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探討鹽湖地區接觸網基礎施工及防腐措施

時間:2020-11-20 來源:電氣化鐵道 本文字數:4099字
作者:劉長志 王京保 單位:中鐵第五勘察設計院集團有限公司電化通號設計處

  摘要:為了增強鹽湖地區電氣化鐵路接觸網基礎的抗腐蝕性能,在滿足基礎抗傾覆和地基承載力要求的設計原則下,采取基礎大開挖淺埋的設計方案。本文通過對鹽湖地區地質條件調查及對施工測量技術、基坑工作面清理及大開挖施工技術、玻璃鋼套筒安放和加固技術、基礎澆制及封閉養護技術、基礎防腐蝕施工技術等進行研究,確定鹽湖地區接觸網基礎防腐方法及基礎施工工藝。經過負載受力及運行驗證,未發生基礎沉降、開裂、腐蝕等現象,在節約成本的同時,提高了支柱壽命,縮減了施工工期,對鹽湖地區接觸網基礎施工及防腐具有一定參考價值。

 

  關鍵詞:鹽湖地區; 接觸網基礎; 防腐;

 

  Corrosion-resistant Measures for OCS Foundations in Salt Lake Area

 

  LIU Changzhi WANG Jingbao

 

  Abstract:In order to enhance the corrosion-resistant performance of OCS foundations of electrified railways in salt lake area, with meeting to the design principle of overturning-resistant and foundation bearing force, a scheme of heavy excavation and shallow burying is designed and adopted. The paper, on the basis of the investigation of geological conditions of salt lake area, studies timely the construction survey technology, working face cleaning and heavy excavation technology, glass reinforced sleeve setting and reinforcing technology, foundation pouring and closed curing technology and foundation corrosion-resistant construction technology, finalizes the corrosion-resistant method and construction process for OCS foundations in salt lake area. There is no occurrence of foundation settlement, cracking or corrosion after loading test and operation verification, which reduce the costs of project, lengthen the service life of masts and shorten the construction schedule, providing certain references for OCS construction and corrosion-resistant in the salt lake area.

 

  0 引言

 

  如何減弱或防止鋼筋混凝土結構物遭受鹽蝕,如何確;娱_挖時接觸網基礎安全穩定,如何防止施工過程中的污染等問題,是鹽湖地區接觸網基礎施工過程中面臨的棘手問題。目前,國內外對類似問題的研究較少,國內雖有一些接觸網基礎防鹽腐蝕的成果及產品,但其防腐性能和針對性差別較大,腐蝕成因也不盡相同,在實際應用過程中有很大的局限性。國內鐵路普遍位于鹽含量極低的鹽漬土地帶,多采用支柱埋入地下部分涂刷瀝青方式,在含鹽量高達80%~90%的環境下進行基礎防腐處理還沒有先例[1]。

 

  在強腐蝕土壤地區,為了增強砼基礎對地基土和地下水的抗腐蝕性能,一般采取高性能抗腐蝕混凝土及高強防腐布袋的裹體灌注樁技術[2]。巖鹽地區基礎防腐通過混凝土耐久性設計,基礎一般采取隔斷措施(基底鋪裝瀝青混凝土隔離層、四周砌筑瀝青磚墻、空隙填充C35耐久性混凝土)、外露混凝土進行防護等方式,提高了混凝土的耐久性[3]。鹽田地區混凝土基礎防腐的關鍵在于防止鋼筋的腐蝕,方法是切斷腐蝕介質接觸鋼筋的途徑,針對開挖式基礎、露出地面的基礎支柱、灌注樁基礎和單樁基礎,制定不同的防腐方案[4]。

 

  在研究現有文獻提出的解決方案及研究結果基礎上,針對鹽含量偏高的鹽漬土地區特殊基礎的處理,采用“基礎大開挖淺埋”設計思路,運用鹽湖地區地質條件調查及施工測量技術、基坑工作面清理及大開挖施工技術、基礎澆制及封閉養護技術、基礎頂部及螺栓封包技術等關鍵技術,結合對現場地質條件的細致調查,合理選擇鹽湖地區接觸網基礎防腐施工工法。

 

  1 鹽湖地區混凝土結構腐蝕機理

 

