本發明涉及地鐵工程結構技術領域，具體涉及一種強腐蝕環境下地鐵明挖車站綜合防護體系及其施工方法。

背景技術：

隨著國內主要城市地鐵建設快速發展，地鐵出行已經成為城市最重要的日常交通選擇方式之一，地鐵建設也需要適應各種地質條件，同時，復雜的地下環境對地鐵結構耐久性提出嚴峻的考驗。

地鐵工程的設計使用年限為100年，《混凝土結構耐久性設計規范》（gb/t50476-2008)根據工程所處環境的環境類別、環境作用等級對混凝土耐久性的設計提出具體要求與控制指標。但是在我國部分沿海及內陸鹽漬土地區，水土中cl^-、so4^2-等腐蝕介質含量遠超規范中的環境等級，依據現有規范已經無法滿足混凝土耐久性要求。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種強腐蝕環境下地鐵明挖車站綜合防護體系及其施工方法，滿足特殊地質條件下，地下混凝土結構耐久性要求。

本發明所采用的技術方案為：

強腐蝕環境下地鐵明挖車站綜合防護體系，其特征在于：

于車站的頂板、底板和側墻外設置全外包的加強防水層；

頂板的加強防水層上方由覆土層壓實；

底板的加強防水層下方設置素砼墊層；

側墻的加強防水層外側與側墻外側的車站主體基坑支護結構之間由隔離層壓實。

頂板表面涂覆有防腐層，防腐層位于加強防水層與頂板之間；

頂板的加強防水層表面設置有細石混凝土保護層，細石混凝土保護層位于加強防水層與覆土層之間。

底板底面設置有細石混凝土保護層，細石混凝土保護層位于底板和加強防水層之間。

側墻表面涂覆有防腐層，防腐層位于側墻與加強防水層之間；

側墻的加強防水層外設置有保護板，保護板位于加強防水層和隔離層之間。

強腐蝕環境下地鐵明挖車站綜合防護體系的施工方法，其特征在于：

包括以下步驟：

步驟一：

施工車站主體基坑支護結構，開挖基坑至坑底；

步驟二：

鋪設底板的素砼墊層，素砼墊層采用300mm厚c20素砼，素砼墊層上鋪設加強防水層，加強防水層采用雙層的sbs彈性體改性瀝青防水卷材、瀝青基聚酯胎預鋪式防水卷材或者高分子自粘膠膜預鋪式防水卷材，加強防水層上鋪設50mm厚c20的細石混凝土保護層；

綁扎底板的鋼筋，外層鋼筋采用涂層鋼筋，防腐涂料采用防氯鹽腐蝕的hcpe涂料，總厚度不小于200μm，采用高性能混凝土澆筑底板；

步驟三：綁扎側墻的鋼筋，外層鋼筋采用涂層鋼筋，采用高性能混凝土澆筑側墻；

側墻的混凝土外表面涂刷防腐層，防腐層采用硅烷浸漬，硅烷采用異辛基三乙氧基硅烷膏體，用量不少于300g/㎡；

外側鋪設加強防水層，加保護板，保護板采用pe泡沫塑料板，與車站主體基坑支護結構之間的肥槽設置隔離層，隔離層采用優質素土分層壓實回填；

依次施工下部側墻、車站中板、上部側墻；

步驟四：綁扎頂板的鋼筋，外層鋼筋采用涂層鋼筋，采用高性能混凝土澆筑頂板；

頂板的混凝土外表面涂刷防腐層，其上鋪設加強防水層以及100g/㎡無紡布，加強防水層上鋪設70mm厚c20的細石混凝土保護層，上部覆土層采用優質素土分層壓實回填；

鋪設路面恢復道路交通。

本發明具有以下優點：

1、綜合防護體系主要含結構自防水防腐蝕+加強防腐層+加強防水層+隔離層，隔離層過濾腐蝕介質，加強防腐層、加強防水層進一步隔離和抵抗腐蝕介質滲入混凝土結構，采用高性能混凝土及涂層鋼筋提供結構致密性，加強結構自防腐能力，通過多道隔離、綜合防護，大大提高混凝土結構抗腐蝕能力，滿足耐久性要求。

2、施工工序匹配地鐵明挖車站常規工法，施工工序簡便靈活、操作性強，不增加工期。

3、較常規的地鐵明挖車站，綜合防護體系主要增設防腐層、采用高性能混凝土和涂層鋼筋，增加投資較少。在強腐蝕等特殊地質條件下的城市軌道交通、鐵路、市政地下通道等地下混凝土結構工程中有廣泛的應用前景。

附圖說明

圖1是本發明的地鐵明挖車站綜合防護體系剖面圖。

圖2是本發明的車站頂板節點處防護體系大樣圖。

圖3是本發明的車站側墻節點處防護體系大樣圖。

圖4是本發明的車站底板節點處防護體系大樣圖。

圖中，1-車站主體基坑支護結構，2-素砼墊層，3-加強防水層，4-底板（采用高性能混凝土），5-側墻（采用高性能混凝土），6-頂板（采用高性能混凝土），7-隔離層，8-覆土層，9-防腐層（采用硅烷浸漬），10-細石混凝土保護層，11-保護板。

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本發明進行詳細的說明。

本發明涉及的強腐蝕環境下地鐵明挖車站綜合防護體系，主要含結構自防水防腐蝕+加強防腐層+加強防水層+隔離層，具體結構是：

于車站的頂板6、底板4和側墻5外設置全外包的加強防水層3。頂板6的加強防水層3上方由覆土層8壓實，底板4的加強防水層3下方設置素砼墊層2，側墻5的加強防水層3外側與側墻5外側的車站主體基坑支護結構1之間由隔離層7壓實。

