淺析地下工程混凝土結構裂縫成因

摘? ? 要：隨著社會的發展，越來越多的城市開展地鐵，針對地鐵施工普片存在混凝土結構裂縫問題，從多個方面加以論述，對裂縫控制起指導作用，經實踐應用效果較好。

關鍵詞：混凝土;裂縫;原因;控制措施

1? 引言

在廈門地鐵一號線園博苑站的工程中，由于車站處于的地理位置、地質情況、施工工藝及結構形式比較特殊，地下水造成的問題比較突出，通過合理的施工方法，控制混凝土的澆筑質量、防水層的施工，使得工程順利完工。

2? 工程概況

廈門地鐵1號線園博苑站為兩層三跨結構，車站總長263.3m，基坑深度為16.5m，寬度為20.7m。車站的圍護形式采用φ1200mm鉆孔灌注樁+φ800mm高壓旋噴樁+臨時立柱+φ609mm內支撐。止水帷幕采用三重管高壓旋噴樁。車站設置在廈門集杏海堤北側停車場內，南側現狀為集杏海堤，西南角為杏林大橋。

3? 工程地質及水文條件

本站位于由人工填土、碎石素填土、淤泥質土、可塑殘積砂質粘性土、硬塑殘積砂質粘性土、全風化花崗巖、散體狀強風化花崗巖、碎裂在強風化花崗巖、微風化花崗孤石、全風化輝綠巖、散體狀強風化輝綠巖。地下水主要有第四系孔隙水和基巖裂隙水。

4? 施工過程中的難點

本站為廈門市重點工程，工期緊湊，車站又處于集杏海堤附近。施工中要考慮海水對車站的影響。車站土質為全風化花崗巖，施工過程中要做好隨挖隨噴。由于土質滲水較大，圍巖不能達到自穩的情況，往往還沒開始進行噴射混凝土就開始出現樁間崩塌，造成支護難，工序銜接緊，施工中樁皮的破除又恰恰耽誤了最佳進行噴射混凝土的時間，正是因為這些問題，導致后續過程中混凝土出現大規模的裂縫。

5? 工程重點及混凝土裂縫產生的原因

由于園博苑站基坑較深，受力復雜，防水要求高，可能在施工過程中出現一些未知的因素，往往越到施工的后期，混凝土滲漏點越多，特別是在變形縫的位置，達到了每小時10L的滲水量，給后期施工帶了的很多的不便。

現我們將這些可能導致混凝土裂縫產生的原因加以論述。

5.1? 設計方案不完善

（1）基坑止水帷幕采用高壓旋噴樁，設計止水范圍僅僅為地表以下8m，可能由于深度不夠，因地表為回填土，往往打下去之后深度可能只有4m，往往達不到止水的效果。（2）基坑共設置降水井共30座，全部為坑內降水。圍護結構寬度為23.7m，長度為263.3m，未考慮坑外降水?？觾冉邓州^密集，往往開挖過程中司機視線不好，造成降水井的破壞，導致后續降水達不到預先的效果。（3）車站接縫全部采用鍍鋅鋼板止水帶，為剛性材料，車站長度較長。未在合理的位置設置橡膠止水帶，導致應力過于集中。

5.2? 施工過程中問題

（1）基坑開挖之后未及時噴射混凝土，樁間土體暴露時間過長，崩塌嚴重。（2）混凝土澆筑前，出現墻縫滲水，混凝土澆筑后由于早起強度較低，受地下水壓影響，混凝土受到了地下水的侵蝕，導致形成一系列的裂縫。（3）圍護結構混凝土灌注樁侵線嚴重，導致后期防水層鋪設達不到設計規定的平整度。這樣鋪設的防水層，表面不平整，接縫處理困難。在施工過程中又恰好遇到了樁間土提的崩塌，這也是后期滲漏水的原因。（4）混凝土施工時振搗不密實：車站采用高大鋼模板，模板為單面模板，加固困難，混凝土澆筑過程中稍不注意就會造成模板跑模，爆模。工人在施工中過于緊張，振搗不到位，導致后續裂縫產生。（5）養護工作不到位：車站頂板施工正趕在4月～7月。澆筑混凝土往往在夜間進行，白天溫度較高，廈門地區平均溫度為35℃，這樣往往加大了養護工作的難度，平均養護為4次/天。

5.3? 原材料的原因

（1）車站側墻厚度為0.7m，底板厚度為1m，頂板厚度為0.8m，車站混凝土均為大體積混凝土。材料配比要求較高，施工控制難度點大。（2）泵送商品混凝土的廣泛應用，混凝土塌落度、泵送劑等其他外加因素的影響導致混凝土水化熱增加。（3）混凝土等級太高，均為C40高強混凝土，導致水泥用量增加。

5.4? 其他因素的影響

（1）混凝土運輸時間過久：混凝土采用商品混凝土，拌合站距施工現場10km，車輛到達現場后，塌落度達不到預先的要求。（因塌落度的影響，現場實驗員進行重新調試，往往達不到預先的配合比的要求。（2）施工中未采用措施：如內降外保，預埋冷水管或采用塑料薄膜養護。

