地鐵工程混凝土裂縫控制技術探析

魏 陽

中鐵二十一局集團軌道交通工程有限公司 山東 濟南 250000

城市的運行離不開交通建設。近年來，城市交通突飛猛進，地鐵線路逐漸增多，逐漸在城市交通領域占據突出地位。地鐵建設過程中難免會出現一些問題，特別是在項目開發過程中受各種因素影響可能出現的混凝土裂縫。在實際進行施工的過程中，需要對程序流程進行嚴格的控制，對監測標準進行制定，盡量減少混凝土裂縫對地鐵施工質量的負面影響，確保地鐵土建施工和地鐵運營安全。

1 混凝土材料的性能

混凝土不是單一的材料，而是多種材料的混合物，具備一定的柔韌性和凝固性。由于混凝土本身具備一定的承受擠壓的能力，因此將其應用到建筑物中能夠更好地發揮其特性。當整體的擠壓力超出了混凝土自身所承受的范圍，就會出現裂縫。混凝土是有不同材料組成的混合物，其強度大多數情況很高，而建筑物的施工過程就是一個逐漸提升混凝土強度的過程。施工過程中應注意混凝土的最大應力值。一旦應力值超過其自身的峰值，就可能引起裂紋。同時，施工過程中的環境變化和溫度變化也會妨礙混凝土的性能。混凝土的強度也會隨著混合材料的比例而變化。由于混凝土本身屬于是脆性、異質性的合成材料，其抗拉強度與常規材料之間進行對比沒有特別大的優勢，地鐵施工中裂縫的發生難以控制。預防和控制裂縫的危害性，避免裂縫的發生，降低路段和地鐵車站的防滲能力，盡可能保證地鐵工程的正常施工和后續使用[1]。

2 裂縫帶來的危害

從裂紋的位置和性質來看，裂紋主要包含以下的類型，如貫通裂紋、深裂紋以及表層裂紋。無論哪種類型，一旦出現裂縫，都可能對地鐵的正常運營造成效果，同時也會對地鐵站臺和地鐵路段的安全造成不利的隱患。以上三種裂縫均對地鐵的安全運營造成危害，其中以貫通裂縫危害最大，主要是由于貫通裂縫不僅會造成混凝土結構變形，還可能引起混凝土結構的變化。結構的受力情況，使得結構性能的各個方面都受到效果。貫通裂縫的產生還可能造成結構中混凝土不能夠實現對鋼筋的保護工作，從而導致鋼筋慢慢的出現腐蝕，加速結構變化。對于地鐵建設來說，穿透性裂縫大多數情況是破壞力最大的裂縫，所以這種裂縫也是地鐵建設過程中研究的重點。一般來說，造成貫通裂紋的因素很多。例如，結構表面的不平整可能造成應力集中處形成貫通裂紋。在施工過程中，應注意長構件或大跨度構件的應力集中處，盡可能避免貫穿裂縫。溫度裂縫也是一種貫通裂縫，或者因為施工過程中混凝土的運送存在不及時，當新的混凝土達到現場時，舊混凝土一直是處于終凝的狀態，從而會造成貫通裂縫的發生。貫通裂縫的發生并非上述單一條件所致，有些地鐵施工過程可能同時滿足上述多種條件，因此貫通裂縫的發生大多數情況是多因素的、深層次的。貫通裂紋結合裂紋的位置、澆注時的溫度環境和外界約束而變化，因此研究貫通裂紋與各種環境因素的線性規律也是一個重要的方向。

3 現階段地鐵車站土建施工混凝土裂縫成因

3.1 工程設計及裂縫形成因素

考慮到地鐵工程的實際情況和施工需要，地鐵工程的混凝土結構設計存在一定的偏差。目前，許多施工單位設計的混凝土結構都大同小異。最為常見的問題是不容易考慮到施工現場的一些實際情況。混凝土澆筑中，形體內角、缺口外角等處沒有標準合理的模板工藝；程序簡化，施工粗糙；混凝土配筋計算不能準確合理，預埋管線位置規劃不當，預埋管線經常重疊或集中在一處，從而致使混凝土厚度減弱；,工程質量不能在混凝土澆筑后一次性達標。