頂板6表面涂覆有防腐層9，防腐層9位于加強防水層3與頂板6之間。頂板6的加強防水層3表面設置有細石混凝土保護層10，細石混凝土保護層10位于加強防水層3與覆土層8之間。

底板4底面設置有細石混凝土保護層10，細石混凝土保護層10位于底板4和加強防水層3之間。

側墻5表面涂覆有防腐層9，防腐層9位于側墻5與加強防水層3之間。側墻5的加強防水層3外設置有保護板11，保護板11位于加強防水層3和隔離層7之間。

上述強腐蝕環境下地鐵明挖車站綜合防護體系的施工方法，包括以下步驟：

步驟一：

施工車站主體基坑支護結構1，開挖基坑至坑底；

步驟二：

鋪設底板4的素砼墊層2，為了較好的隔離腐蝕介質，素砼墊層2采用300mm厚c20素砼，素砼墊層2上鋪設加強防水層3，加強防水層3采用雙層的sbs彈性體改性瀝青防水卷材、瀝青基聚酯胎預鋪式防水卷材或者高分子自粘膠膜預鋪式防水卷材，加強防水層3上鋪設50mm厚c20的細石混凝土保護層10；

綁扎底板4的鋼筋，外層鋼筋采用涂層鋼筋，防腐涂料采用防氯鹽腐蝕的hcpe涂料，總厚度不小于200μm，采用高性能混凝土澆筑底板4；

步驟三：綁扎側墻5的鋼筋，外層鋼筋采用涂層鋼筋，采用高性能混凝土澆筑側墻5；

側墻5的混凝土外表面涂刷防腐層9，防腐層9采用硅烷浸漬，硅烷采用異辛基三乙氧基硅烷膏體，用量不少于300g/㎡；

外側鋪設加強防水層3，加保護板11，保護板11采用pe泡沫塑料板，與車站主體基坑支護結構1之間的肥槽設置隔離層7，隔離層7采用優質素土分層壓實回填；

依次施工下部側墻、車站中板、上部側墻；

步驟四：綁扎頂板6的鋼筋，外層鋼筋采用涂層鋼筋，采用高性能混凝土澆筑頂板6；

頂板6的混凝土外表面涂刷防腐層9，其上鋪設加強防水層3以及100g/㎡無紡布，加強防水層3上鋪設70mm厚c20的細石混凝土保護層10，上部覆土層8采用優質素土分層壓實回填；

鋪設路面恢復道路交通。

施工中，相關材料要求及施工工藝要求如下：

1、高性能混凝土：

混凝土原材料要求：采用強度等級為42.5級（c50以下）和52.5級（c50及以上）普通硅酸鹽鹽水泥，優先使用p?i型硅酸鹽水泥。不得使用立窯水泥，應避免使用早強、水化熱較高的水泥、以及抗硫酸鹽水泥和高抗硫酸鹽水泥。水泥中c3a含量宜控制在6%～12%，f－cao含量不大于1.5%，水泥的細度宜小于350m²/kg，不得超過400m²/kg。水泥的堿含量應低于0.6%，且混凝土內的總含堿量不超過3.0kg/m³。水泥的氯離子含量應低于0.03%，且混凝土內的氯離子總含量不超過膠凝材料總量的0.05%（水溶值）。

水膠比和膠凝材料用量控制：高性能混凝土強度等級宜采用c35、c40、c45，水膠比范圍0.35～0.50，膠凝材料總量范圍380～480kg/m³，礦物摻合料粉煤灰摻量10%～30%、磨細礦粉摻量10%～40%。

耐久性關鍵技術指標控制：抗凍耐久性指標df不低于85%，抗腐蝕系數（12個月）不小于0.95，氯離子擴散系數不大于4x10^-8cm²/s，抗碳化性能（標準碳化條件28d）不大于15mm。

2、鋼筋涂層：

在與腐蝕性土體接觸的混凝土側墻及頂底板，其最外層鋼筋采用涂層鋼筋，防腐涂料采用防氯鹽腐蝕的hcpe涂料。建議采用兩底兩面或兩底一中一面的方案，底漆、中間漆和面漆的涂層總厚度應達到200μm。涂料用量每道0.2～0.3kg/m²。涂料如果出現增稠現象，可加入配套的稀釋劑，加入量10％左右。

施工中宜適當增加鋼筋保護層厚度，建議在規范要求保護層厚度基礎上增加5～10mm，同時嚴格控制鋼筋保護層厚度要求。

3、加強防腐層：

在與腐蝕性土體接觸的混凝土側墻及頂板，混凝土外表面采用硅烷浸漬。優先采用異辛基三乙氧基硅烷膏體做為硅烷浸漬材料，硅烷膏體異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應大于萬分之一；閃點不低于70℃。

浸漬硅烷前應進行噴涂試驗，試驗區面積應為1～5㎡。按規范要求分別進行吸水率、硅烷浸漬深度和氯化物吸收量的降低效果檢測。

異辛基三乙氧基硅烷膏體用量：每平方米共噴涂或滾涂一遍，用量不少于300g/㎡。

4、隔離層：

宜選用新鮮、無污染、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、雜填土及全風化、強風化類巖土、石灰等。并采用分層壓實回填，壓實系數不小于0.95。

本發明將常規地鐵明挖車站結構中普通混凝土調整為致密性較好、水化熱較低的高性能混凝土，增設涂層鋼筋、加強防腐層、隔離層等綜合防護措施，不但提高混凝土結構抗腐蝕性能、滿足結構耐久性要求，同時匹配明挖工法，施工簡便靈活，提高工效。

本發明的內容不限于實施例所列舉，本領域普通技術人員通過閱讀本發明說明書而對本發明技術方案采取的任何等效的變換，均為本發明的權利要求所涵蓋。