淺談地鐵工程混凝土裂縫控制

姜穎

摘 要：隨著我國(guó)城市軌道交通工程的發(fā)展，地鐵建設(shè)日益重要。地鐵的混凝土結(jié)構(gòu)經(jīng)常出現(xiàn)裂縫，不但影響地鐵施工的工程質(zhì)量，而且會(huì)對(duì)地鐵的安全性和使用壽命帶來(lái)影響。我們?cè)谑┕ぶ幸貙?duì)混凝土拌制過(guò)程、振搗過(guò)程、養(yǎng)護(hù)過(guò)程進(jìn)行嚴(yán)格控制，取得了良好的效果。由于混凝土施工、本身變形和約束等一系列問(wèn)題，使混凝土裂縫成了隧道工程中最常見(jiàn)的工程病害。文章詳細(xì)論述了地鐵工程混凝土裂縫控制。

關(guān)鍵詞：地鐵工程；混凝土裂縫；技術(shù)；控制措施

地鐵興建于地下，經(jīng)常用混凝土作為地鐵工程和項(xiàng)目的被覆、支撐、密閉和結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)成物，由于操作、技術(shù)、管理和施工環(huán)境的影響。在地鐵工程建設(shè)過(guò)程中，混凝土澆注常常會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫，影響工程建設(shè)質(zhì)量，乃至地鐵將來(lái)能否有良好的安全性能和使用壽命長(zhǎng)短的一個(gè)重要因素。在施工過(guò)程中良好的預(yù)防和補(bǔ)救措施，是防治防水混凝土裂縫發(fā)生，降低裂縫危害的有效方法。只要嚴(yán)格按規(guī)范規(guī)定施工，認(rèn)真積極的探索裂縫產(chǎn)生的原因，及早采取相應(yīng)的預(yù)防措施，就能有效地控制混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫。

1 地鐵工程混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

1.1 混凝土裂縫是一個(gè)普遍存在而又難以解決的工程實(shí)際問(wèn)題，地下工程由于受到地質(zhì)條件等眾多因素影響而出現(xiàn)混凝土裂縫現(xiàn)象更為突出。由于水化熱作用，構(gòu)件表面溫度較高，當(dāng)氣溫較低或拆模時(shí)，由于混凝土表面與大氣間的溫差較大，表面收縮變形較大，在內(nèi)部混凝土約束下產(chǎn)生裂縫。影響防水混凝土施工質(zhì)量的因素是復(fù)雜多樣的，如混凝土的性質(zhì)、質(zhì)量、施工地點(diǎn)的地質(zhì)條件、施工地區(qū)的溫度變化、周?chē)ㄖ闆r、施工工藝等都是影響防水混凝土施工之戀格的因素。混凝土澆筑成型后，養(yǎng)護(hù)工作不到位，沒(méi)有及時(shí)地進(jìn)行表面履蓋，表面水份散失過(guò)快，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部與外部不均勻收縮。混凝土水泥水化反應(yīng)出現(xiàn)泌水和水分急劇蒸發(fā)現(xiàn)象。引起收縮移動(dòng)裂縫模板強(qiáng)度或剛度不夠，尚未凝固的混凝土在自重和振搗器作用下，很輕易因變形而引起裂縫。

1.2 因?yàn)楣ば蜚暯釉颍趥?cè)墻澆筑時(shí)，底板一般已經(jīng)澆筑了較長(zhǎng)時(shí)間，其收縮變形大部分已經(jīng)完成，兩者之間澆筑混凝土的間隔時(shí)間越長(zhǎng)，兩者之間的收縮差就越大，出現(xiàn)裂縫的可能性就越高。由于體積大、混凝土數(shù)量多，工程條件復(fù)雜，且現(xiàn)場(chǎng)澆筑、養(yǎng)護(hù)等特點(diǎn)，時(shí)常產(chǎn)生混凝土結(jié)構(gòu)裂縫，對(duì)混凝土外觀及耐久性造成較大影響，給車(chē)站的防水及后期列車(chē)運(yùn)營(yíng)帶來(lái)重大隱患。混凝土拌合物流動(dòng)性不足出現(xiàn)漏振、欠振或流動(dòng)性過(guò)大出現(xiàn)過(guò)振，從而在混凝土凝固過(guò)程中出現(xiàn)表面裂縫。一些技術(shù)能力較差的商品混凝土拌和站為達(dá)到混凝土強(qiáng)度等級(jí)，一味的增加水泥用量，從而造成水化熱和收縮相對(duì)加大，造成裂縫。

2 地鐵工程混凝土裂縫的危害

2.1 為了防止結(jié)構(gòu)產(chǎn)生有害裂縫，就必須根據(jù)工程的具體條件，因地制宜地采取相應(yīng)措施，才能使地鐵主體結(jié)構(gòu)裂縫得到較好地控制。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)質(zhì)上是增強(qiáng)混凝土的自防水功能，因?yàn)榈罔F混凝土的抗裂的最終目的是防滲，所以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是和抗裂的最終目標(biāo)緊密聯(lián)系的。貫穿裂縫，無(wú)論對(duì)壩體的整體受力，還是防滲效果的影響比之淺層表面裂縫的危害都大得多。造成車(chē)站結(jié)構(gòu)混凝土開(kāi)裂的原因有不同類型，因此其混凝土裂縫控制也是一個(gè)系統(tǒng)工程，必須從混凝土的源頭、澆筑、后期養(yǎng)護(hù)與施工組織等全過(guò)程、全方位進(jìn)行控制。