3.2 環境影響

外部環境因素不僅包含火災、地震、劇烈碰撞等偶然的因素，同時還有高溫、雨雪、潮濕等方面的自然因素。自然因素對混凝土開裂的影響是特別大的，混凝土開裂后，會快速失水。主要是因為在高溫環境下，混凝土澆筑場地的內外溫差也會導致發生失水過多。因此，需要高度重視混凝土的溫度、濕度控制，并做好養護工作。低溫澆筑混凝土時，室內外環境溫差會慢慢的減小，拉應力會過度的進行集中，從而導致混凝土發生開裂[2]。

3.3 混凝土材料配比不當

在地鐵工程建設中，高強混凝土的水灰比主要是控制在0.25～0.39相互間的值。對于普通混凝土，水灰比需要能夠控制在0.5左右。另外，當使用的水泥材料為同一類型以及強度，混凝土的強度等級需要結合水灰比來確定。在地鐵工程進行施工的過程中，為了更好的保障混凝土的流動性，更好的保障澆筑質量，對水灰比的需求非常大，但是，當水泥升溫后，實際情況與預期之間是有很大差別的。剩余的水分很容易留在混凝土內部并產生相應的水泡。容易降低混凝土的荷載阻力，造成有效截面。周邊有受力集中的可能，板材表面容易出現裂紋。

4 地鐵土建施工混凝土裂縫防治措施

4.1 選材與不斷增強

在混凝土施工的過程中，材料的選擇與配比也會極大的影響實際應用效果。在地鐵土建施工過程中，對具體建材要嚴格控制管理，按比例混合選用，確保施工過程符合國家標準，防止在混凝土施工過程中發生相應的問題。混凝土的材料主要由水泥、中砂、礫石和外加劑。其中水泥主要選用低中水化熱低堿水泥PO42.5。同時，水泥中C3A的含量不應超過7%，這樣才能更好地穩定發熱量和升溫速度。水泥的水化熱需要能夠控制在265kJ/kg。中砂一般是使用硬質低堿的中砂，含泥量需要能夠將其控制在1%以下，細度模數2.5～3.2。這類低堿中砂能夠更好的減少用水量，另外，可以控制水化反應，有助于對混凝土的溫升以及收縮進行降低。混合料為可以使用優質的粉煤灰。主要是由于粉煤灰中的高活性物質有助于更好的吸收混凝土中的堿，防止發生堿骨料反應，造成非常大的裂縫，從而導致混凝土的初始強度增長比較慢。通過對高效抗裂防水劑進行添加，能夠提升CSA補償收縮和自張力，能夠獲得非常大的0.2～0.7MPa的自張力值，對混凝土的抗裂和抗滲性能進行提升。

