地鐵車站結構地下水的腐蝕防治

陳子寧

【摘 要】文章旨在通過對沿海城市地鐵項目的分析和研究，闡述地下水環境中地鐵車站結構的特點及地下水腐蝕的機理，并對現階段常見的混凝土結構防腐蝕措施及其效果進行歸納和總結，對地鐵車站腐蝕問題提出科學對策，使其能夠及時、長久、有效地被保護。

【關鍵詞】地鐵車站;混凝土結構;地下水;腐蝕;防治措施

【中圖分類號】TU462 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2019）03-0167-02

大多數情況下，地鐵車站所處的環境十分特殊，往往是在地面下10～30 m的范圍內，沿海地區情況更為特殊，由于實際接觸到的場地具有豐富的地下水資源，相應水位較高，所以地鐵結構必須經常處于水環境中，這給混凝土和鋼筋被腐蝕創造了條件。通過對珠三角地區部分地鐵及地下工程地質勘察結果的了解與分析，該地區地下水中存在較多腐蝕性物質，尤其是CI-和■離子含量較高，對鋼筋混凝土結構表現出強烈的腐蝕性。此次研究重點探討地鐵車站結構地下水腐蝕防治措施，并結合基本案例展開探討，指出落實相關工作的必要性。

1 現階段地鐵車站結構地下水的腐蝕防治情況

現階段，國內地鐵工程的相關情況證實了混凝土結構腐蝕問題的存在，甚至表現出愈演愈烈的趨勢。地鐵車站由于使用年限長、地下環境復雜、迎土結構后期維護難度大等，若是未能在建設階段采取有效的防腐蝕措施，將嚴重影響日后的運營狀況。依照《地鐵設計規范》的相關條款，對地鐵車站100年使用年限做出了具體要求，對混凝土結構耐久性設計也有明確規定，總體上能夠為地鐵車站結構提供基本的安全儲備并保證其正常使用。但位于沿海地區的地鐵車站，受到海水侵蝕的嚴重影響，混凝土結構和鋼筋常常處于CI-和■腐蝕環境中。在《地鐵設計規范》里并未發現針對此情況的具體措施，僅僅提及了部分基本要求，對該情況的防腐蝕設計，需結合其他規范或進行有針對性的研究分析。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，更應該在各個方面重視安全性的提升。相較于國外地鐵建設而言，國內地鐵建設經驗尚有限，直到20世紀80年代末我國才展開大規模的地鐵建設。為了降低地鐵車站結構所承受的腐蝕影響，減少相應損失，需要重視地下結構的防腐蝕問題。

2 地鐵車站結構地下水的腐蝕特點分析

地鐵車站是一個極為特殊的區域，結合其基本情況加以分析，能夠看出混凝土結構實際接觸到的環境，為了更好地防治混凝土結構腐蝕，需要積極展開相關環境研究，對地下水環境進行合理判斷，明確腐蝕的基本特點。針對沿海地區的特殊性，本次研究重點對沿海城市的地鐵車站相關情況展開討論。在南方眾多海濱城市中，因為工程場地的地下水量較大，所以混凝土結構極易被腐蝕，特別是當結構長期處于干濕交替的環境中時，可能會表現出強腐蝕性。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 地鐵車站結構的具體特點

對地鐵車站的結構展開分析，能夠發現其存在的基本特點，不管是使用年限還是工作狀態，都能發現應該避免的問題。地鐵車站關系到人們的出行安全，因此更應該重視細節問題的解決，只有將相關細節性工作落實到位，才能保證其他工作順利進行。地鐵車站結構十分復雜，需要結合實際情況展開分析，在合理考察的基礎上，制定有效的防腐蝕措施，滿足地鐵車站的安全需要。

