超高性能混凝土（UHPC）在疏散平台上的设计及应用研究

超高性能混凝土（UHPC）在疏散平台上的设计及应用研究

刘雨龙

广州地铁设计研究院股份有限公司

摘要：目前轨道交通疏散平台材料主要有预制钢筋混凝土、钢材、树脂基复合材料、活性粉末混凝土等。在广州既有轨道交通高架项目中，疏散平台主要采用钢筋混凝土板+钢支架形式，该方案在施工、运营阶段均存在一些问题。在广州14号线知识城支线试验段上，首次采用了超高性能混凝土（UHPC）疏散平台，本文将对超高性能混凝土（UHPC）在疏散平台上的设计与应用作深入探究。

关键词：超高性能混凝土；疏散平台；活性粉末混凝土；UHPC；RPC；城市轨道交通

1广州既有轨道交通高架段疏散平台结构

疏散平台主要由踏步板和支撑立柱组成，在广州既有轨道交通高架线路中，疏散平台踏步板多采用普通钢筋混凝土预制板，架设在多个相邻排列的支撑立柱上。支撑立柱多采用钢结构焊接或螺栓连接组装而成。同时，支撑立柱也常用作电缆管线支架的支撑部位。其效果图及典型横断面图如下：

轨道交通桥梁常用疏散平台效果图疏散平台典型横断面图

2钢支架+混凝土板疏散平台板结构存在的主要问题

在实际应用中，钢支架+混凝土板方案主要存在的问题如下：

1）支撑立柱、固定在立柱上的电缆支架、疏散楼梯、轨旁电话支架等构件大量采用钢构件，在高架桥梁露天环境下，钢结构需进行定期防腐、防锈处理，维养成本高。

2）踏步板主要采用普通预制钢筋混凝土板，单块板厚70mm，重约0.23t，较为笨重，不方便施工及运营期间的更换维护。

3）由于普通混凝土本身强度低、脆性大、体积稳定性差，在预制、吊装过程中容易造成磕角、碰碎等问题。

3）疏散平台板容易在施工期间产生侵限问题，切割及调整困难。

3疏散平台的超高性能混凝土解决方案

针对上述现有技术存在的问题，我们找到了一种超高性能混凝土制高架疏散平台的设计方案：疏散平台板、支架、电缆及相关设备支架、疏散楼梯等相关组件均采用超高性能混凝土（UHPC）预制而成。

3.1超高性能混凝土

超高性能混凝土（Ultra-HighPerformanceConcrete，以下简称UHPC）是指抗压强度在150Mpa以上，具有超高韧性、超长耐久性的水泥基复合材料的统称。其中最具有代表性的超高性能混凝土材料未活性粉末混凝土RPC（ReactivePowderConcrete）。它是以水泥和矿物掺合料等活性粉末材料、细骨料、外加剂、高强度微细钢纤维/有机合成纤维、水等原料生产的超高强增韧混凝土。

UHPC其设计原理为致密结构堆积原理与热合反应形成高抗压强度，采用组合纤维作为韧性增强材料提高材料抗拉强度，采用不同级配微细颗粒相互填充，保证相对材料体系的匀质化，弱化界面破损效应。其性能如下：

1）力学性能：相较于普通混凝土，UHPC材料具有高强、高韧性等特点。目前市面上或实验室里UHPC材料能达到的抗压强度为120～810MPa，抗折强度为20～140MPa，弹性模量为50～75GPa。

2）耐久性

UHPC基体的孔隙率低，只有1.54%，能够抵御外部侵蚀性介质的腐蚀，碳化极慢。有很强的抗气蚀能力和抗冲磨能力。氯离子腐蚀试验表明，UHPC在严酷的条件下也表现出优秀的耐久性能。

在工程结构中应用超高性能混凝土，可以解决目前混凝土抗拉强度低、脆性大、体积稳定性差等缺点，减小结构物的截面尺寸、减轻自重，同时具有防火性能高、抗腐蚀等特点，提高结构的耐久性。

UHPC材料目前已广泛应用于高速铁路电缆沟盖板、挡板、人行步道板及地铁疏散平台。基于此我们对UHPC材料在广州14号线知识城支线高架区间疏散平台的设计与应用作了深入探究。

3.2UHPC在高架疏散平台的应用

UHPC抗压强度可达到150MPa以上，抗弯强度达到20Mpa以上。利用该材料生产的疏散平台具有重量轻、高强度、高韧性、耐久性强，防火性好、抗腐蚀、拆装方便等特点，完美解决了原钢支架+混凝土板疏散平台方案存在的问题。具体方案如下：

1）疏散平台踏步板

疏散平台踏板采用UHPC预制，在满足同等受力要求的条件下，板厚相较于普通预制混凝土板可大大减小（最薄为35mm），自重可减轻一半。由于UHPC材料相较于普通混凝土具有高强高韧性等良好性能，解决了施工、运维期间普通混凝土板磕角、碰碎等问题，同时，利用UHPC预制的预制板可灵活切割、钻孔处理。大大方便了疏散平台板的现场处理工作。

疏散平台板两端设下凹螺栓安装长孔，通过螺栓与立柱连接。该螺栓孔设计既能保证安装螺栓的灵活性，保证了安装精度，又巧妙地将螺栓整个“隐藏”在疏散平台板内，可用沥青砂浆抹面填补螺栓孔，杜绝空气，充分保证了螺栓的耐久性。疏散平台螺栓孔设计如下图：

疏散平台板效果图疏散平台螺栓孔及板面凹凸面设计

疏散平台踏步板表面进行防滑处理：利用UHPC良好的可塑性可形成规律分布的图案，既有防滑效果，有增加了疏散平台的美观性。疏散平台板的各边角设有圆弧倒角，有利于减小对板件的磕碰损伤。疏散平台踏步板间缝隙通过填补沥青水泥砂浆，保证了板面的平整无缝，更便于行走。

UHPC添加色剂后可制成颜色丰富的疏散平台板件，板边缘可制成黄色防掉落警示带。

2）疏散平台支架

疏散平台踏支架采用UHPC材料，在满足同等受力要求的条件下，立柱尺寸更小，自重更轻。支架由横梁、立柱及底盘组成，采用一体化预制，更方便现场安装。

疏散平台立柱三维图疏散平台构造图

立柱宽150mm，厚120mm。横梁端部厚80mm，中支点厚135mm。立柱顶预埋螺栓套筒，与疏散平台板通过螺栓连接。立柱柱身上预留2个电缆支架对穿螺栓孔。立柱与基座通过M16膨胀螺栓与混凝土基座连接。

支架横梁上设置螺栓孔，与疏散平台板上的螺栓长孔配套，支架与板间设置相较垫片减小振动与磨损。支架立柱侧边设置电缆支架螺栓孔，电缆支架通过对穿螺栓固定在立柱上。

3.3UHPC疏散平台与普通混凝土疏散平台方案比较

4结语：

超高性能混凝土疏散平台施工便捷，强度与耐久性高，结构轻巧美观，解决了预制混凝土板疏散平台存在的问题，在广州14号线知识城支线试验段上取得良好的效果。UHPC施工造价虽略高于预制普通混凝土板疏散平台，但其在使用期内运营维护成本低，特别适用在轨道交通高架段疏散平台上采用。

参考文献：

[1]苟俊琴.地铁实体区间疏散平台设计方案分析[J].广东建材，2011.4

[2]王敏.地铁疏散平台材料选型研究[J].现代城市轨道交通，2018.12