淺談某地鐵車站側墻裂縫成因分析及防治

李小剛, 刁天祥

(中鐵隆工程集團有限公司, 四川成都 610000)

[定稿日期]2017-09-07

裂縫是指固體材料的某種不連續現象。結構物裂縫可能引起滲漏，引起持久強度的降低，如保護層脫落、鋼筋腐蝕、混凝土碳化加快等現象。但是關于混凝土的研究和大量工程實踐證明，結構物裂縫是不可避免的，擯棄付出巨大經濟代價而過嚴地控制建筑物抗裂指標，將其有害程度控制在允許范圍內是科學的做法。

1 工程概述

某地鐵車站，總長440.7 m，為地下雙層側式站臺車站，結構類型為箱型框架結構。標準段外包寬度25.8 m，結構底板埋深18～20 m，頂板埋深3.5～11 m，典型標準斷面為地下兩層三柱四跨結構，結構側墻厚度700～1 100 mm。結構設計使用年限100 a，主體混凝土有專項耐久性設計。地質自上而下依次為雜填土、素填土、粉質黏土、粉砂質泥巖及泥質粉砂巖。地下水主要分為三種類型：上層滯水、孔隙性潛水、基巖裂隙水，基坑滲水主要為地面補給和層間水(圖1)。

車站主體結構施工順序見圖2。

圖1 典型地質及斷面

圖2 車站主體結構施工工藝流程

負一和負二層側墻采用工廠制作三角形大模板，支撐系統為型鋼組合桁架結構，面板為18 mm厚膠合板，底部設行走輪(圖3)。

2 側墻裂縫情況排查

經排查統計，該車站共發現側墻裂縫(紋)共17條，全部分布在負二層，裂縫大致呈豎向但不規則，長度3～6 m不等，屬于“線滲”，部分裂縫在底部約1 m位置有滲水或碳酸鈣白漿滲出，部分裂縫情況統計見表1。

3 混凝土配合比

SD商品混凝土站和HH商品混凝土站分別經第三方驗證過的施工配合比見表2、表3。

(a) 側墻模板支架示意

(b) 側墻模板實物

裂縫部位里程裂縫現象澆筑日期拆模日期商品混凝土供應站該段長度/m澆筑當日氣溫/℃滲水現象N12負二層北側側墻ZSK0+278從下延伸至上，約3m2014．1．42014．1．9HH站18．515-20無滲水N12負二層南側側墻ZSK0+262從下延伸至上貫通，約5-6m2014．1．42014．1．9HH站18．515-20下部有滲水N12負二層南側側墻ZSK0+267從下延伸至上，約4m2014．1．42014．1．9HH站18．515-22無滲水N13負二層南側側墻ZSK0+297從下延伸至上，約5m2013．12．222013．12．29SD站24．511-16無滲水ZSK0+283從下延伸至上，約5m2013．12．222013．12．29SD站24．511-16下部有滲水ZSK0+287從下延伸至上貫通，約5-6m2013．12．222013．12．29SD站24．511-16下部有滲水N13負二層北側側墻YSK0+299從下延伸至上，約4．5m2013．12．222013．12．29SD站24．511-16無滲水YSK0+293從下延伸至上，約3m2013．12．222013．12．29SD站24．511-16無滲水

表2 SD站主體結構側墻C35P8混凝土配合比 kg

表3 HH站主體結構側墻C35P8混凝土配合比 kg

4 裂縫原因分析

混凝土裂縫產生原因根據不同的施工條件各異，成因也比較復雜。對該項目而言，通過查看現場情況和施工記錄，分析裂縫產生的原因主要有以下幾點：

(1) 過高的水化熱引起開裂。對經過專項設計并經第三方驗證過的耐久性混凝土，通過對早期強度的統計顯示，平均3 d強度就達到了設計強度的70 %，5 d強度達到了設計強度的90 %，7 d已經達到了設計強度的110 %。經過有關測溫記錄統計，混凝土中部(400 mm深處)溫度達到75 ℃，表面溫度58 ℃，而大氣溫度為24.6 ℃，混凝土內部水化熱產生溫度過高，混凝土內部與表面、表面與外界溫差遠超過設計規定的15 ℃，是產生裂縫的最主要原因。

