CN107059924A - 强腐蚀环境下地铁明挖车站综合防护体系及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及强腐蚀环境下地铁明挖车站综合防护体系及其施工方法。在强腐蚀环境下，依据现有规范已经无法满足混凝土耐久性要求。本发明于车站的顶板、底板和侧墙外设置全外包的加强防水层；顶板的加强防水层上方由覆土层压实；底板的加强防水层下方设置素砼垫层；侧墙的加强防水层外侧与侧墙外侧的车站主体基坑支护结构之间由隔离层压实。本发明在常用的明挖车站防水体系基础上，通过增设防腐层、隔离层，并采用高性能混凝土等方式，满足混凝土结构耐久性要求，在我国部分沿海及内陆盐渍土地区，具有广泛的应用空间；在明挖车站防水体系基础上，具有施工工序简便灵活、操作性强、增加投资较少、适应性强、安全可靠等特点。
Description
技术领域
本发明涉及地铁工程结构技术领域，具体涉及一种强腐蚀环境下地铁明挖车站综合防护体系及其施工方法。
背景技术
随着国内主要城市地铁建设快速发展，地铁出行已经成为城市最重要的日常交通选择方式之一，地铁建设也需要适应各种地质条件，同时，复杂的地下环境对地铁结构耐久性提出严峻的考验。
地铁工程的设计使用年限为100年，《混凝土结构耐久性设计规范》（GB/T50476-2008)根据工程所处环境的环境类别、环境作用等级对混凝土耐久性的设计提出具体要求与控制指标。但是在我国部分沿海及内陆盐渍土地区，水土中CL-、SO4 2-等腐蚀介质含量远超规范中的环境等级，依据现有规范已经无法满足混凝土耐久性要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种强腐蚀环境下地铁明挖车站综合防护体系及其施工方法，满足特殊地质条件下，地下混凝土结构耐久性要求。
本发明所采用的技术方案为：
强腐蚀环境下地铁明挖车站综合防护体系，其特征在于：
于车站的顶板、底板和侧墙外设置全外包的加强防水层；
顶板的加强防水层上方由覆土层压实；
底板的加强防水层下方设置素砼垫层；
侧墙的加强防水层外侧与侧墙外侧的车站主体基坑支护结构之间由隔离层压实。
顶板表面涂覆有防腐层，防腐层位于加强防水层与顶板之间；
顶板的加强防水层表面设置有细石混凝土保护层，细石混凝土保护层位于加强防水层与覆土层之间。
底板底面设置有细石混凝土保护层，细石混凝土保护层位于底板和加强防水层之间。
侧墙表面涂覆有防腐层，防腐层位于侧墙与加强防水层之间；
侧墙的加强防水层外设置有保护板，保护板位于加强防水层和隔离层之间。
强腐蚀环境下地铁明挖车站综合防护体系的施工方法，其特征在于：
包括以下步骤：
步骤一：
施工车站主体基坑支护结构，开挖基坑至坑底；
步骤二：
铺设底板的素砼垫层，素砼垫层采用300mm厚C20素砼，素砼垫层上铺设加强防水层，加强防水层采用双层的SBS弹性体改性沥青防水卷材、沥青基聚酯胎预铺式防水卷材或者高分子自粘胶膜预铺式防水卷材，加强防水层上铺设50mm厚C20的细石混凝土保护层；
绑扎底板的钢筋，外层钢筋采用涂层钢筋，防腐涂料采用防氯盐腐蚀的HCPE涂料，总厚度不小于200μm，采用高性能混凝土浇筑底板；
步骤三：绑扎侧墙的钢筋，外层钢筋采用涂层钢筋，采用高性能混凝土浇筑侧墙；
侧墙的混凝土外表面涂刷防腐层，防腐层采用硅烷浸渍，硅烷采用异辛基三乙氧基硅烷膏体，用量不少于300g/㎡；
