地鐵工程建設中防水混凝土裂縫成因及施工處治

婁雨

地鐵工程的施工環境復雜、質量要求高，需合理應用施工技術。實際施工中，防水混凝土凝結階段可能會由于方法不合理或外部因素等方面的作用而出現裂縫，輕則影響結構的美觀，重則誘發結構受損、受力性能下降等問題，嚴重威脅結構的耐久性。為此，必須準確探明裂縫的成因，進而采取有效的處治措施。

一、工程概況

天津西站交通樞紐配套市政公用工程北竹林車站，總建筑面積為為17683m2，兩柱三跨島式結構，全長167m，盾構井段、標準段的基坑寬度分別為27.1m、23.1m，基坑深度23.94～24.937m。圍護結構地連墻厚度1.0m，標準段、盾構井段兩部分的地連墻深度分別為42m、45m，圍護結構施工以混凝土材料為主，工程量約3000m3。根據車站防水要求，采用防水鋼筋砼，外包全封閉防水卷材。防水混凝土的抗滲等級如表1所示。

表1 防水混凝土的抗滲等級

二、防水混凝土裂縫成因

1.荷載引起的裂縫

（1）混凝土結構的承載力不足，難以達到工程的承載力要求，由于受力效果較差而產生裂縫。對于混凝土承載力不足的情況，主要與荷載計算時漏項、計算方法不合理、實際承載力偏低等因素有關。

（2）混凝土建造強度未達標，在實際使用中，受大型機械等外力的沖擊作用，結構出現變形現象，局部有不同規模的裂縫。

（3）混凝土結構強度達到要求，但部分區域承受的荷載作用明顯偏強，此時將產生裂縫，此現象在薄弱結構處體現得更為明顯。

2.溫度變化引起的裂縫

混凝土對溫度較為敏感，具有熱膨脹和冷收縮的特性。建筑物外部環境發生變化時，混凝土的形態隨之改變，若約束混凝土的變形，將在結構內部產生應力，而該應力值超過自身的抗拉承載極限時，將顯現出裂縫。

3.施工工藝引起的裂縫

（1）施工中，未嚴格控制混凝土防護層的厚度（偏大），或是上層鋼筋綁扎到位后受到明顯的重壓，受負彎矩的鋼筋保護層厚度增加，構件的作用高度較之于正常狀態有所減小，此時混凝土出現裂縫，并且在受力鋼筋縱向部位最為明顯。

（2）混凝土結構松散、缺乏平整性，表面有較為明顯的麻面、空洞等問題，外部環境對混凝土內部的影響增強，有鋼筋銹蝕以及混凝土裂縫等病害。

（3）混凝土施工量較大時，通常以分層或分段的方式施工，此時接縫部位較為薄弱，可能會在新舊混凝土結合部位出現裂縫。

三、防水混凝土的防滲、防裂措施

1.防滲措施

結構自防水是有效提高防滲水平的重要途徑。在實際施工中，需要選擇合適等級的防水混凝土，工程對混凝土質量的要求較高時，摻入適量的高性能添加劑，以提高混凝土的防滲性能，而后將具體的施工工作落實到位。

（1）結構主體以分段的方式澆筑，嚴格控制各段的長度，以免因長度過大而出現裂縫。

（2）重點關注防水混凝土結構的各細部，例如預埋鐵件、穿墻管道、鋼筋高密度分布區等部位，采取有效的防控措施。防水混凝土內部的鋼筋數量豐富，應合理梳理，不可碰觸模板。選用的各類模板必須具有足夠的強度和剛度，表面保持光潔，配套支撐裝置，發揮出支撐的作用，提高模板的穩定性。

（3）施工縫、變形縫較為薄弱，宜在該處設置止水條和止水帶，施工時采取環向封閉措施。對于設置在縱橫向施工縫接頭部位的止水條，需要有效頂緊，不可發生松動。在澆筑施工縫、變形縫的混凝土時加大振搗力度，提高該處的密實性。

2.防裂措施

（1）以不影響混凝土的強度和抗滲性為基本前提，適度優化防水混凝土的材料取用方式，例如摻入適量的磨細粉煤灰或石粉等材料，采取此方法減少水泥的用量，緩解水泥水化熱現象。除此之外，施工中嚴格控制混凝土的入模溫度，以免因溫度不合理而出現裂縫。

