探讨盐湖地区接触网基础施工及防腐措施

　　摘要：为了增强盐湖地区电气化铁路接触网基础的抗腐蚀性能，在满足基础抗倾覆和地基承载力要求的设计原则下，采取基础大开挖浅埋的设计方案。本文通过对盐湖地区地质条件调查及对施工测量技术、基坑工作面清理及大开挖施工技术、玻璃钢套筒安放和加固技术、基础浇制及封闭养护技术、基础防腐蚀施工技术等进行研究，确定盐湖地区接触网基础防腐方法及基础施工工艺。经过负载受力及运行验证，未发生基础沉降、开裂、腐蚀等现象，在节约成本的同时，提高了支柱寿命，缩减了施工工期，对盐湖地区接触网基础施工及防腐具有一定参考价值。

 

　　关键词：盐湖地区; 接触网基础; 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

 

　　如何减弱或防止钢筋混凝土结构物遭受盐蚀，如何确保基坑开挖时接触网基础安全稳定，如何防止施工过程中的污染等问题，是盐湖地区接触网基础施工过程中面临的棘手问题。目前，国内外对类似问题的研究较少，国内虽有一些接触网基础防盐腐蚀的成果及产品，但其防腐性能和针对性差别较大，腐蚀成因也不尽相同，在实际应用过程中有很大的局限性。国内铁路普遍位于盐含量极低的盐渍土地带，多采用支柱埋入地下部分涂刷沥青方式，在含盐量高达80%～90%的环境下进行基础防腐处理还没有先例[1]。

 

　　在强腐蚀土壤地区，为了增强砼基础对地基土和地下水的抗腐蚀性能，一般采取高性能抗腐蚀混凝土及高强防腐布袋的裹体灌注桩技术[2]。岩盐地区基础防腐通过混凝土耐久性设计，基础一般采取隔断措施（基底铺装沥青混凝土隔离层、四周砌筑沥青砖墙、空隙填充C35耐久性混凝土）、外露混凝土进行防护等方式，提高了混凝土的耐久性[3]。盐田地区混凝土基础防腐的关键在于防止钢筋的腐蚀，方法是切断腐蚀介质接触钢筋的途径，针对开挖式基础、露出地面的基础支柱、灌注桩基础和单桩基础，制定不同的防腐方案[4]。

 

　　在研究现有文献提出的解决方案及研究结果基础上，针对盐含量偏高的盐渍土地区特殊基础的处理，采用“基础大开挖浅埋”设计思路，运用盐湖地区地质条件调查及施工测量技术、基坑工作面清理及大开挖施工技术、基础浇制及封闭养护技术、基础顶部及螺栓封包技术等关键技术，结合对现场地质条件的细致调查，合理选择盐湖地区接触网基础防腐施工工法。

 

　　1 盐湖地区混凝土结构腐蚀机理

 

　　盐湖地区土质特殊，在工程上被作为地基土时表现出特殊性。盐湖区土质含盐量多，构成一种较严酷的腐蚀环境。盐湖区混凝土结构的主要破坏形式是氯盐引起的钢筋锈蚀破坏。盐湖环境中的氯离子会渗入混凝土中使钢筋生锈，随着环境腐蚀介质的侵入和混凝土的劣化，钢筋产生电化学腐蚀，当铁锈体积远远大于钢材体积，致使混凝土保护层胀裂、加速腐蚀的发生，致使腐蚀物体积不断膨胀，进而影响结构的承载能力，最终导致混凝土结构全部破坏[5,6]。

 

　　2 接触网基础防腐设计

 

　　为减少或防止氯离子的侵入，采取3方面措施：（1）加大基础体积，增加钢筋保护层厚度。（2）掺入高性能防锈剂混凝土，提高混凝土标号。在混凝土中加入高性能防锈剂，可延缓或防止氯离子对钢筋的腐蚀。混凝土标号越高，混凝土基础粒子间的间隙越小，致密性越好，可减轻氯离子对钢筋的腐蚀。（3）混凝土基础表面设置玻璃钢保护套，利用玻璃钢的密闭性及高抗盐蚀机理进行防腐[7,8]。

 

　　在满足基础抗倾覆和地基承载力要求的设计原则下，采取基础大开挖浅埋的设计方案，采用基础外套玻璃钢材料作为防腐措施，同时提高混凝土标号等级，并在混凝土中添加具有阻锈功能的防腐剂来加强基础的防腐[9,10]。

 

　　3 基础防腐关键技术

 

　　制定盐湖地区接触网基础防腐方案前需进行地质条件调查及施工测量，其主要任务是确定接触网系统防腐处理范围。地质条件调查的主要目的是根据盐湖地区各地段地质构成、卤水水位以及含盐量情况，选择不同的基础防腐施工方法。施工测量不仅需要进行惯常的线路纵横向测量，还需要根据不同地质地段采取的基础防腐类型，确定不同的基坑尺寸[6,7]。

 

　　3.1 基坑工作面清理及大开挖施工技术

 

　　在盐岩覆盖层薄弱地段，盐岩破坏影响接触网支柱及基础的稳定性。根据地质条件调查，在盐湖卤水水面距离路肩面较近地段，基础采用大开挖浅埋施工技术，基础埋深小，底部尺寸大，且线路侧基坑至线路中心距离较小。为确保路基道床稳固，保证施工及行车安全，须进行基坑工作面清理，即在基坑坑口前沿清理工作面，并采取加固措施。

 

　　3.2 玻璃钢套筒安放和加固技术

 

　　玻璃钢套筒的安放和加固技术是整个盐湖区段接触网基础施工的关键技术。玻璃钢套筒必须按基础外部尺寸标准进行定制，在运输及吊装过程中不得损伤，不得附着含盐类物质，保持干燥洁净，雨雪天停止施工，否则必须具有防止雨淋的措施。