針對上述問題，下面我們論述下混凝土裂縫的控制措施。

6? 設計上對混凝土裂縫控制的措施

6.1? 合理設計鋼筋

因地鐵抗震要求較高，往往鋼筋直接較大，而鋼筋的彈性模量比混凝土的彈性模量大7-15倍，合理的鋼筋配置可以起到減輕混凝土收縮的程度，在相同的配筋率下，應選擇細筋密布的方法。

6.2? 合理的留伸縮縫

伸縮縫是為了防止因溫度效應而設置的一種縫。由于園博苑站主體結構未設計伸縮縫，可能是混凝土開裂的原因之一。按照《鋼筋混凝土結構設計規范》規定：現澆鋼筋混凝土連續式結構伸縮縫間距為55m，合理設置伸縮縫對大體積結構房子溫度裂縫是非常有效的。

6.3? 后澆帶

它是施工期間保留的臨時性溫度收縮變形縫，是一種特殊的施工縫。設計后澆帶的目的是取代結構中永久的伸縮縫。要求在澆筑后澆帶之前，結構混凝土至少30%收縮完成。

6.4? 選用相應的水泥

混凝土內部的溫度升高，主要取決于水泥的用量及品種。應優選選用水化熱較低的水泥品種，如礦渣水泥。在符合設計的前提下，充分利用混凝土的后期強度，減少水泥用量。

6.5? 骨料

目前泵送商品混凝土碎石規格一般為5mm～25mm，建議在保證后期混凝土強度不變的前提下增加碎石的粒徑，采用5mm～40mm的碎石，在水灰比相同的情況下水泥用量可以減少15kg。

6.6? 外加劑

為了達到抗裂、防水的目的，可以在配置混凝土的時候，加入一些減水劑、緩凝劑、為膨脹劑等。外加劑的質量對混凝土影響被長達，摻入有效的外加劑來減少水泥用量，從而達到預防裂縫的措施。

7? 施工中對混凝土控制的措施

7.1? 現場嚴禁加水

混凝土運至現場的和易性和塌落度滿足泵送要求，由于管理不當，導致工人盲目加水，造成混凝土配合比發生變化，導致不同配比產生的凝縮裂縫和干縮裂縫。

7.2? 分層澆筑，快插慢拔

大體積混凝土應分層澆筑，每層應該在30cm左右，混凝土振搗時振動棒應快插慢拔，插點要均勻排列，逐點移動，順序進行，不得有遺漏。移動半徑不得大于振搗作用的1.5倍（一般30cm～40cm）。振搗上一層時，應插入下層中5cm左右，以消除兩層之間的接縫，同時在振搗上層混凝土時，要在下層混凝土初凝之前進行。

7.3? 二次壓漿，及時養護

混凝土澆筑完成后，應及時對混凝土進行表面壓漿，已保證混凝土面的平整度。在凝固的第一時間，為了防止混凝土由于溫度的原因產生的影響，應及時采取覆蓋保濕養護。適當的可以采取蓄水養護。

7.4? 及時回填

由于晝夜溫差較大，車站頂板施工完又長時間的暴漏，時間久了也會產生溫度引起的變形，應盡快做好回填工作。

8? 實踐的確定

為了探究溫度對混凝土裂縫的影響，我們對園博苑站20-22軸（里程YDK20+401.294～YDK20+381.294）頂板進行了預埋冷水管降溫的試驗。

采用直徑φ32mm的，壁厚2.5mm的鍍鋅鋼管，端頭切絲，并用彎管接頭和直管接頭連接。

連接過程中應牢固，并纏好冷膠帶防漏水，將冷凝管與鋼筋固定防止混凝土灌注、振搗時造成失效。

水管排列方式為矩形排列，間距2m一道，分上下兩層，層距0.6m，設2個進水孔，2個出水孔（圖2、圖3）。

澆筑混凝土完成后24小時開始通水，分別用2個溫度計測量出水孔1和出水孔2的溫度，形成記錄，保證進水溫度和出水溫度相差不超過30度。

9? 結束語

經過多方面的觀察和記錄，發現用冷水管降溫的方法，頂板裂縫明顯減少。經觀測，18-20軸頂板裂縫共10道，20-22軸頂板裂縫為5道。大體積混凝土內部溫度的影響可能是造成混凝土裂縫產生的原因。總之，地下工程的裂縫控制是一個綜合性的課題，要通過設計、施工、材料等環節進行全面控制，才能減少裂縫的產生。

參考文獻：

[1] GB 50010—2010.混凝土結構設計規范[S].

[2] 徐有鄰，顧祥林.《混凝土結構工程裂縫的判斷與處理》[M].北京：中國建筑工業出版社，2016.

作者簡介：

褚宏鑫（1992—）男，漢族，福建廈門人，助理工程師，本科，研究方向：市政工程。