城市地鐵結構混凝土質量缺陷治理探究

郭志超

（中鐵十二局集團第二工程有限公司，山西 太原 030032）

城市地鐵結構混凝土質量缺陷治理探究

郭志超

（中鐵十二局集團第二工程有限公司，山西 太原 030032）

文章通過對多條地鐵線施工質量的追蹤調查，分析了地鐵混凝土結構的驗收要求、病害原因、表面缺陷原因、缺陷處置方案、施工工藝以及處置措施。

地鐵；混凝土；病害；施工；處置措施

1 城市地鐵結構混凝土質量的驗收要求

一般城市地下結構中承重構件的耐火等級為一級，屬甲類人防工程，工程防核武器抗力級別為6級，防常規武器抗力級別為6級，防化等級不低于丁級，抗震7級以上。地下車站和機電設備集中區段的防水等級為一級。鋼筋混凝土構件（不含臨時構件）正截面的裂縫控制等級一般為三級，即允許出現裂縫。車站主體結構按正常使用極限狀態驗算，迎土側裂縫寬度不大于0.2mm，背土側裂縫寬度不大于0.3mm。

2 病害出現原因分析

2.1 裂縫原因分析

（1）頂板產生裂縫的原因：車站頂板產生裂縫的主要成因是外荷載與變形作用（溫度、收縮、不均勻沉降）。一般車站工程在尚未承受覆土荷載與附加荷載（一般設計時取20kPa）的情況下出現裂縫，且裂縫已趨于穩定，無繼續發展趨勢，結構也無變形，顯然裂縫不是由外荷載引起的。而從裂縫的發生時間、擴展過程、與荷載的關系以及施工條件等方面的原因分析，裂縫是由于變形作用引起，包括水泥的水化熱、氣溫變化、生產過程中產生的溫度變化、混凝土的收縮等。施工中后澆混凝土沒有按后澆帶的方法及施工時間差的疏忽也容易引起頂板裂縫，此外鋼筋混凝土結構的梁、柱、墻、板在環境的溫度濕度發生變化時，也會使其產生溫度變形和收縮變形。

（2）側墻裂縫產生原因：側墻的裂縫可分為表面裂縫和貫穿裂縫。表面裂縫是指地鐵車站側墻澆筑中，側墻中混凝土的會有一個快速升溫的過程。混凝土澆筑完成后，混凝土的溫度很快上升到最大值。從裂縫出現的情況和形態來看，側墻拆模后混凝土降溫的過程中，側墻的表面很快出現從中部向上下延伸的豎向表面裂縫。可見這些裂縫主要是由于內約束的作用而產生的。

貫穿裂縫是指在混凝土結構中，隨著混凝土的硬化，水泥水化熱反應率越來越小，結構的整體溫度不斷降低，體積不斷收縮。而側墻與底板之間由于新混凝土墻澆注在老混凝土板上，產生粘結力。新老混凝土的彈性模量及收縮程度有區別，所以側墻的收縮受到底板的約束。特別是在已發生表面裂縫的地方，由于表面裂縫的存在使水分蒸發深入到內部，使干縮作用深入到結構內部。又由于結構內部溫度上升得很大，所以冷卻過程中收縮也會很大。同時隨著混凝土齡期的不斷增加，彈性模量不斷增加，徐變越來越小。事實上，混凝土的彈性模量在澆筑后7天就基本達到與最終值相當的大小。綜合以上原因，混凝土側墻在底板約束下會產生相當大的拉應力。而混凝土是脆性材料，抗拉強度只是抗壓強度的1/10左右。當拉應力大于混凝土的抗拉強度時就會出現貫穿性裂縫。在側墻的上部基本處于無外約束的自由變形狀態中。所以地下車站側墻中的裂縫一般是豎向，且發生在側墻的中下部。

地下車站結構中側墻混凝土厚度較大，一般為60～80cm在沒有特殊降溫措施下，混凝土內部最大溫度高達50～60℃，前后溫差最高可達40℃。由于澆注時間的先后，側墻的溫差收縮時主要受到底板混凝土的約束。如把底板混凝土視為老混凝土，而側墻為新混凝土，則新老混凝土結構之間存在著較大的收縮差。因此當側墻收縮時，底板會對其產生巨大的收縮約束。在收縮過程中，老混凝土齡期較長，收縮變形已趨穩定，從而約束了新澆注混凝土的自由收縮，在新混凝土內出現拉應力，新老混凝土粘結面內出現剪應力。當拉應力或剪應力大于新混凝土自身的抗拉強度或新老混凝土的粘結強度時，就產生了貫穿裂縫。