外侧铺设加强防水层，加保护板，保护板采用PE泡沫塑料板，与车站主体基坑支护结构之间的肥槽设置隔离层，隔离层采用优质素土分层压实回填；
依次施工下部侧墙、车站中板、上部侧墙；
步骤四：绑扎顶板的钢筋，外层钢筋采用涂层钢筋，采用高性能混凝土浇筑顶板；
顶板的混凝土外表面涂刷防腐层，其上铺设加强防水层以及100g/㎡无纺布，加强防水层上铺设70mm厚C20的细石混凝土保护层，上部覆土层采用优质素土分层压实回填；
铺设路面恢复道路交通。
本发明具有以下优点：
1、综合防护体系主要含结构自防水防腐蚀+加强防腐层+加强防水层+隔离层，隔离层过滤腐蚀介质，加强防腐层、加强防水层进一步隔离和抵抗腐蚀介质渗入混凝土结构，采用高性能混凝土及涂层钢筋提供结构致密性，加强结构自防腐能力，通过多道隔离、综合防护，大大提高混凝土结构抗腐蚀能力，满足耐久性要求。
2、施工工序匹配地铁明挖车站常规工法，施工工序简便灵活、操作性强，不增加工期。
3、较常规的地铁明挖车站，综合防护体系主要增设防腐层、采用高性能混凝土和涂层钢筋，增加投资较少。在强腐蚀等特殊地质条件下的城市轨道交通、铁路、市政地下通道等地下混凝土结构工程中有广泛的应用前景。
附图说明
图1是本发明的地铁明挖车站综合防护体系剖面图。
图2是本发明的车站顶板节点处防护体系大样图。
图3是本发明的车站侧墙节点处防护体系大样图。
图4是本发明的车站底板节点处防护体系大样图。
图中，1-车站主体基坑支护结构，2-素砼垫层，3-加强防水层，4-底板（采用高性能混凝土），5-侧墙（采用高性能混凝土），6-顶板（采用高性能混凝土），7-隔离层，8-覆土层，9-防腐层（采用硅烷浸渍），10-细石混凝土保护层，11-保护板。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。
本发明涉及的强腐蚀环境下地铁明挖车站综合防护体系，主要含结构自防水防腐蚀+加强防腐层+加强防水层+隔离层，具体结构是：
于车站的顶板6、底板4和侧墙5外设置全外包的加强防水层3。顶板6的加强防水层3上方由覆土层8压实，底板4的加强防水层3下方设置素砼垫层2，侧墙5的加强防水层3外侧与侧墙5外侧的车站主体基坑支护结构1之间由隔离层7压实。
顶板6表面涂覆有防腐层9，防腐层9位于加强防水层3与顶板6之间。顶板6的加强防水层3表面设置有细石混凝土保护层10，细石混凝土保护层10位于加强防水层3与覆土层8之间。
底板4底面设置有细石混凝土保护层10，细石混凝土保护层10位于底板4和加强防水层3之间。
侧墙5表面涂覆有防腐层9，防腐层9位于侧墙5与加强防水层3之间。侧墙5的加强防水层3外设置有保护板11，保护板11位于加强防水层3和隔离层7之间。
上述强腐蚀环境下地铁明挖车站综合防护体系的施工方法，包括以下步骤：
步骤一：
施工车站主体基坑支护结构1，开挖基坑至坑底；
步骤二：
铺设底板4的素砼垫层2，为了较好的隔离腐蚀介质，素砼垫层2采用300mm厚C20素砼，素砼垫层2上铺设加强防水层3，加强防水层3采用双层的SBS弹性体改性沥青防水卷材、沥青基聚酯胎预铺式防水卷材或者高分子自粘胶膜预铺式防水卷材，加强防水层3上铺设50mm厚C20的细石混凝土保护层10；
绑扎底板4的钢筋，外层钢筋采用涂层钢筋，防腐涂料采用防氯盐腐蚀的HCPE涂料，总厚度不小于200μm，采用高性能混凝土浇筑底板4；
步骤三：绑扎侧墙5的钢筋，外层钢筋采用涂层钢筋，采用高性能混凝土浇筑侧墙5；
