cl-強(qiáng)化離子通路，降低陰陽極之間的電阻，加速化學(xué)腐蝕。

2 工程簡介

青島市地鐵8號(hào)線工程紅島火車站是一個(gè)集地鐵、高鐵、公交、市政為一體的大型交通樞紐站，它既是濟(jì)青高鐵、青連鐵路、青榮城際鐵路的匯聚站，又是青島地鐵8號(hào)線、10號(hào)線、12號(hào)線的換乘站，同時(shí)配備市政停車場，公交站，商業(yè)等各種配套措施，單層建筑面積達(dá)到10萬m2以上。

地鐵車站大里程端約315.5m位于濟(jì)青高鐵站房下方，該段地鐵車站結(jié)構(gòu)與高鐵站房共建稱為共建段；車站小里程端約214m位于規(guī)劃高鐵紅島站北廣場下方，稱為非共建段。

根據(jù)地勘報(bào)告，紅島火車站所處地下水環(huán)境為強(qiáng)透水層地下水，對混凝土結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)腐蝕性；在干濕交替條件下，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具強(qiáng)腐蝕性。鉆孔中地下水Cl-濃度大于20000mg/L，需對其進(jìn)行專門的耐久性設(shè)計(jì)，如圖1所示。

為保證車站在強(qiáng)腐蝕性環(huán)境中的耐久性達(dá)到規(guī)定的設(shè)計(jì)使用年限，確保工程的使用壽命，從以下3個(gè)方面進(jìn)行考慮。

車站主體結(jié)構(gòu)按不設(shè)縫設(shè)計(jì)，僅在附屬及區(qū)間與車站結(jié)構(gòu)變換處設(shè)置變形縫。車站10號(hào)線、8/12號(hào)線中板、底板僅設(shè)置橫向施工縫，不設(shè)置縱向施工縫，施工縫間距18～24m，側(cè)墻施工縫間距同底板。車站頂板、地下一層部分底板、車庫夾層板設(shè)置縱、橫向施工縫，施工縫間距30～40m，側(cè)墻施工縫間距同底板。墻體水平施工縫設(shè)置在高出底板表面不小于300mm的墻體上。板墻結(jié)合的水平施工縫，留在板墻接縫線以下150～300mm處。墻體有預(yù)留孔洞時(shí)，施工縫距孔洞邊緣不小于300mm。車站主體范圍不設(shè)置變形縫，為抵抗混凝土收縮和溫度變化的影響，結(jié)構(gòu)施工采取設(shè)置后澆帶的措施。后澆帶寬度為1.0m，后澆帶遇梁、板、墻貫通設(shè)置，鋼筋全部貫通。后澆帶在兩側(cè)混凝土澆注45d后澆注，澆注前必須將帶內(nèi)浮渣及雜物清理干凈，用水沖洗后再刷純水泥漿一道，采用微膨脹防水混凝土澆筑，并加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，其養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于28d。后澆帶處限制膨脹率≥0.025%（水中14d），且≥-0.02%（水中14d轉(zhuǎn)空氣中28d）。后澆帶澆注前及后澆帶達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度前，應(yīng)對后澆帶兩側(cè)結(jié)構(gòu)合理支撐，保證施工安全。后澆帶應(yīng)在月平均氣溫10℃～20℃的月份進(jìn)行澆筑。

對車站主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行MIDAS GEN有限元計(jì)算，由于車站主體范圍內(nèi)未設(shè)置變形縫，且車站整體結(jié)構(gòu)巨大，計(jì)算控制因素由傳統(tǒng)的水土荷載控制變?yōu)闇囟瓤刂?，溫度造成的結(jié)構(gòu)橫向受力很大，結(jié)構(gòu)受力相對于普通車站變大，配筋相對于普通地鐵車站也增加很多。

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面：（1）控制水膠比：C35混凝土的水膠比不應(yīng)大于0.5，C50混凝土的水膠比不應(yīng)大于0.36。（2）控制最大氯離子含量：混凝土中的最大氯離子含量應(yīng)小于0.06%。（3）控制接觸外部水的防水混凝土氯離子擴(kuò)散系數(shù)及電通量：氯離子擴(kuò)散系數(shù)（28d期齡）<4×10-12m2/s，電通量指標(biāo)（56d期齡）<1000庫侖。（4）控制混凝土中的含堿量：混凝土中的含堿量不超過3.0kg/m3。（5） 控制混凝土中膠凝材料：C35混凝土，混凝土中的膠凝材料總量不宜少于300kg/m3，最大用量不宜大于400kg/m3，C50混凝土中的膠凝材料總量不宜少于360kg/m3，最大用量不宜大于480kg/m3，且膠凝材料的抗蝕系數(shù)大于0.8。（6）在與地下水、土接觸的外部混凝土結(jié)構(gòu)添加防腐阻銹劑和聚丙烯網(wǎng)狀纖維：減少混凝土的收縮裂縫，增加混凝土的防腐能力。（7）所有與地下水接觸的永久性鋼結(jié)構(gòu)，均涂刷防腐涂層。

混凝土結(jié)構(gòu)施工方面：（1）注意混凝土的澆筑及養(yǎng)護(hù)，降低混凝土入模溫度。分層施工，嚴(yán)格控制混凝土一次灌注量和分段灌注長度，防止混凝土收縮開裂?；炷琉B(yǎng)護(hù)應(yīng)根據(jù)環(huán)境條件做好夏季保濕，冬季保溫工作。（2）嚴(yán)格控制混凝土入模溫度，夏季高溫季節(jié)施工時(shí)，應(yīng)利用夜間施工。（3）充分了解混凝土水化熱的高低，進(jìn)行水化熱測定，為養(yǎng)護(hù)和保溫措施提供依據(jù)。（4）混凝土冬季施工時(shí)應(yīng)做到以下幾點(diǎn)：（1）拌制混凝土所采用的骨料應(yīng)該清潔，不得含有冰、雪、凍塊或其它易凍裂物質(zhì)；（2）冬季澆筑的混凝土，其受凍臨界強(qiáng)度應(yīng)符合下列規(guī)定：采用普通硅酸鹽水泥配制的混凝土，不應(yīng)小于設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)的30%。

在紅島火車站的設(shè)計(jì)及施工過程中，通過以上措施，能夠很好地確保結(jié)構(gòu)的耐久性，保證車站的耐久性達(dá)到規(guī)定的設(shè)計(jì)使用100年年限。

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