地道側墻混凝土裂縫防治方法

盧寶成

（天津港建設工程質量安全監督站，天津300461）

地道側墻混凝土裂縫防治方法

盧寶成

（天津港建設工程質量安全監督站，天津300461）

混凝土裂縫的存在將降低混凝土結構的正常使用功能并增大結構的失效風險，因此裂縫控制是大體積混凝土施工質量的重要保證。地道側墻混凝土施工由于各種原因導致裂縫產生進而影響工程質量。以新躍進路與八號路立交工程地道側墻澆筑為例，通過加強原材料控制、優化混凝土配合比、選擇抗裂劑、改善混凝土施工工藝等方面，在保證結構正常使用功能情況下使地道側墻裂縫明顯減少。

側墻；裂縫；工藝；防治

1 工程概況

天津港新躍進路與八號路立交工程位于天津港北疆港區，主線總長2 020 m，其中地道結構長612 m。地道結構高度4.545～11.31 m，其中底板厚度0.95～1.35 m，頂部護欄高度1.15 m，扣除底板高度及頂部1.15 m護欄高度后，側墻高度2.445～8.81 m，側墻厚度0.9～1.2 m。進港三線地道涵結構混凝土為C50P12F200；其余地道結構均采用C40P8防腐抗凍抗滲（DF≥70%）混凝土，按照設計變形縫，地道最大段結構澆筑長度41 m，最小段澆筑長度10 m。地道施工順序首先為地道底板施工澆筑側墻至第2道支撐，其次施工側墻至第1道支撐，最后為施工剩余側墻（頂板）。

2 側墻裂縫情況

一期主線根據地道支撐設置，在地道底板完成后，分1～2次澆筑，一次澆筑高度2.445～4.79 m。一期地道側墻于2013年8月開始施工，側墻拆模后，出現豎向裂縫，間距1.5 m左右一道。裂縫在拆模時就出現，背水面裂縫寬度在0.1～0.35 mm，部分裂縫為貫通。設計要求迎水面裂縫寬度應不大于0.2 mm，背水面裂縫寬度應不大于0.3 mm，不允許有貫穿性裂縫。

3 側墻裂縫原因分析

側墻下部有三軸攪拌樁（裙邊、縱橫向格柵及變形縫兩側加固）加固，且基底有1.2 m鉆孔灌注抗浮樁，排除了沉降和受力造成混凝土開裂的可能，認為側墻裂縫應是多種因素綜合作用結果。

工程主體結構混凝土為高性能混凝土，要求防腐、抗凍、抗滲、抗裂。對原材料的質量要求

較高，配合比中摻合料和外加劑種類較多。原材料的質量特性、彼此間的相適應性和配合比等都有可能影響到混凝土裂縫的產生。混凝土自身的收縮變形，尤其是早期干縮變形，是形成混凝土裂縫的主要原因之一。混凝土自身升降溫差和大氣晝夜溫差等引起的溫度應力超過混凝土自身的抗拉強度，造成混凝土開裂。因深基坑施工作業的客觀需要，側墻與底板澆筑間隔時間較長，此時底板混凝土收縮變形基本完成，之后澆筑的側墻混凝土的收縮變形被底板約束，產生應力集中，造成側墻混凝土開裂，這也是形成混凝土裂縫的主要原因之一。最后混凝土的施工工藝的細部缺陷也可能造成混凝土出現裂縫，如混凝土的振搗、拆模時間、養生方法、降溫和保溫措施等。

4 裂縫防治措施

嚴格控制原材料的質量，不合格的材料不得使用[1-5]。粉煤灰指標必須滿足II級以上；用級配良好的中粗砂，砂的細度模數不小于2.6，要求砂含泥量不大于1%（規范要求大體積混凝土中不大于3%）；采用以5～25 mm為主，適當加入20～40 mm的粗骨料摻配成連續級配，減少粉塵對混凝土危害，碎石含泥量不大于0.7%（規范要求不大于1%），嚴格控制針片狀含量，不得使用粉料含量較大的混合料。由拌合站在施工前做綜合試配，做到防腐、抗凍、抗滲、抗裂特性相互適配[6]。

4.1 混凝土膨脹劑使用

砂的細度模數由原來的2.5調整為不小于2.6，摻加UEA膨脹劑，摻量為36 kg，用水量不變，水膠比由0.38降至0.35（見表1）；嚴格控制混凝土坍落度（160±20）mm并盡可能小一些，降低混凝土干縮性，達到減少裂縫的目的。試驗證明，側墻摻加UEA膨脹劑后裂縫數量顯著減少。

表1 膨脹劑使用效果對比表Table1 Using effect contrastofexpanding agent

為了有效預防和減少側墻裂縫，2013年11月，在U5段側墻混凝土澆筑過程中采用摻加不同型號的膨脹劑進行了對比試驗（見表2），試驗發現采用江蘇蘇博特HME（V）混凝土（溫控、防滲）高效抗裂劑施工的西側墻無明顯裂縫。