（2）頂板的大開口部位可能會產生大規模的裂縫，為規避此問題，調整開口處的混凝土類型，即選用有機纖維添加劑混凝土，憑借此類材料的抗裂性能優勢達到規避裂縫的效果。

（3）防水混凝土終凝后，隨即安排至少14d的養護，在這一過程中要注重對溫濕度的控制，確保養護過程中混凝土表面可始終維持濕潤狀態。準備拆模時先檢測混凝土表面溫度與環境溫度，要求兩者的差值≤15℃，否則不允許拆模。

（4）大體積防水混凝土施工中，溫度的檢測與控制也極為關鍵，應有效抑制水泥水化熱，減小混凝土的內外部溫差，以免因溫度差異過大而產生裂縫。通常混凝土的內外溫差控制在20℃以內。

四、防水混凝土裂縫的處治措施

1.頂面裂縫的處治

裂縫表面可用角磨機予以打磨，同時準確確定裂縫的具體發生位置，以劃線的方式形成醒目的標記；用云石鋸開槽，槽的尺寸為深度2～4cm、寬度2～3cm，將其中的碎屑、粉塵等雜物清理干凈，沿裂縫頂面刷涂阻銹劑；刷涂施工期間，槽內壁可能沾染阻銹劑，因此用云石鋸清理（在槽底阻銹劑表干后進行）；準備快硬高強砂漿修復材料，將其填入槽內，經3～4h后，用角磨機打磨修復區域的表面，保證該處有足夠的平整性；以裂縫為中心，在其左、右側各15cm內進行膏體硅烷浸漬處理，采取此方法全面提升裂縫周邊的防水性能。

2.混凝土裂縫、施工縫滲漏水的處治

（1）用鑿子沿裂縫方向開槽，槽深3～4cm、槽寬2～3cm，成型的槽呈U形或方形，深度超過寬度，否則可能出現黏結不穩定的情況；隨后清理槽縫的灰塵；用水預濕內表面，但不可形成明水。

（2）若有流水，用快干水凝水泥封堵，若無流水則直接跳過該步驟。按比例調制快干水凝水泥，遵循隨拌隨用的原則，自兌水開始算起，在1min內使用完畢。操作人員佩戴手套，將粉團填塞至裂縫內，此后材料在短時間內凝固，起到封堵的作用。施工中控制好快干水凝水泥的用量，通常需達到填充槽深度的1/3左右。

（3）槽縫的處理思路為：按比例選用高效防水材料，將此部分調和成團，封堵至槽深的2/3；按照比例取用快干水凝水泥速凝封堵材料，封堵槽的剩余部分，為了充分發揮出快干水凝水泥速凝封堵材料的應用優勢，需要在調和后的15min內使用完畢。

3.側墻無滲水痕跡裂縫的處治

用云石鋸順裂縫開槽，槽寬、槽深均控制在2～3cm；全面清理槽內殘留的粉塵及其它雜物；用封縫膠將注膠底座穩定黏結在裂縫的正上方，注膠底座間距統一控制在25～35cm；對注膠底座間的槽口做封閉處理，一方面保證封閉效果，另一方面避免封縫膠填滿槽口；經一段時間后，封縫膠強度提高，達到特定要求后從底部開始注灌封膠，在此期間觀察上一個注膠底座的實際情況，若該處有出膠現象開始對第2個底座做注膠處理，此時進一步觀察第3個注膠底座，若該處出膠關閉第1個注膠底座，并開始從第3個底座進行注漿，按照前述提及的流程有序推進，直至完成各項注膠作業為止。灌封膠的強度達到要求后，用角磨機打磨殘留在表面的封縫膠以及底座，再對裂縫左右側15cm做膏體硅烷浸漬處理。

五、結語

防水混凝土的裂縫會直接對結構的整體穩定性和安全性造成影響，針對此問題，需要明確具體的原因，再采取針對性的施工處治措施。經過本文的分析，提出地鐵工程防水混凝土裂縫的成因以及處治措施，希望所提內容能夠作為同仁的參考。