2.2 混凝土表面缺陷原因分析

（1）混凝土表面麻面產生原因：①使用了表面粗糙或粘有雜物未清理干凈的模板；②模板表面未濕潤或濕潤不夠，模板吸收了混凝土的水分，混凝土產生麻面；③脫模劑涂刷不均勻或者漏刷，模板上粘結了混凝土，拆模過程中形成了麻面；④混凝土漏振，氣泡沒有排除。

（2）混凝土表面蜂窩產生原因：①混凝土離析，骨料與漿液分離；②攪拌時間不足，砂漿少、骨料多；③混凝土澆筑落差大，料堆周邊骨料集中砂漿少；④封堵的模板縫不嚴，造成漏漿；⑤混凝土缺振或者漏振。

（3）混凝土表面露筋產生原因：①鋼筋墊塊移位或者墊塊放置不夠，鋼筋下墜；②混凝土離析，靠模板部位處跑漿；③鋼筋定位措施不夠，導致鋼筋位移貼模；④鋼筋太密，混凝土澆筑時振搗不到位，混凝土與鋼筋架空；⑤拆模過早，混凝土缺棱掉角導致露筋。

（4）混凝土表面孔洞產生原因：①混凝土振搗不到位或漏振使混凝土架空，特別是邊角或架立筋很多的地方較多；②混凝土中包裹泥土的地方。

（5）混凝土表面爛根產生原因：①模板拼裝不規范，根部縫隙處理不當漏漿；②澆注前未下同混凝土配合比成份相同的砂漿，鋼筋和模板粘掉大量砂漿，造成局部石子過多；③混凝土和易性差，水灰比過大石子沉底；④澆注高度過高，混凝土布料工藝不規范，混凝土離析形成石子堆積；⑤振搗不規范，漏振。

（6）混凝土表面缺棱掉角產生原因：①混凝土拆模過早，在混凝土強度未達到要求時，在拆模過程中磕碰造成；②木模未提前濕潤，澆注后木模膨脹造成混凝土角拉裂；③模板縫拼裝不規范，漏漿造成；④模板未涂刷隔離劑或涂刷不佳，造成拆模粘連，拆模過程中形成缺棱掉角；

（7）混凝土表面錯臺產生原因：①測量誤差；②模板移位，支模沒有成一條線；③模板傾斜或漲模形成錯臺。

3 混凝土缺陷處治方案

3.1 裂縫灌止水膠處理

裂縫，包括滲水和不滲水的裂縫，用高壓注漿的方式注入環氧樹脂止水膠。部分裂縫中由于有流水使止水膠難以正常固化止水，采用壓力灌注水泥-水玻璃雙液漿與環氧止水膠相結合。

3.2 粘貼芳綸纖維布

對側墻裂縫，注膠后再粘貼一層芳綸纖維布，對裂縫起進一步的封閉作用。纖維方向垂直于裂縫方向，布跨縫長度0.5m。裂縫處理后，進行批面處理，外觀與其他部位基本一致。

3.3 混凝土表層缺陷處理

對混凝土表層的蜂窩、麻面、露筋、孔洞、爛根、缺棱掉角、錯臺等缺陷，先進行基層處理，然后較淺的采用抹壓水泥漿、較深的采用環氧砂漿或環氧混凝土進行。

4 施工工藝

4.1 高壓注漿止水

（1）材料。環氧樹脂堵水材料是以環氧樹脂為主劑，配以各種助劑制成的一種固化快、在有水條件下具有較高粘接強度的一種環氧樹脂堵水材料。產品粘度適中，可灌性好。固化時間短，可調節在20分鐘以內固化。濕面粘結強度高，可在水下固化粘結。材料性能符合Q/HGXT6-2011《環氧樹脂堵漏材料》要求，如表1所示。