U5西側墻一次澆筑長度10 m，寬度1.2 m，一次澆筑高度5 m。澆筑過程中曾發生邊側模跑模現象（與其他段支撐一樣），HME（V）抗裂劑屬于溫控性抗裂劑，主要特點之一是延遲、降低水泥的水化熱峰值（見圖1），另外當時室外氣溫較低，混凝土凝結時間較長（約30 h）加大了混凝土對模板、支撐的側壓力。根據這一經驗，后期夏季、冬季施工過程中適當調整膨脹劑的摻量。

4.2 根據季節進行混凝土配合比的調整

4.2.1 夏季施工

2014年夏季，對2013年11月份施工U5配合比進行了適當調整。適當減少了膠凝材料摻量，膨脹劑繼續采用江蘇蘇博特HME（V）高效抗裂劑，調整后的配合比水泥由原來的325 kg減少為280 kg；膨脹劑由原來的34 kg變為26 kg。骨料摻配成連續級配，適當加入20～40 mm的粗骨料；用級配良好的中粗砂，砂的細度模數由2.5調整為不小于2.6；摻加適量礦粉。水膠比由0.34調整為0.37，參數如表3所示。裂縫條數明顯減少。

在此基礎上進行了下穿八號路涵S2-3（24 m）、S2-4（24 m）、S3（20 m）三段側墻施工，中隔墻厚

0.9 m，邊側墻厚度為1.2 m，側墻一次澆筑最大高度4.79 m，采用噴淋養護配合專用養生膜（一布一膜）。拆模后側墻裂縫間距約3 m一道，較原夏季施工1.5 m一道有明顯改觀，背水面裂縫寬度0.25 mm以下，無裂縫上下貫通。

表2 不同膨脹劑使用效果對比表Table2 Using effectcontrastofdifferentexpanding agents

4.2.2 冬季施工

砂的細度模數由原來的2.6調整為2.7；膨脹劑由夏季的26 kg變為20 kg，參數如表4所示。

圖1 混凝土高效膨脹劑性能對比圖Fig.1 Performance contrastofhigh efficient concrete expanding agents

表3 夏季施工混凝土配合比調整表Table3 Adjustmentsheet of concrete mix proportion in summer construction

表4 冬季施工混凝土配合比調整表Table4 Adjustment sheet of concrete mix proportion in winter construction

（1）采用冬施配合比，不搭暖棚施工

2014年11月23—28日，連續5 d日平均氣溫為5.7°C，2014年11月28日，氣溫8～2°C，澆筑F線KF0+467—KF0+492南側側墻，配合比按冬施配合比施工，采用自然養護，拆模后側墻出現了每3 m左右一道裂縫，裂縫寬度0.05～0.15 mm，未形成上下貫通。

（2）冬施暖棚施工，養護4 d拆棚，拆模

2014年11月30日，氣溫第一天出現零度以下，2014年12月7日開始采用暖棚法進行FK0+ 467—FK0+492北側墻混凝土冬施，暖棚采用活動支架進行搭設，在每段側墻澆筑前完成搭設。棚內設2臺22 kW熱風機供熱，并掛溫度計。

澆筑4 d后拆棚，拆模時未發現裂縫。拆模第3 d發現墻中間出現細小裂縫，間距3 m左右，裂縫寬度0.05～0.15 mm，未形成上下貫通。

（3）冬施暖棚施工，養護7 d拆棚，拆模

FK0+442—FK0+467南側墻于2014年12月7

日施工，FK0+417—FK0+442北側墻于2014年12月10日施工，均采用暖棚法進行。測溫情況與FK0+467—FK0+492北側側墻溫度相符合。

裂縫情況：養護7 d后拆暖棚，拆模，拆模后發現墻中間出現細小裂縫，間距3 m左右，裂縫寬度0.05～0.15 mm，未形成上下貫通。

4.3 控制商品混凝土質量

施工時安排1名技術人員和1名試驗人員駐守拌和站，確保混凝土配合比的準確性，檢查控制原材料質量，檢測砂石料的含水量，動態調整拌和用水，確保混凝土用水量不大于配合比中的用水量。適當增加拌和時間，全部材料投入后開始起算，不少于120 s，保證拌和均勻。拌和好的混凝土應連續供應，避免長時間放置。