  鹽湖地區土質特殊,在工程上被作為地基土時表現出特殊性。鹽湖區土質含鹽量多,構成一種較嚴酷的腐蝕環境。鹽湖區混凝土結構的主要破壞形式是氯鹽引起的鋼筋銹蝕破壞。鹽湖環境中的氯離子會滲入混凝土中使鋼筋生銹,隨著環境腐蝕介質的侵入和混凝土的劣化,鋼筋產生電化學腐蝕,當鐵銹體積遠遠大于鋼材體積,致使混凝土保護層脹裂、加速腐蝕的發生,致使腐蝕物體積不斷膨脹,進而影響結構的承載能力,最終導致混凝土結構全部破壞[5,6]。

 

  2 接觸網基礎防腐設計

 

  為減少或防止氯離子的侵入,采取3方面措施:(1)加大基礎體積,增加鋼筋保護層厚度。(2)摻入高性能防銹劑混凝土,提高混凝土標號。在混凝土中加入高性能防銹劑,可延緩或防止氯離子對鋼筋的腐蝕;炷翗颂栐礁,混凝土基礎粒子間的間隙越小,致密性越好,可減輕氯離子對鋼筋的腐蝕。(3)混凝土基礎表面設置玻璃鋼保護套,利用玻璃鋼的密閉性及高抗鹽蝕機理進行防腐[7,8]。

 

  在滿足基礎抗傾覆和地基承載力要求的設計原則下,采取基礎大開挖淺埋的設計方案,采用基礎外套玻璃鋼材料作為防腐措施,同時提高混凝土標號等級,并在混凝土中添加具有阻銹功能的防腐劑來加強基礎的防腐[9,10]。

 

  3 基礎防腐關鍵技術

 

  制定鹽湖地區接觸網基礎防腐方案前需進行地質條件調查及施工測量,其主要任務是確定接觸網系統防腐處理范圍。地質條件調查的主要目的是根據鹽湖地區各地段地質構成、鹵水水位以及含鹽量情況,選擇不同的基礎防腐施工方法。施工測量不僅需要進行慣常的線路縱橫向測量,還需要根據不同地質地段采取的基礎防腐類型,確定不同的基坑尺寸[6,7]。

 

  3.1 基坑工作面清理及大開挖施工技術

 

  在鹽巖覆蓋層薄弱地段,鹽巖破壞影響接觸網支柱及基礎的穩定性。根據地質條件調查,在鹽湖鹵水水面距離路肩面較近地段,基礎采用大開挖淺埋施工技術,基礎埋深小,底部尺寸大,且線路側基坑至線路中心距離較小。為確保路基道床穩固,保證施工及行車安全,須進行基坑工作面清理,即在基坑坑口前沿清理工作面,并采取加固措施。

 

  3.2 玻璃鋼套筒安放和加固技術

 

  玻璃鋼套筒的安放和加固技術是整個鹽湖區段接觸網基礎施工的關鍵技術。玻璃鋼套筒必須按基礎外部尺寸標準進行定制,在運輸及吊裝過程中不得損傷,不得附著含鹽類物質,保持干燥潔凈,雨雪天停止施工,否則必須具有防止雨淋的措施。

 

  玻璃鋼套筒的安放,傳統方法采用鋼管支架吊裝法:根據基礎型號明確玻璃鋼套筒型號,基坑坑口處搭設鋼管架,并在鋼管架上掛好手扳葫蘆,使用起吊帶吊裝;吊裝到位后,核對套筒在坑內的位置尺寸。經過改進后的玻璃鋼套筒安放方法:對于腕臂柱基礎和拉線基礎等小基礎的玻璃鋼套筒采用人工整體安放;對于軟、硬橫跨鋼柱基礎等大容量基礎的玻璃鋼套筒采用人工分段安放法,待各段安放就位后再拼接完成,如圖1所示。玻璃鋼套筒安放方法經過改進后,既提高了安放的質量和速度,又減少了玻璃鋼損壞的幾率。
 

  

  
圖1 大容量基礎玻璃鋼套筒分段安放  

 

  玻璃鋼套筒加固工序是保證套筒牢固、嚴密、平整、穩定,套筒內整潔無污物的重要環節,其工作流程:用砂石分層密實填充玻璃鋼套筒與坑壁間隙,一般與基礎澆筑同步實施,邊填充邊澆筑混凝土,避免套筒被四周填充的砂石損壞;按限界要求使用鋼管及扣件將套筒固定,其上固定放置基礎模型框架,安裝好地腳螺栓,用塑料膜包扎螺紋部分。

 

  3.3 基礎澆制及封閉養護技術

 

