地铁车站新型钢筋保护层控制卡具研究

地铁车站新型钢筋保护层控制卡具研究

李宇

（中铁二局第五工程有限公司 四川 成都 610000 ）

发《工程管理前沿》2021年24期

摘要：地铁车站建设中，钢筋的混凝土保护层厚度关系到结构承载能力、耐久性及防火性、防水性等。本文论述了钢筋保护层的一些认识误区，、其对地铁结构的重要性，以及项目技术团队实际施工过程中，创新出的一种钢筋保护层控制卡具。

关键词：地铁车站；钢筋保护层；结构耐久性

目前正处于各地地铁建设的高潮期，其中大部分地铁车站为地下建筑，施工中，若能按照设计和规范要求控制好钢筋保护层厚度，将大幅提升结构的承载力、耐久性和防火性、防水性。我项目部技术团队在实际施工过程中，根据现场实际情况，创新出一种钢筋保护层控制卡具，其造价低廉，使用方便，效果较好，可考虑推广使用。

1.当前地下地铁车站建设现状

1863年，世界上第一条地铁在英国伦敦建成通车；1927年，东京第一条也是亚洲第一条地铁建成通车；1969年1月，具有交通和人防双重功能的中国第一条地铁线路--北京地铁1号，建成通车,从而开创了我国地铁建设的先河。截至目前，我国约25个城市正在实施地铁建设，总规划长度约为1000~1500公里。

历经近150多年的开展，随着技术水平的不断提高，对地铁车站的设计施工要求越来越高，其中结构承载能力、耐久性及防火性、防水性是保证车站正常使用的重要指标，而钢筋保护层是影响钢筋混凝土构件质量的重要指标，尤其是对结构耐久性影响很大。

2.加强钢筋保护层控制的重要性分析

钢筋混凝土保护层厚度是指从混凝土表面至最外侧钢筋公称直径外边缘之间的最小距离，其主要是介于阻滞大气对钢筋的侵蚀，阻滞钢筋锈蚀过程，通过形成钝化膜，对钢筋形成致密保护层，通过承担压应力，使钢筋混凝土的功能更好的展现。对保护层的控制结果，在很大程度上决定了混凝土结构的质量，较合理的厚度，在综合保护钢筋不被侵蚀的同时，又能保证钢筋混凝土整体性能不会受到影响。

现场施工中,许多施工人员对钢筋的混凝土保护层存在错误的认识,主要表现有:

(1)为了防止出现露筋现象,钢筋的混凝土保护层越厚越好；(2)梁柱钢筋的混凝土保护层是针对箍筋而言的；(3)认为保护层不重要,常用石子或者其他东西代替砂浆垫块。

这种错误的理解产生的后果是：钢筋保护层过大会造成构件的计算几何尺寸偏小,轻则降低了钢筋混凝土构件的承载能力,重则会发生重大事故。然而当钢筋混凝土构件的受拉钢筋越靠近钢筋混凝土构件的边缘时，混凝土构件中钢筋的主要成分铁在常温下很容易被氧化,尤其在高温或潮湿的环境中;钢筋混凝土构件的保护层过小容易在施工时造成钢筋露筋或钢筋混凝土构件受力时表面混凝土剥落。随着时间的推移,钢筋混凝土构件表面的混凝土将逐渐碳化,在钢筋混凝土构件工作寿命内保护层混凝土失去了保护作用,从而导致钢筋锈蚀,有效截面减小,力学效能降低,钢筋与混凝土之间失去粘结力。这样构件整体性会受到破坏,甚至还会导致整个钢筋混凝土构件的破坏。

钢筋保护层过小会因混凝土碳化造成钢筋锈蚀,从而影响构件外观质量及耐久性、防火性，甚至因裂缝而造成渗漏水等影响。在地铁车站及区间主体结构施工中,侧墙因其面积大,浇筑混凝土过程中受到的冲击大,导致钢筋保护层合格率无法保证。因此,有必要设计一种工具,能够保证钢筋保护层合格率符合设计及规范要求。

为了克服这种现象的产生,正确认识钢筋的混凝土保护层的意义是十分重要的。下面结合规范谈谈保护层的有关概念。

钢筋混凝土的保护层的最小厚度却绝于构建的耐久性和对受力钢筋的粘结锚固性能的要求。从钢筋粘结锚固角度看,对混凝土保护层提出的要求是为了保证钢筋与其周围混凝土能共同工作,并使钢筋充分发挥计算所需的强度。规范规定受力钢筋的混凝土保护层不应小于受力钢筋的直径。根据耐久性要求,混凝土保护层的最小厚度是按照构件在50年内能保护钢筋不发生危及结构安全的锈蚀而确定的。钢筋的混凝土保护层是针对主筋而言的。