侧墙5的混凝土外表面涂刷防腐层9，防腐层9采用硅烷浸渍，硅烷采用异辛基三乙氧基硅烷膏体，用量不少于300g/㎡；
外侧铺设加强防水层3，加保护板11，保护板11采用PE泡沫塑料板，与车站主体基坑支护结构1之间的肥槽设置隔离层7，隔离层7采用优质素土分层压实回填；
依次施工下部侧墙、车站中板、上部侧墙；
步骤四：绑扎顶板6的钢筋，外层钢筋采用涂层钢筋，采用高性能混凝土浇筑顶板6；
顶板6的混凝土外表面涂刷防腐层9，其上铺设加强防水层3以及100g/㎡无纺布，加强防水层3上铺设70mm厚C20的细石混凝土保护层10，上部覆土层8采用优质素土分层压实回填；
铺设路面恢复道路交通。
施工中，相关材料要求及施工工艺要求如下：
1、高性能混凝土：
混凝土原材料要求：采用强度等级为42.5级（C50以下）和52.5级（C50及以上）普通硅酸盐盐水泥，优先使用P•I型硅酸盐水泥。不得使用立窑水泥，应避免使用早强、水化热较高的水泥、以及抗硫酸盐水泥和高抗硫酸盐水泥。水泥中C3A 含量宜控制在6%～12%，f－CaO含量不大于1.5%，水泥的细度宜小于350m2/kg，不得超过400m2/kg。水泥的碱含量应低于0.6%，且混凝土内的总含碱量不超过3.0kg/m3。水泥的氯离子含量应低于0.03%，且混凝土内的氯离子总含量不超过胶凝材料总量的0.05%（水溶值）。
水胶比和胶凝材料用量控制：高性能混凝土强度等级宜采用C35、C40、C45，水胶比范围0.35～0.50，胶凝材料总量范围380～480kg/m3，矿物掺合料粉煤灰掺量10%～30%、磨细矿粉掺量10%～40%。
耐久性关键技术指标控制：抗冻耐久性指标DF不低于85%，抗腐蚀系数（12个月）不小于0.95，氯离子扩散系数不大于4x10-8cm2/s，抗碳化性能（标准碳化条件28d）不大于15mm。
2、钢筋涂层：
在与腐蚀性土体接触的混凝土侧墙及顶底板，其最外层钢筋采用涂层钢筋，防腐涂料采用防氯盐腐蚀的HCPE涂料。建议采用两底两面或两底一中一面的方案，底漆、中间漆和面漆的涂层总厚度应达到200μm。涂料用量每道0.2～0.3 kg/m2。涂料如果出现增稠现象，可加入配套的稀释剂，加入量10％左右。
施工中宜适当增加钢筋保护层厚度，建议在规范要求保护层厚度基础上增加5～10mm，同时严格控制钢筋保护层厚度要求。
3、加强防腐层：
在与腐蚀性土体接触的混凝土侧墙及顶板，混凝土外表面采用硅烷浸渍。优先采用异辛基三乙氧基硅烷膏体做为硅烷浸渍材料，硅烷膏体异辛基三乙氧基硅烷的含量不小于80%；硅氧烷含量不大于0.3%；可水解的氯化物含量不应大于万分之一；闪点不低于70℃。
浸渍硅烷前应进行喷涂试验，试验区面积应为1～5㎡。按规范要求分别进行吸水率、硅烷浸渍深度和氯化物吸收量的降低效果检测。
异辛基三乙氧基硅烷膏体用量：每平方米共喷涂或滚涂一遍，用量不少于300g/㎡。
4、隔离层：
宜选用新鲜、无污染、透水性差的粘性土，不能含腐植土、淤泥、垃圾等，不得采用砂土、杂填土及全风化、强风化类岩土、石灰等。并采用分层压实回填，压实系数不小于0.95。
本发明将常规地铁明挖车站结构中普通混凝土调整为致密性较好、水化热较低的高性能混凝土，增设涂层钢筋、加强防腐层、隔离层等综合防护措施，不但提高混凝土结构抗腐蚀性能、满足结构耐久性要求，同时匹配明挖工法，施工简便灵活，提高工效。