4.2 合理化配比

材料配合比的科學性也會對地鐵工程混凝土施工質量產生極大的影響。在混凝土質量進行管理的過程中，需要能夠對澆筑地點、施工工藝、現場條件以及技術操作特點進行綜合分析，從而能夠實現對混凝土的科學配合比，做好對粗細骨料配比的試驗工作。在使用微硅粉以及含量特別細的礦渣，原料砂石的質量一定要精準管理，可結合施工工藝和現場環境條件選擇添加劑。為減少用水量，采取使用高增塑劑，混凝土采取使用泵送處理，冬季施工早期補水，夏季綜合增施濃度變化，地下結構添加防水劑，有效改善混凝土物理性能其他特性：如流體變化特性、固化時間以及耐久性也需要進行調整，從而能夠更好的適應建筑結構，使其能夠符合相應的強度要求，避免混凝土強度發生開裂。在對配合比進行調整時，需要對混凝土強度所需材料的質量以及性能進行綜合分析，對于不含砂石的石灰石粉進行使用，以保證所需材料的低元素含量和質量滿足明確規定通用標準。當然，最好選擇水化熱低的水泥混凝土，以保證不實用。此外，在混凝土強度的均勻混合中，具備高吸水能力的石灰石粉能夠在提升水泥混凝土吸水能力效率方面發揮重要作用，改善混凝土強度的快速收縮，根據現有的基礎知識，提高混凝土強度強度。此外，為促進混凝土強度和貫入度的不斷提高，一定要控制聚羧酸減水劑的用量。最后，專業配合比設計師一定要實地考察，可參考施工現場的混凝土澆筑工藝、工作等級、結構構件截面積等，合理選擇混凝土強度和設計。制作混凝土混合物。參照現場砂石料采購質量，及時調整產品成本，有利于現場結構件的維修。參考影響現場設計和施工環境溫度、海洋氣候、施工工期等因素，對脫硫石膏或聚羧酸減水劑等聚羧酸減水劑的用量進行調整，從而能夠讓現場施工人員更好的進行澆筑，混凝土強度收縮一次性補償技術比較、大體積混凝土等作業。

4.3 控制施工溫度

控制施工環境的溫度，能夠防止混凝土強度在溫度變化下發生變形，形成非常大的裂縫。在地鐵工程進行施工的過程中，現場施工人員還需要做好現場施工的管理，尤其是提前15天檢測項目施工現場的環境溫度，可以更好的了解施工現場的具體情況。在炎熱的天氣，對混凝土進行澆筑時，需要做好對澆筑厚度的要求，從而能夠讓混凝土強度的水化熱可以快速的散發，并控制澆筑動作的速度，使混凝土強度達到正常的初凝狀態，降低裂紋形成的大概率。現場施工人員可在工程施工過程中布置紅外測溫管，做好工程施工過程中的實時自動溫度控制。從紅外測溫管獲取環境溫度數據庫數據后，應對其進行記錄和核對。環境溫度最好不要控制在25℃以內。在拆除的具體過程中，一定要嚴格控制混凝土強度的內部溫度，防止內部溫度的突然變化引起拉應力。澆筑設計施工完成后，若要做好大體積混凝土工程，應在上部覆蓋一層泡沫塑料薄膜，以防止水分蒸發過多而逐漸形成大裂縫。

4.4 加強監督維護

施工企業在施工過程中要依據標準化流程和具體要求，對相關施工人員和技術人員的操作行為進行約束，同時還需要做好對施工監理人員的管理工作，可以對全程管理制度進行優化，防止發生預防和處理結構裂縫等情況，從而能夠保障施工項目的順利開展。施工過程中混凝土裂縫的防治是重中之重，對混凝土質量產生影響的因素非常多。在地鐵土建進行施工的過程中，應采取相應措施控制施工質量和效率，充分保證混凝土施工強度。開工前應進行比較全方位、系統的分析，充分考慮施工期的各種要求和混凝土澆筑過程中涉及的各種因素，合理劃分施工流程段的長度。20m，最大不超過25m。澆筑完成后，一定需要做好養護、保濕以及溫度等方面的控制，避免因為人為失誤造成混凝土裂縫的發生，充分避免混凝土裂縫對地鐵施工的效果[3]。

4.5 做好定期巡檢和實時管控

地鐵土建工程施工過程中，應定期對竣工結構進行檢查，主要檢查混凝土裂縫的產生情況、位置、大小及其后的變化趨勢。并按裂紋深度分為貫通裂紋、深裂紋和面裂紋。分析裂紋產生的原因，參照結合裂紋產生的原因和類型進行有針對性的處理。貫通裂縫和深裂縫妨礙結構質量，一定要小心處理。必要時可與設計單位協商或聘請專家。嚴禁擅自處理，表面裂紋危害較小。一般來說，早凝混凝土的內拉力較小，應當需要保證內外拉力一致。可借助延長拆模時間、延長養護時間、增強養護措施等措施加以改善，消除對工程質量造成額外多余的效果。