 

　　玻璃钢套筒的安放，传统方法采用钢管支架吊装法：根据基础型号明确玻璃钢套筒型号，基坑坑口处搭设钢管架，并在钢管架上挂好手扳葫芦，使用起吊带吊装；吊装到位后，核对套筒在坑内的位置尺寸。经过改进后的玻璃钢套筒安放方法：对于腕臂柱基础和拉线基础等小基础的玻璃钢套筒采用人工整体安放；对于软、硬横跨钢柱基础等大容量基础的玻璃钢套筒采用人工分段安放法，待各段安放就位后再拼接完成，如图1所示。玻璃钢套筒安放方法经过改进后，既提高了安放的质量和速度，又减少了玻璃钢损坏的几率。
 

　　

　　
图1 大容量基础玻璃钢套筒分段安放  

 

　　玻璃钢套筒加固工序是保证套筒牢固、严密、平整、稳定，套筒内整洁无污物的重要环节，其工作流程：用砂石分层密实填充玻璃钢套筒与坑壁间隙，一般与基础浇筑同步实施，边填充边浇筑混凝土，避免套筒被四周填充的砂石损坏；按限界要求使用钢管及扣件将套筒固定，其上固定放置基础模型框架，安装好地脚螺栓，用塑料膜包扎螺纹部分。

 

　　3.3 基础浇制及封闭养护技术

 

　　按配合比浇制防腐加强型混凝土，浇制时掺入适量的高性能复合防锈防腐剂。在卤水区段进行基础浇制时需将卤水排掉，边浇制边对玻璃钢保护套四周进行回填加固。基础浇制完成且基础面浆体凝固后，在其上面覆盖湿麻袋，并用塑料薄膜将基础外露部分密封，形成封闭养护，并保持薄膜内环境湿润，根据环境温度等条件确定养护时间长短，如图2所示。
 

 

　　图2 基础封闭养护   

 

　　3.4 基础防腐蚀施工技术

 

　　盐湖段基础防腐蚀方法及基础施工工艺首先考虑2个方面：（1）由于支柱及基础表面直接与盐类接触，混凝土遭受腐蚀而破坏，影响其使用寿命。（2）部分区段盐湖卤水水面距离路肩面较近，氯离子渗透力强，需从防腐方面加强；个别地方下伏淤泥，需从基础稳定性方面考虑予以加强。

 

　　针对普通钢筋混凝土支柱基础防腐蚀，将盐湖地区分为2个防腐区段。一是无卤水或盐湖水位距离路肩4 m及以上区段，采用支柱外套玻璃钢防腐施工法，将横卧板、底板表面及支柱从露出地面0.5 m处至支柱底部表面包缠玻璃钢；二是有卤水或盐湖水位距离路肩小于4 m区段，采用法兰盘式支柱基础外套玻璃钢防腐施工法，利用玻璃钢密闭性和高抗盐蚀机理，并考虑氯离子强渗透性特点，采用法兰盘基础大开挖浅埋设计，基础外加玻璃钢套筒，内填防腐加强型混凝土，待支柱组立后进行封顶处理，如图3所示。
 

 

　　图3 混凝土支柱基础防腐蚀  

 

　　盐湖地段的软、硬横跨钢柱基础采用外套玻璃钢防腐施工法，并采取大开挖浅埋方式，外加预制整体式玻璃钢套筒，内填高强度防腐混凝土，待支柱组立后进行封顶处理，如图4所示。

 

　　
图4 钢支柱基础防腐蚀   

 

　　盐湖地段的拉线基础采用外套玻璃钢套筒防腐，基础外露部分进行封顶处理。

 

　　4 结语

 

　　针对盐湖地区开展接触网基础设计、施工相对更为复杂，且在可靠性、安全性上要求更高。本文分析了盐湖特殊地质条件下氯离子对混凝土结构的腐蚀机理，综合考虑了接触网支柱基础设计埋深、盐岩层厚度、卤水水位、施工可行性等因素，提出了盐湖地区接触网基础防腐蚀方法及基础施工工艺，可为今后类似电气化铁路工程中接触网支柱基础的设计及选型提供参考。

 

　　参考文献

 

　　[1]于万聚.高速电气化铁路接触网[M].成都：西南交通大学出版社，2002.

　　[2]万华.强腐蚀土壤地区特高压线路砼基础施工技术[J].宁夏电力，2014(3):14-19.

　　[3]高静.岩盐地区混凝土防腐施工技术[J].国防交通工程与技术，2012,10(1):79-80.

　　[4]吴雪，朱洪民.盐田线路基础的防腐性能优化[J].中国高新技术企业，2016(16):138-139.

　　[5]雷晓峰.察尔汗盐湖区含盐地层桥涵基础设计研究[J].铁道标准设计，2010(6):52-55.

　　[6] 高彬，冯衡，包永忠，等.盐渍土地区输电杆塔基础防腐措施研究[J].电力勘测设计，2015(z2):335-339.

　　[7]郑扬.盐沼泽腐蚀区桥梁桩基竖向承载特性分析及其防腐技术研究[D].长安大学，2015.

　　[8]张曼华，李万安，杨振龙，等.徐连线软土路基接触网支柱基础的研究[J].铁道工程学报，2013,30(6):64-68.

　　[9]王爱竟.新菏兖日电气化铁路接触网基础设计选型[J].电气化铁道，2013,24(3):1l-13.

　　[10]黄鑫.普速接触网支柱基础选型方案研究[J].中国西部科技，2014,13(3):57-58.