表1 環氧樹脂堵漏材料基本性能指標表

（2）施工工藝流程：裂縫檢查標注→埋高壓注漿嘴→注環氧止水膠→檢查注膠效果→補注環氧止水膠→再次檢查注膠效果→對有水導致膠不能正常固化的裂縫注聚氨酯止水膠與環氧止水膠直至完全將水止住→拆灌漿嘴→槽孔修補→檢查→驗收。①查看分析裂縫情況，布置灌漿孔位置及間距。施工處理的區域要做好表面清理工作，鑿除砼表面析出物，用鋼刷子將漏水縫（點），刷干凈，表面不得有浮灰、砂子等；②使用鉆孔工具沿孔洞四周鉆泄壓孔，鉆頭直徑為0.14m，鉆孔角度控制宜小于60度。泄壓孔間距0.20～0.50m。相鄰兩孔交錯布置在裂縫兩側，保證灌漿時漿液可注入到裂縫兩側混凝土內。在鉆好的孔內安裝灌漿嘴，針頭后帶膨脹橡膠，并用專用內六角扳手擰緊，使灌漿嘴周圍與鉆孔之間無空隙，不漏水。這樣灌漿可以從深層至表層完全密實灌漿。堵塞所有孔洞、縫隙；③按甲組分（環氧樹脂混合物）：乙組分（固化劑）=（8～10）：1的重量比，將乙組分倒入甲組分內并充分攪拌均勻；④使用高壓灌漿機向注漿孔內灌注化學灌漿料。從裂縫一端開始，單孔逐一連續進行。當相鄰孔開始出漿后，保持壓力3～5分鐘，即可停止本孔灌漿，改注相鄰灌漿孔；⑤流水裂縫注膠。對有水從裂縫中流出，導致環氧止水膠不能正常固化的，采用聚氨酯止水膠結合注入。注漿時先將淺的注漿嘴注入聚氨酯止水膠，水流減小或完全止住后，再對深的注漿嘴中注入環氧止水膠。為減少裂縫中流水對環氧止水膠止水效果的影響，保證注膠止水效果，應在降水持續期間安排本裂縫注膠工作。如降水停止側墻外側水位上升水壓增高，水流增大，再注環氧止水膠勢必會影響固化效果而降低止水效果；⑥灌漿施工接收24小時后，滲漏點不滲漏即可去掉外露的灌漿嘴，將溢漏出的已凝固灌漿液清理干凈，做好表面修復工作。經檢查各孔無滲水現象后，進行后續處理。

（3）施工注意事項：①注漿時，注漿管尖合理布置，整個注漿過程中密切關注注漿壓力，以防爆管；②做好安全防護工作，注漿人員應配戴防保用品，以防止漿液濺到眼內和損傷手；③灌注施工時，確保安全，并使用特定的灌漿材料、止水針頭及相關配件設備；④如間斷灌漿，需要應及時用甲苯或丙酮將注漿機器清洗干凈，嚴禁注漿料在機器中長期存放，如閑置不用時清洗完后，再倒入機油對機器循環潤滑；⑤禁止超極限壓力施工或灌注液體中含有顆粒如砂漿、水泥等，否則容易造成齒輪軸負載過大斷裂、高壓管爆裂、壓力表及真空泵浦損壞等；⑥本機以普通機油為正規測試壓力，不能用粘度的液體測試工作壓力；⑦化學成分的灌漿材料應密封儲存在冷暗的庫內，并有專人保管，嚴禁煙火；⑧工作人員應戴防毒口罩、橡皮手套，并穿長統靴和抗酸工作服；⑨當漿液濺入人眼睛或接觸皮膚時，應立即用大量的清水重復沖洗，嚴重時醫療。

4.2 粘貼芳綸纖維布

對前面灌止水膠處理中，如因裂縫中有水流而使膠不能正常固化，后采用了聚氨酯止水膠配合的這部分，在注膠將滲水止住后，再粘貼一層芳綸纖維布，以進一步封閉裂縫。布纖維方向垂直于裂縫，纖維長度50cm。芳綸纖維布規格280g/m2，根據設計要求選用符合GB/T21491-2008規范要求的合格產品，芳綸纖維布配套粘貼材料按要求選用。

（1）施工工藝流程：定位放樣→混凝土表面處理→（配制底層樹脂、配制找平材料）對不平整處修復處理→涂刷底層樹脂→（配制浸漬樹脂）粘貼芳綸纖維布→表面防護。

（2）施工方法：①基層表面的牢固、清潔、平整程度以及基層的含水率和堿性等是影響粘貼芳綸纖維布工程質量的關鍵。對基層處理用電動鋼絲輪對基體表面打磨，除去表面的銹跡、浮灰、風化層、殘漿等污染物，打磨后吹灰除塵干凈；②按要求配合比配制底層樹脂，涂刷時要求薄而均勻，在存有鋼筋及表面不平等難于涂刷部位須反復涂刷，但涂刷底層樹脂厚度應控制小于1mm。樹脂表面干燥后，立即進入下一工序；③樹脂涂刷后半小時，基層中氣泡清除后，混凝土表面部位用找平材料填補平整，要求靠尺測量平整度小于3mm，且不應留有棱角，并對芳綸纖維布拐角的地方須作圓弧處理，圓弧半徑大于3cm，處理完成后將混凝土表面清理干凈，找平材料表面指觸干燥后，進行下一工序的施工；④配制浸漬樹脂，均勻涂抹于需要粘貼的混凝土表面上；⑤芳綸纖維布要按要求剪好尺寸，粘貼于特定部位，用輥筒沿同一方向反復滾壓，使氣泡排除，使芳綸纖維布充分浸漬浸漬樹脂，操作時不要破壞芳綸纖維布。

5 結束語

城市地鐵在快速發展，施工人員應嚴格按照規范，增強主人翁責任感；建筑單位需優化施工組織，進行科學管理，共同創造地鐵結構混凝土施工的完美明天。

U231+.3

A

2096-2789（2016）11-0020-02