本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。
Claims (5)
1.强腐蚀环境下地铁明挖车站综合防护体系，其特征在于：
于车站的顶板（6）、底板（4）和侧墙（5）外设置全外包的加强防水层（3）；
顶板（6）的加强防水层（3）上方由覆土层（8）压实；
底板（4）的加强防水层（3）下方设置素砼垫层（2）；
侧墙（5）的加强防水层（3）外侧与侧墙（5）外侧的车站主体基坑支护结构（1）之间由隔离层（7）压实。
2.根据权利要求1所述的强腐蚀环境下地铁明挖车站综合防护体系，其特征在于：
顶板（6）表面涂覆有防腐层（9），防腐层（9）位于加强防水层（3）与顶板（6）之间；
顶板（6）的加强防水层（3）表面设置有细石混凝土保护层（10），细石混凝土保护层（10）位于加强防水层（3）与覆土层（8）之间。
3.根据权利要求1所述的强腐蚀环境下地铁明挖车站综合防护体系，其特征在于：
底板（4）底面设置有细石混凝土保护层（10），细石混凝土保护层（10）位于底板（4）和加强防水层（3）之间。
4.根据权利要求1所述的强腐蚀环境下地铁明挖车站综合防护体系，其特征在于：
侧墙（5）表面涂覆有防腐层（9），防腐层（9）位于侧墙（5）与加强防水层（3）之间；
侧墙（5）的加强防水层（3）外设置有保护板（11），保护板（11）位于加强防水层（3）和隔离层（7）之间。
5.强腐蚀环境下地铁明挖车站综合防护体系的施工方法，其特征在于：
包括以下步骤：
步骤一：
施工车站主体基坑支护结构（1），开挖基坑至坑底；
步骤二：
铺设底板（4）的素砼垫层（2），素砼垫层（2）采用300mm厚C20素砼，素砼垫层（2）上铺设加强防水层（3），加强防水层（3）采用双层的SBS弹性体改性沥青防水卷材、沥青基聚酯胎预铺式防水卷材或者高分子自粘胶膜预铺式防水卷材，加强防水层（3）上铺设50mm厚C20的细石混凝土保护层（10）；
绑扎底板（4）的钢筋，外层钢筋采用涂层钢筋，防腐涂料采用防氯盐腐蚀的HCPE涂料，总厚度不小于200μm，采用高性能混凝土浇筑底板（4）；
步骤三：绑扎侧墙（5）的钢筋，外层钢筋采用涂层钢筋，采用高性能混凝土浇筑侧墙（5）；
侧墙（5）的混凝土外表面涂刷防腐层（9），防腐层（9）采用硅烷浸渍，硅烷采用异辛基三乙氧基硅烷膏体，用量不少于300g/㎡；
外侧铺设加强防水层（3），加保护板（11），保护板（11）采用PE泡沫塑料板，与车站主体基坑支护结构（1）之间的肥槽设置隔离层（7），隔离层（7）采用优质素土分层压实回填；
依次施工下部侧墙、车站中板、上部侧墙；
步骤四：绑扎顶板（6）的钢筋，外层钢筋采用涂层钢筋，采用高性能混凝土浇筑顶板（6）；
顶板（6）的混凝土外表面涂刷防腐层（9），其上铺设加强防水层（3）以及100g/㎡无纺布，加强防水层（3）上铺设70mm厚C20的细石混凝土保护层（10），上部覆土层（8）采用优质素土分层压实回填；
铺设路面恢复道路交通。
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-
2017
- 2017-05-22 CN CN201710363429.0A patent/CN107059924A/zh active Pending
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