李伟
摘 要：青岛市红岛火车站体量大，结构复杂，为大型枢纽车站，其所处地质环境为强腐蚀环境，设计与施工的难度较大，耐久性不易保证。本文以其为背景，采用midas gen通用有限元设计软件进行整体性设计，并充分结合专家意见，提出了大型枢纽车站在强腐蚀环境中的设计与施工要求，能够满足主体结构一百年使用的耐久性要求。
关键词：地铁车站 枢纽 强腐蚀性 控制因素
中图分类号：TU984 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）12（a）-0-02
1 作用机理
Cl-离子对混凝土的腐蚀主要作用为4个方向：（1）Cl-作为去钝化剂，破坏钢筋表面的保护性钝化膜，使水和氧气渗透过去，鋼筋被氧化；（2）Cl-对局部钢筋表面钝化膜产生破坏，露出铁基，与尚完好的钝化膜区域构成腐蚀电池，造成局部坑蚀或均匀腐蚀；（3）Cl-使阳极去极化，加速腐蚀进程；（4）Cl-强化离子通路，降低阴阳极之间的电阻，加速化学腐蚀。
2 工程简介
青岛市地铁8号线工程红岛火车站是一个集地铁、高铁、公交、市政为一体的大型交通枢纽站，它既是济青高铁、青连铁路、青荣城际铁路的汇聚站，又是青岛地铁8号线、10号线、12号线的换乘站，同时配备市政停车场，公交站，商业等各种配套措施，单层建筑面积达到10万m2以上。
地铁车站大里程端约315.5m位于济青高铁站房下方，该段地铁车站结构与高铁站房共建称为共建段；车站小里程端约214m位于规划高铁红岛站北广场下方，称为非共建段。
根据地勘报告，红岛火车站所处地下水环境为强透水层地下水，对混凝土结构具有强腐蚀性；在干湿交替条件下，对钢筋混凝土结构中的钢筋具强腐蚀性。钻孔中地下水Cl-浓度大于20000mg/L，需对其进行专门的耐久性设计，如图1所示。
为保证车站在强腐蚀性环境中的耐久性达到规定的设计使用年限，确保工程的使用寿命，从以下3个方面进行考虑。
车站主体结构按不设缝设计，仅在附属及区间与车站结构变换处设置变形缝。车站10号线、8/12号线中板、底板仅设置横向施工缝，不设置纵向施工缝，施工缝间距18～24m，侧墙施工缝间距同底板。车站顶板、地下一层部分底板、车库夹层板设置纵、横向施工缝，施工缝间距30～40m，侧墙施工缝间距同底板。墙体水平施工缝设置在高出底板表面不小于300mm的墙体上。板墙结合的水平施工缝，留在板墙接缝线以下150～300mm处。墙体有预留孔洞时，施工缝距孔洞边缘不小于300mm。车站主体范围不设置变形缝，为抵抗混凝土收缩和温度变化的影响，结构施工采取设置后浇带的措施。后浇带宽度为1.0m，后浇带遇梁、板、墙贯通设置，钢筋全部贯通。后浇带在两侧混凝土浇注45d后浇注，浇注前必须将带内浮渣及杂物清理干净，用水冲洗后再刷纯水泥浆一道，采用微膨胀防水混凝土浇筑，并加强养护，其养护时间不少于28d。后浇带处限制膨胀率≥0.025%（水中14d），且≥-0.02%（水中14d转空气中28d）。后浇带浇注前及后浇带达到设计强度前，应对后浇带两侧结构合理支撑，保证施工安全。后浇带应在月平均气温10℃～20℃的月份进行浇筑。
对车站主体结构进行MIDAS GEN有限元计算，由于车站主体范围内未设置变形缝，且车站整体结构巨大，计算控制因素由传统的水土荷载控制变为温度控制，温度造成的结构横向受力很大，结构受力相对于普通车站变大，配筋相对于普通地铁车站也增加很多。
在结构设计方面：（1）控制水胶比：C35混凝土的水胶比不应大于0.5，C50混凝土的水胶比不应大于0.36。（2）控制最大氯离子含量：混凝土中的最大氯离子含量应小于0.06%。（3）控制接触外部水的防水混凝土氯离子扩散系数及电通量：氯离子扩散系数（28d期龄）<4×10-12m2/s，电通量指标（56d期龄）<1000库仑。（4）控制混凝土中的含碱量：混凝土中的含碱量不超过3.0kg/m3。（5） 控制混凝土中胶凝材料：C35混凝土，混凝土中的胶凝材料总量不宜少于300kg/m3，最大用量不宜大于400kg/m3，C50混凝土中的胶凝材料总量不宜少于360kg/m3，最大用量不宜大于480kg/m3，且胶凝材料的抗蚀系数大于0.8。（6）在与地下水、土接触的外部混凝土结构添加防腐阻锈剂和聚丙烯网状纤维：减少混凝土的收缩裂缝，增加混凝土的防腐能力。（7）所有与地下水接触的永久性钢结构，均涂刷防腐涂层。
混凝土结构施工方面：（1）注意混凝土的浇筑及养护，降低混凝土入模温度。分层施工，严格控制混凝土一次灌注量和分段灌注长度，防止混凝土收缩开裂。混凝土养护应根据环境条件做好夏季保湿，冬季保温工作。（2）严格控制混凝土入模温度，夏季高温季节施工时，应利用夜间施工。（3）充分了解混凝土水化热的高低，进行水化热测定，为养护和保温措施提供依据。（4）混凝土冬季施工时应做到以下几点：（1）拌制混凝土所采用的骨料应该清洁，不得含有冰、雪、冻块或其它易冻裂物质；（2）冬季浇筑的混凝土，其受冻临界强度应符合下列规定：采用普通硅酸盐水泥配制的混凝土，不应小于设计混凝土强度等级的30%。
在红岛火车站的设计及施工过程中，通过以上措施，能够很好地确保结构的耐久性，保证车站的耐久性达到规定的设计使用100年年限。
参考文献
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