天津地铁既有线结构现状评估

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1、天津地铁既有线结构现状评估【摘要】通过对天津地铁既有线结构的棍凝土强度、碳化深度以及钢筋强度、伸长率及锈蚀程度的检测，给出天津地铁既有线结构现状评估结论。【关键词】天津地铁既有线;现状评估目前，天津地铁既有线在运营了将近二十年后，为了配合天津地铁一号的施工，已于2001年10月7日晚开始停运。停运后，对内部的机电等设施进行了拆除，既有线内部水、电供应均已中断。在这种情况下，对天津地铁既有线中有代表性的三个车站进行了检测。1混凝土强度检测本次混凝土强度检测中采用了回弹法及钻芯法两种检测方法，并且利用钻芯法检测结果对回弹法检测结果进行了修正，以下是检测结果:按《规程p规定，得出钻芯法检测混

2、凝土强度如下:Fck=19.8(N/mm2)Fc=fk/1.4=14.1(N/mm2)式中:Fck一混凝土轴心抗压强度标准值;Fc一混凝土轴心抗压强度设计值;1.4一混凝土材料分项系数。与混凝土回弹法测得的数据相比，钻芯法测得的混凝土轴心抗压强度略微偏小，其中的原因主要为以下儿点:(1)棍凝土表面碳化而引起混凝土表面强度提高。(2)由于混凝土表层有骨料的存在，在现场进行回弹法检测时，如果回弹仪的撞针打到骨料的上面或附近，都有可能使测得的回弹值偏高。(3)由于混凝土回弹法检测时的碳化深度值的测量误差所引起的测量结果的波动。而混凝土强度钻芯法检测由于受取样及试验等因素的影响相对较小，所以其

3、结果也要相对精确一些。而根据天津地铁既有线部分车站及区间隧道的设计、施工资料，其混凝土标号为250#，相当于CB50010一2002混凝土结构设计规范》的C23。C23混凝土强度标准值为15.3N/mm2，说明天津地铁既有线隧道及车站结构的混凝土强度仍能满足设计强度要求。2混凝土碳化深度检测本次天津地铁既有线混凝土隧道结构的碳化深度的测量主要在既有线的三个车站内进行，碳化深度平均值如表3。与国内外所测得的各种混凝土结构碳化深度数据相比，天津地铁既有线混凝土结构的碳化系数要远远小于其他工程，其中原因[3]主要为以下几点:(1)地铁工程中由于使用环境的原因，环境湿度较大。而环境湿度对混凝土

4、碳化速度有很大影响。相对湿度的变化决定着混凝土孔隙水饱和度的大小，湿度较小时，混凝土处于较为干燥或含水率较低的状态，虽然CO2气体的扩散速度较快，但由于碳化反应所需水分不足，故碳化速度较慢;湿度较高时，混凝土的含水率较高，阻碍了CO2气体在棍凝土中的扩散，故碳化速度也较慢。(2)气体的扩散速度和碳化反应受温度影响较大，并且随环境温度升高碳化加速度加快。而地铁工程常年处于地下水位之下，环境温度要低于普通地上工程。(3)水灰比及水泥用量是决定混凝土性能重要参数。水灰比基本上决定了混凝土的孔结构，水灰比越大，混凝土内部孔隙率就越大。由于CO2扩散是在混凝土内部的气孔和毛细孔中进行的，因此，水

5、灰比在一定程度上决定了CO2在混凝土中的扩散速度，水灰比越大，混凝土碳化速度也就越快。根据天津地铁既有线原有的设计，其混凝土结构水灰比≤0.55，水泥用量≥350kg/m3，并在混凝土中添加UFF一2(7%一7.5%0),混凝土密实性好，会降低混凝土的碳化速度。(4)另外，比较重要的一点是，天津地铁既有线工程(即707工程)最初是按人防工程修建的，其修建时的施工质量很高，在混凝土浇注、振捣及养护等方面做的较好，因此相对来说，混凝土强度高，密实性好，减少了CO2在混凝土中的扩散路径，抗碳化性能强另外，根据(1)式，可以得到钢筋保护层的碳化时间，天津地铁既有线混凝土隧道结构混凝土壁板保护层

6、厚度为15一25mm，则碳化深度达到钢筋表面的时间:式中:Ti一钢筋开始锈蚀时间;c-混凝土保护层厚度。则Ti≥2500(a)，远远大于结构的使用年限，表明由混凝土碳化所引起的钢筋锈蚀几乎没有，钢筋的锈蚀情况良好，而之后的钢筋检测结果也验证了我们的这一推断。3钢筋检测部分从2003年8月开始，地铁一号线的建设单位对天津地铁既有线的部分车站及相邻隧道部分进行了拆除。在既有线结构拆除过程中，对天津地铁既有线破除的钢筋进行了现场取样，取样部位为车站及隧道部分的顶板、侧壁以及壁板，取样钢筋主要为隧道部分的受力钢筋及部分箍筋，直径为12-32mm，共9组。在试验室对钢筋各项性能指标进行了检测。3

7、.1钢筋抗拉强度检测根据《规范》[4],HIZB335(20MrSi)钢筋强度标准值为335N/mm2，设计值为300N/mm2，说明天津地铁既有线隧道及车站结构的钢筋强度能满足设计强度要求。3.2钢筋伸长率数据处理钢筋抗拉实验后，对钢筋伸长率进行了测量，见表5。根据《规范》[4],HRB335(20MnSi)钢筋伸长率应不小于16%,说明天津地铁既有线隧道及车站结构的钢筋伸长率能满足规范要求。3.3钢筋锈蚀程度检测众所周知，混凝土碳化是一般大