4.6 做好養護工作

鋼筋混凝土結構澆筑完成后，應按既定方案進行大體積混凝土，盡可能延長鋼筋混凝土結構產品的使用壽命。日常養護三個月后，應密切關注混凝土強度環境溫度，積極采取有效措施控制內外溫差，確保內外溫差在允許范圍內范圍。絮凝沉積物的基本結構。在日常保養的具體過程中，如果是在冬天，要注意保溫和補救措施，而在夏天，則需要重點檢查和控制水量。通過一段時間的日常維護后，應檢查鋼筋混凝土結構的質量。定制模板只有在強度達到標準后才能拆除。不可過早拆除，以免影響鋼筋混凝土結構的質量。

5 混凝土結構裂縫處理技術

5.1 修復技術

施工企業及時采取使用修復技術，可降低鋼筋混凝土結構的裂縫處理難度，確保地鐵建設工程的結構質量、穩定性以及安全性。大裂縫的大小和分布情況，結合地鐵建設項目的基本結構特點和用途，合理選擇可修復工藝。此外，還應積極引進先進技術，提高修復工作的效率和效果。目前，得以有效解決混凝土結構裂縫問題的修復技術是鋼纖維混凝土技術，它能夠借助新材料的優點，提升混凝土材料的性能，有效避免混凝土結構裂縫等問題。地鐵工程的施工過程，從而提升施工企業的施工效率。地鐵工程結構的水平和穩定性。

5.2 加固技術

加固技術比修補技術的操作困難相更大。這也需要施工企業在確保施工人員專業水平滿足相應的標準后，需要對科學的結構加固方案進行制定，避免在實際施工過程中，發生結構裂縫，并能夠及時處理。建筑公司在對混凝土結構進行裂縫加固時，能夠借助加鋼筋或澆注混凝土的方式來提高加固效果。科學的加固技術不僅有助于對混凝土結構的抗壓能力進行提升，同時還有助于對混凝土結構的安全性能以及裂縫處理效果進行提升。對于現階段的情況來看，施工企業在地鐵施工中大多數情況采取使用粘鋼板加固技術對裂縫進行加固，從而能夠避免裂縫的發展，造成混凝土主體結構的穩定性破壞。該技術的主要原理是利用粘合鋼板提升薄弱部位的牢固性。在準備階段，施工單位一定要清理裂縫以確保鋼板質量。

5.3 注漿技術

注漿技術混凝土施工技術更常用于處理嚴重的裂縫。與以上兩種不同的加工工藝相比，混凝土施工工藝更為復雜，質量和性能也更高一些。具體操作時，現場施工人員應預先確定鋼筋混凝土結構金屬表面大裂縫的位置和大小，清理死角，然后能夠對滿足要求的混凝土強度混凝土進行澆筑。在前期進行準備的過程中，現場施工人員還應在混凝土施工中提高真空狀態增壓控制裝置的使用，以降低操作難度。大裂縫中的混凝土施工凝固后，現場施工人員將修復基本結構金屬表面。此外，混凝土注漿技術不僅能有效地解決基礎結構的大裂縫，還有助于對鋼筋混凝土結構滲水、水管滲漏等質量問題進行解決，延伸鋼筋混凝土結構和主要結構工程的使用時間。

6 結語

總之，隨著地鐵土建工程混凝土裂縫控制技術水平的提升，相關部門一定要在施工的全過程中對裂縫進行糾正。同時，該項目施工要科學規范，提升職工控制混凝土裂縫的意識，減少地鐵土建工程中混凝土結構裂縫的發生。地鐵土建工程混凝土裂縫的有效控制，將促進地鐵運營中末期的穩定發展，提升地鐵服務質量。