(2) 約束變形引起開裂。通過對地上結構和地下結構裂縫情況比較，地下結構裂縫表現尤為活躍，主要原因為地下結構由于側墻是在底板完成后施工，底板和側墻的變形受到基坑兩側圍護樁(或地下連續墻)的約束，變形只能向基坑內側進行，由此也會導致側墻靠基坑凈空側產生裂縫。

(3) 砂石含泥量超標引起混凝土自身開裂。根據對商品混凝土站的砂石含泥量抽檢情況來看，多次超過設計規定的不大于2 %的要求。

(4) 養護不到位引起混凝土表面開裂。側墻養護不到位，混凝土表面易干縮產生裂縫。

5 裂縫處理與防治措施建議

裂縫的防治是個系統性工程，周期較長，一個工程實體如果出現裂縫，需要對裂縫的長度、寬度、深度和滲漏水情況進行周期性觀察并建立檔案臺賬，作為的竣工驗收資料之一存檔，便于對一些繼續發展的裂縫開展持久處理措施。一般來說，裂縫的處理需要等基坑變形穩定、結構集水坑封閉、結構受外力變化穩定后進行。

5.1 裂縫處理

針對不同程度的裂縫，處理方法也不可一概而論，具體來說為以下幾點：

(1) 對于寬度不大于0.2 mm的不貫穿裂縫，不影響結構受力，只對表面進行處理，防止水汽進入混凝土內對結構鋼筋產生銹蝕，處理方法為在裂縫表面分次涂刷水泥凈漿，水泥凈漿濃度由低到高逐次涂刷，以使縫內充滿水泥漿。

(2) 對于寬度大于0.2 mm的不貫穿裂縫以及不滲水裂縫，先采用高壓空氣帶水對縫內進行清洗，烘干縫隙內，注親水性環氧樹脂對結構裂縫位置進行封閉和補強處理。

(3) 對于寬度大于0.2 mm的貫穿裂縫，往往會從縫隙內留出白色的碳酸鈣化合物，對這種裂縫不宜使用聚氨酯等耐久性差的材料進行堵漏，宜采用比表面積為9 000 cm2/g的研磨水泥(超細水泥)進行灌漿堵漏，或使用親水性環氧樹脂進行補強處理。

5.2 防止出現裂縫的措施

(1) 在滿足設計要求的前提下調整配合比并經驗證通過：①盡量選用低水化熱水泥，減小混凝土澆筑后水泥在水化過程中產生熱量過大，引起內外溫差過大產生開裂。②添加適量的減水劑和緩凝劑，減少水泥用量。

(2) 加強混凝土澆筑振搗后的溫度測量，采取保溫措施(如覆蓋塑料薄膜、適當延遲拆模時間等)，按設計要求控制混凝土內外溫差；加強混凝土的保濕、養護措施。

(3) 加強對混凝土原材料的質量控制和現場混凝土的質量檢測。

6 結束語

通過對該工程側墻裂縫的分析和采取防治處理措施后，對于寬度不大于0.2 mm的裂縫，在裂縫底部滲出碳酸鈣體一段時間后封閉了裂縫，滲漏減緩，最后全部自封和自愈了，對結構表面進行裝修處理即可。對其他裂縫灌注超細水泥后，裂縫基本不再發展，也不再發生滲漏。

地鐵作為百年工程，對土建鋼筋混凝土結構的耐久性要求也較高，而在土建施工階段，結構裂縫雖然是一種極其常見的質量通病，形成原因也比較復雜，但是如果在施工過程中對可能會造成結構產生裂縫的各種因素加以防范，裂縫出現的頻次和對混凝土質量的危害是可以大大減輕的。

[1] 王鐵夢. 工程結構裂縫控制[M]. 北京: 中國建筑工業出版社，1997.

[2] 劉虎. 超細水泥灌漿技術在處理混凝土滲水裂縫中的應用[J]. 海河水利, 2007(2).