钢筋和混凝土混合之后就成了一个整体，增强他们之间的粘结作用，可以使得压力在他们两者之间进行传递。为了增强钢筋的粘结性，需要了解到钢筋的应力变化，钢筋混凝土中，钢筋处在其中的位置，代表钢筋横切面的状况和其受力情况有着很大的关系。从力学的角度出发，钢筋与受力部分越远，所承受的压力就越小。因此，钢筋保护层的厚度过大或者是钢筋所处的位置不对都会影响钢筋混凝土的承载力。严重情况下会发生质量问题引起重大事故，因此，确定好钢筋保护层的厚度非常的重要。

钢筋保护层在对整个建筑质量的保证上具有重要作用，研究钢筋保护层的控制技术以便减少建筑工程发生的质量危害。钢筋保护层的厚度需要控制在合理范围内，为了能够很好的实现这一控制技术，需要对钢筋在混合物中受力情况进行研究，了解受力的作用原理。相关部门应该引起足够的重视，保证工程施工质量的安全性，将工程施工技术提升到更高的水平。

3.新型钢筋保护层控制卡具情况介绍

按照常规方法，保护层一般采用保护层垫块控制，但垫块接触面较小，浇筑混凝土振捣的过程中，垫块容易掉落、偏移等，使垫块失效。因此，我们考虑在一根角钢上开口，既能控制钢筋间距、又可控制保护层厚度，卡具可重复使用。在苏州地铁5号线地铁车站施工过程中，创新出一种钢筋保护层控制卡具，根据结构最外层钢筋的直径和间距，采用L50角钢进行加工，加工工艺简单，方便采购安装。如下图所示为侧墙钢筋保护层卡具的三围构件样式：

侧墙钢筋保护层卡具

在本标段轨道交通明挖区间、下穿通道、明挖车站土建工程施工的过程中，侧墙钢筋的主筋直径一般不超过C28，钢筋间距为100或150，钢筋保护层厚度为35mm或45mm。为提高角钢卡具的利用率，我们在角钢一边按100mm钢筋间距进行开口，一边按150mm钢筋间距进行开口，如下图所示：

保护层35mm厚钢筋保护层卡具

保护层45mm厚钢筋保护层卡具

此钢筋保护层卡具已在本标段的夷亭路下穿通道工程、葑阳明挖区间隧道工程中使用完成，在混凝土结构实体雷达扫描检测中，钢筋间距合格率达到100%，钢筋保护层合格率达到95%以上。目前，钢筋保护层卡具正在本标段的葑亭大道站车站土建工程施工过程中使用，如下图所示：

侧墙钢筋保护层卡具现场使用照片

侧墙钢筋保护层卡具的使用主要有以下几个优点：

（1）解决了原来采用混凝土垫块控制侧墙钢筋保护层厚度实施过程中，垫块脱落或安装不到位导致保护层厚度控制不到位的情况，能有效的控制侧墙钢筋的间距及保护层厚度。在混凝土结构实体雷达扫描检测中，钢筋间距合格率达到100%，钢筋保护层合格率达到95%以上。

（2）卡具加工采购及现场安装简易，侧墙钢筋保护层卡具一次投入，可重复、双面使用。减少混凝土垫块购置，减少安装混凝土垫块安装工费。

（3）避免高侧墙绑扎混凝土垫块时搭设作业平台，减少高空坠落、物体打击、平台倒塌等事故的发生。

本次研究大大加强了钢筋的混凝土保护层控制力度,促进了参建方对这项工作的重视,并通过其在施工过程的“事前控制”及“过程控制”,提高钢筋的混凝土保护层质量,增强构件的耐久性。项目部在正确了解钢筋及混凝土的受力机理的前提下,充分认识合理的钢筋保护层对工程结构的重要性，下力气花心思进行卡具的设计和制作，并取得了良好效果，从而使得钢筋混凝土的制作质量更加可控，规避钢筋混凝土制作过程质量差的风险。质量无小事，针对结构实体施工的具体问题采取具体处理措施，在施工过程中重视痛点，逐一击破,才能使我们的工程施工技术水平更上一个档次。

4.结语

钢筋的混凝土保护层控制，是实际工作中高频发生且参建各方最为关注的问题，本研究通过钢筋保护层卡具,能够在地铁车站及区间主体结构侧墙施工过程中有效的控制钢筋保护层,确保侧墙主筋间距,显著提高钢筋工程施工质量，本卡具结构简单、取材容易、操作方便,且能够保证钢筋保护层的合格率。本研究进一步提升工程结构实体钢筋保护层厚度控制水平，积极响应了苏州市轨道交通集团有限公司建设分公司关于保护层控制的指导意见及要求，高标准、高要求、高质量地完成轨道交通建设任务，打造精品工程，提高企业的管理水平。

参考文献：

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