3.1 較長的設計使用年限

依照《地鐵設計規范》的基本要求，車站結構的設計使用年限是100年，依照環境的實際影響，必須在遵循年限標準的前提下展開合理的耐久性設計。

3.2 帶裂縫工作狀態

在雙層地鐵車站箱形結構的具體設計過程中，頂板覆土的厚度通常大于3 m，相應的結構必須應對多個方向的水土壓力，車站箱形結構的支座、跨中彎矩較大。由于對抗裂標準大幅度提升，地鐵相關造價會因此大大增加。結合相關規范規定，裂縫控制等級在三級時，沿海腐蝕性地下水環境中結構迎水面裂縫的寬度通常不應大于0.2 mm。若是混凝土及鋼筋能夠處于協調配合狀態，受拉區的混凝土應力可以保證呈現增加趨勢，當達到拉力極限值，混凝土會開裂，由此只能處于帶裂縫工作狀態。此工況下，構件內鋼筋極易受到地下水腐蝕侵害。

3.3 難以進行有效替換

地鐵結構一般處于地下，多種多樣的受力構件與土體進行有效接觸，結構承擔著土和水的雙重壓力。在設計使用年限中，這些最基本的構件將難以實現有效的更換，只能在出現問題之后落實相應的維修。

3.4 進行干濕交替

因為地鐵車站常常處于地下水的浸泡中，若是沒有充分考慮地鐵結構本身的特殊情況，將無法保證其在水環境中正常使用。地鐵結構和一般水下工程結構（如海港工程的樁、墩等）不同，結構外側會長時間與水接觸甚至出現干濕交替的情況，結構內側則保持著干燥狀態。受到通風系統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側補充的趨勢。正是這樣的滲透作用，導致水中存在的可溶性鹽會逐步沉積，從而對混凝土和鋼筋等產生腐蝕作用。

4 地鐵車站結構地下水腐蝕防治措施

若是地鐵車站的結構常常受到地下水的侵蝕，極易出現各種各樣的問題，被腐蝕的情況日益嚴重，將威脅到人們的出行安全，為維護大眾利益，需要積極制定科學的防治措施，保證地鐵車站結構更加穩定，同時又能在對應的使用年限始終維持高效率的運行狀態。

4.1 提升混凝土密實性

提高混凝土密實性，可以有效避免地下水滲入，改善結構抗腐蝕性能。理論上應該積極降低混凝土的孔隙率，阻止滲水通道的發展，可通過控制配合比、有針對性地使用摻和料、加強混凝土養護等措施減少后期收縮作用對結構產生的影響，提高混凝土結構質量。

4.2 強化混凝土保護層

適當選取混凝土保護層厚度，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構中鋼筋被腐蝕的情況。依照相應標準和要求，當梁、柱、墻中縱向受力鋼筋保護層的厚度超出50 mm時，宜對其采取相應有效的構造措施。針對腐蝕環境中的地下車站結構，迎水面混凝土的保護層厚度超出50 mm時，應在保護層內薄弱部位設置防裂、防剝落鋼筋網片。

4.3 適時增加結構外表面涂層

近年來，部分重點建設的海上大橋，為了讓橋梁的使用壽命滿足相關標準要求，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的滲透率，這屬于較為科學有效的手段。在地鐵的具體構建中，由于處于城市繁華地帶，所以場地有限，同時受成本、工藝等因素的限制，基坑的圍護結構和車站主體結構之間通常沒有涂層施工空間，結構外表面涂層防腐措施難以實現，故該方式僅適用于少量分離式結構中。

5 結語

本文重點探討了地鐵車站結構地下水的腐蝕防治對策，通過結合現階段沿海地區地鐵車站的實際情況進行分析，闡述了地下水腐蝕的基本特點，并針對性地提出應對措施。國內的地鐵車站結構地下水防腐蝕工作還處在逐步完善的階段，應積極借鑒國外先進經驗與技術，在具體實踐中驗證相關理論成果，并通過深入研究，對地鐵結構地下水腐蝕問題提出更有效、更經濟的解決辦法。

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[責任編輯：陳澤琦]