夏季拌和站采用冰水進行拌和，控制混凝土的入模溫度不大于28℃。冬季采用熱水拌合，入模溫度不低于5℃。

4.4 嚴格工藝控制

夏季混凝土澆筑選擇在一天中氣溫較低時段進行，冬季選擇一天氣溫較高時進行。控制側墻鋼筋混凝土保護層的厚度，避免因保護層厚度過厚而引起表層開裂。混凝土運輸至現場后，澆筑前進行溫度和坍落度的檢測，混凝土坍落度大于18 cm的不準使用，進行清退。2014年夏季采用冰水拌合混凝土，現場實測入模溫度在24～28℃，坍落度在16～18 cm。2014年冬季采用熱水拌合混凝土，實測混凝土入模溫度12℃左右。控制混凝土泵車出料口至澆筑面高度，不得超過2 m。嚴格分層澆筑和振搗，分層厚度不大于40 cm，使用不小于50 mm振搗棒順次振搗，振搗間距不大于30 cm，不漏振和過振，確保混凝土振搗實。

夏季混凝土拆模后立即進行養護，采用噴淋養護配合專用養生膜（一布一膜），將養生膜粘貼或擠壓在混凝土表面上，經試驗單次加水能保濕12 h左右，能較好地防止養護時的干濕交替，避免人為養護不及時的現象，使混凝土始終處于潮濕狀態，養護時間不少于7 d。

冬季采用保溫棚養護，暖棚采用活動的可拆裝鋼支架，支架外采用定制的保溫棉加塑料布包裹，棚內設2臺22 kW熱風機供熱養護。保溫棚在混凝土澆筑前搭設。保溫時間4～5 d。

4.5 合理安排底板和側墻的施工時間

底板施工完成后，只要不受支撐影響，就及時安排側墻施工，縮短二者間隔時間，降低底板混凝土對側墻混凝土收縮約束影響。2013年一期地道側墻與底板澆筑時間間隔為20～68 d；2014年夏季施工側墻與底板之間澆筑時間間隔在18～41 d；2014年冬季地板與側墻澆筑時間間隔在8～16 d。

4.6 其它治理措施

延長混凝土拆模時間，2013年夏季，驗證了2 d、3 d、5 d、7 d模板拆除時間，證明拆模時間對裂縫影響不大。2014冬季驗證了暖棚、模板4 d、7 d拆除，證明拆模時間對裂縫影響不大。

現場采用竹膠板+PVC板做側模模板進行所有側墻施工，2013年夏季，試用了單獨一層竹膠板進行側墻施工，證明模板材質對裂縫影響不大。

5 結語

混凝土裂縫雖是大體積混凝土施工的質量通病，地道側墻裂縫不同于地面以上構筑物裂縫，由于地道結構側墻絕大多數在地下水位以下，一旦防水失效，會造成裂縫滲水，嚴重影響地道結構的耐久性。天津港新躍進路與八號路立交側墻工程在施工中加強各種管控措施，分析裂縫成因，并對混凝土膨脹劑使用、不同季節施工配合比參數進行對比研究，管控商品混凝土質量、完善側墻施工工藝，合理安排底板和側墻施工時間，從而達到控制有害裂縫、降低無害裂縫的出現的目的，實現了設計要求。

[1]CCJ 2—2008，城市橋梁工程施工與質量驗收規范[S]. CCJ 2—2008,Code for construction and quality acceptance of bridge works in city[S].

[2]DB 29-51—2003，城市橋梁工程質量檢驗標準[S]. DB 29-51—2003,Check standard for construction ofurban bridge engineering in Beijing[S].

[3]DB J 10405—2004，天津市市政工程施工技術規范（橋梁工程部分）[S]. DB J 10405—2004,Technical specification municipalengineering construction in Tianjin:Bridge engineering[S].

[4]GB 50010—2010，混凝土結構設計規范[S]. GB 50010—2010,Code fordesign ofconcrete structures[S].

[5]GB 50204—2002，混凝土結構工程施工質量驗收規范[S]. GB 50204—2002,Code for acceptance ofconstructional quality of concrete structures[S].

[6]JGJ/T 55—2011，普通混凝土配合比設計規程[S]. JGJ/T 55—2011,Specification formix proportion design ofordinary concrete[S].

Concrete crack control methods of tunnel side wall

LU Bao-cheng
（Construction Project Quality&Safety Supervision Station of Tianjin Port,Tianjin 300461，China）

The cracks in concrete structures will reduce the normal function and increase the risk of failure,so control of concrete cracks is important to ensure the construction quality of mass concrete.Pouring tunnel side wall produced lots of cracks due to many reasons thereby affecting the quality of construction.This paper give an example oftunnel side wallpouring in Yuejin Road and the 8th Road interchange project,through strengthening the control of materials,optimization of concrete mix,choosing cracking agent,improving concrete construction technology,we have reduced the numbers of crack when pouring tunnelside wallunder guaranteeing the normalfunction ofthe structure.

side wall;crack;technology;control

U654；TU528.36

A

2095-7874（2015）12-0026-04

10.7640/zggwjs201512006

2015-08-18

盧寶成（1983—），男，天津市人，工程師，主要從事工程質量安全監督及管理工作。E-mail：lubaochengmail@sohu.com