2.2 如果采取一定的設(shè)計(jì)和施工措施，很多裂縫是可以克服和控制的混凝土裂縫的控制是一個(gè)質(zhì)量難題。由于裂縫的存在和發(fā)展通常會(huì)使內(nèi)部的鋼筋等材料產(chǎn)生腐蝕，降低鋼筋混凝土材料的承載能力、耐久性及抗?jié)B能力，影響建筑物的外觀、使用壽命，嚴(yán)重的將威脅到人民的生命、財(cái)產(chǎn)安全。由于地鐵工程混凝土屬于大體積混凝土，所以環(huán)境條件是造成開(kāi)裂的最重要的影響因素，尤其以溫度與濕度場(chǎng)的影響最大。混凝土裂縫有表面裂縫、貫穿裂縫和深層裂縫。在進(jìn)行地鐵混凝土抗裂設(shè)計(jì)時(shí)，首先需要弄清造成拉應(yīng)力產(chǎn)生的因素及分布特征，然后分別設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力筋解決荷載平衡與整體傳力問(wèn)題。表面裂縫也可能成為深層裂縫的誘發(fā)因素，對(duì)壩體的抗風(fēng)化能力和耐久性有一定影響。

3 地鐵工程混凝土裂縫控制措施

3.1 混凝土結(jié)構(gòu)在建設(shè)和使用過(guò)程中出現(xiàn)不同程度、不同形式的裂縫是一個(gè)相當(dāng)普遍的現(xiàn)象。從溫度控制、約束控制等多方面采取一系列的控制手段，增加對(duì)裂縫控制有利的因素，減少裂縫產(chǎn)生的因素。為降低水化熱的峰值，控制混凝土內(nèi)外的溫差，可以在混凝土內(nèi)部安裝冷卻水管，通過(guò)注入溫度較低的水吸收混凝土水化熱量，從而降低混凝土內(nèi)部溫度。混凝土的拌制、振搗等方面是為了改善混凝土本身的物理性質(zhì)，尤其是增加其密實(shí)性，減少內(nèi)部微裂縫與微孔洞，從而大大降低宏觀裂縫的形成機(jī)率。

3.2 粉煤灰中高活性物質(zhì)消耗吸收凝土中的堿，降低混凝土中的堿含量，避免堿集料反應(yīng)產(chǎn)生的裂縫，并可使混凝土的強(qiáng)度前期增長(zhǎng)緩慢。對(duì)于地下水壓大，涌水量多的特殊環(huán)境，一般通過(guò)樁間埋設(shè)泄壓管或在底板下設(shè)置排水盲溝，以靜力釋放地下水的浮力，這些泄壓措施可使主體結(jié)構(gòu)減少承受的水壓，而降低混凝土結(jié)構(gòu)開(kāi)裂的可能性。采用緩凝型高效減水劑，推遲水化熱溫度峰值時(shí)間；粗骨料采用連續(xù)級(jí)配，細(xì)骨料選用中砂等。在配合比的選配時(shí)，應(yīng)摻用外加劑和摻合料，通過(guò)調(diào)整外加劑、摻合料的用量。混凝土澆筑時(shí)嚴(yán)格執(zhí)行分層澆筑措施，分層澆筑不僅有利于振搗，提高混凝土密實(shí)度和防水能力。在配筋率不變的前提下，也可以通過(guò)合理設(shè)置分布鋼筋，采用小直徑、密間距的鋼筋等，有效增加粘結(jié)力，減小裂縫產(chǎn)生和寬度。

3.3 設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)盡量保持構(gòu)件截面均勻，避免截面突變出現(xiàn)尖角、棱角，以減小混凝土收縮應(yīng)力和荷載應(yīng)力的集中。在規(guī)范的范圍內(nèi)和滿足混凝土設(shè)計(jì)要求的情況下，盡量適度提高粉煤灰的摻量，降低混凝土的水化熱。計(jì)量、拌制和運(yùn)輸混凝土的坍落度在攪拌站和澆筑地點(diǎn)分別取樣檢測(cè)，每一工作班不少于兩次。設(shè)專人加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)指揮和調(diào)度，做到現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)輸?shù)缆窌惩o(wú)阻，避免擁擠堵塞造成混凝土供應(yīng)不連續(xù)。當(dāng)工程在夏季施工時(shí)，即使晚上氣溫也較高，必須對(duì)骨料采取遮陽(yáng)通風(fēng)、灑水降溫，通過(guò)加冰等措施降低拌和用水的溫度等綜合措施控制混凝土的入模溫度。地鐵工程應(yīng)優(yōu)先選用低水化熱、凝結(jié)時(shí)間長(zhǎng)的普通硅酸鹽水泥，避免使用早強(qiáng)水泥，禁止使用剛出爐的水泥；通過(guò)摻用粉煤灰等摻合料，減小水灰比。為控制混凝土表面溫度與環(huán)境溫度之間的溫差，通過(guò)延遲拆模時(shí)間，保證降溫能連續(xù)緩慢進(jìn)行。

4 結(jié)語(yǔ)

地鐵工程是我國(guó)城市建設(shè)過(guò)程中重要的百年工程，一定要把地鐵建設(shè)成為人民滿意的放心工程。想提高地鐵隧道的耐久性，就應(yīng)該要有效的控制混凝土裂縫的發(fā)生和發(fā)展，隧道的混凝土滲漏是不可忽視的環(huán)節(jié)。由于混凝土開(kāi)裂，嚴(yán)重削弱了混凝土本身的防水能力，給地鐵運(yùn)營(yíng)帶來(lái)諸多隱患。只有對(duì)地鐵施工中混凝土裂縫的成因進(jìn)行細(xì)致科學(xué)的分析，才能找到預(yù)防和控制混凝土裂縫的有效措施。

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