  按配合比澆制防腐加強型混凝土,澆制時摻入適量的高性能復合防銹防腐劑。在鹵水區段進行基礎澆制時需將鹵水排掉,邊澆制邊對玻璃鋼保護套四周進行回填加固;A澆制完成且基礎面漿體凝固后,在其上面覆蓋濕麻袋,并用塑料薄膜將基礎外露部分密封,形成封閉養護,并保持薄膜內環境濕潤,根據環境溫度等條件確定養護時間長短,如圖2所示。
 

 

  圖2 基礎封閉養護   

 

  3.4 基礎防腐蝕施工技術

 

  鹽湖段基礎防腐蝕方法及基礎施工工藝首先考慮2個方面:(1)由于支柱及基礎表面直接與鹽類接觸,混凝土遭受腐蝕而破壞,影響其使用壽命。(2)部分區段鹽湖鹵水水面距離路肩面較近,氯離子滲透力強,需從防腐方面加強;個別地方下伏淤泥,需從基礎穩定性方面考慮予以加強。

 

  針對普通鋼筋混凝土支柱基礎防腐蝕,將鹽湖地區分為2個防腐區段。一是無鹵水或鹽湖水位距離路肩4 m及以上區段,采用支柱外套玻璃鋼防腐施工法,將橫臥板、底板表面及支柱從露出地面0.5 m處至支柱底部表面包纏玻璃鋼;二是有鹵水或鹽湖水位距離路肩小于4 m區段,采用法蘭盤式支柱基礎外套玻璃鋼防腐施工法,利用玻璃鋼密閉性和高抗鹽蝕機理,并考慮氯離子強滲透性特點,采用法蘭盤基礎大開挖淺埋設計,基礎外加玻璃鋼套筒,內填防腐加強型混凝土,待支柱組立后進行封頂處理,如圖3所示。
 

 

  圖3 混凝土支柱基礎防腐蝕  

 

  鹽湖地段的軟、硬橫跨鋼柱基礎采用外套玻璃鋼防腐施工法,并采取大開挖淺埋方式,外加預制整體式玻璃鋼套筒,內填高強度防腐混凝土,待支柱組立后進行封頂處理,如圖4所示。

 

  
圖4 鋼支柱基礎防腐蝕   

 

  鹽湖地段的拉線基礎采用外套玻璃鋼套筒防腐,基礎外露部分進行封頂處理。

 

  4 結語

 

  針對鹽湖地區開展接觸網基礎設計、施工相對更為復雜,且在可靠性、安全性上要求更高。本文分析了鹽湖特殊地質條件下氯離子對混凝土結構的腐蝕機理,綜合考慮了接觸網支柱基礎設計埋深、鹽巖層厚度、鹵水水位、施工可行性等因素,提出了鹽湖地區接觸網基礎防腐蝕方法及基礎施工工藝,可為今后類似電氣化鐵路工程中接觸網支柱基礎的設計及選型提供參考。

 

  參考文獻

 

  [1]于萬聚.高速電氣化鐵路接觸網[M].成都:西南交通大學出版社,2002.

  [2]萬華.強腐蝕土壤地區特高壓線路砼基礎施工技術[J].寧夏電力,2014(3):14-19.

  [3]高靜.巖鹽地區混凝土防腐施工技術[J].國防交通工程與技術,2012,10(1):79-80.

  [4]吳雪,朱洪民.鹽田線路基礎的防腐性能優化[J].中國高新技術企業,2016(16):138-139.

  [5]雷曉峰.察爾汗鹽湖區含鹽地層橋涵基礎設計研究[J].鐵道標準設計,2010(6):52-55.

  [6] 高彬,馮衡,包永忠,等.鹽漬土地區輸電桿塔基礎防腐措施研究[J].電力勘測設計,2015(z2):335-339.

  [7]鄭揚.鹽沼澤腐蝕區橋梁樁基豎向承載特性分析及其防腐技術研究[D].長安大學,2015.

  [8]張曼華,李萬安,楊振龍,等.徐連線軟土路基接觸網支柱基礎的研究[J].鐵道工程學報,2013,30(6):64-68.

  [9]王愛竟.新菏兗日電氣化鐵路接觸網基礎設計選型[J].電氣化鐵道,2013,24(3):1l-13.

  [10]黃鑫.普速接觸網支柱基礎選型方案研究[J].中國西部科技,2014,13(3):57-58.

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