城市地鐵結(jié)構(gòu)混凝土質(zhì)量缺陷治理探究

郭志超

（中鐵十二局集團第二工程有限公司，山西 太原 030032）

城市地鐵結(jié)構(gòu)混凝土質(zhì)量缺陷治理探究

郭志超

（中鐵十二局集團第二工程有限公司，山西 太原 030032）

文章通過對多條地鐵線施工質(zhì)量的追蹤調(diào)查，分析了地鐵混凝土結(jié)構(gòu)的驗收要求、病害原因、表面缺陷原因、缺陷處置方案、施工工藝以及處置措施。

地鐵；混凝土；病害；施工；處置措施

1 城市地鐵結(jié)構(gòu)混凝土質(zhì)量的驗收要求

一般城市地下結(jié)構(gòu)中承重構(gòu)件的耐火等級為一級，屬甲類人防工程，工程防核武器抗力級別為6級，防常規(guī)武器抗力級別為6級，防化等級不低于丁級，抗震7級以上。地下車站和機電設(shè)備集中區(qū)段的防水等級為一級。鋼筋混凝土構(gòu)件（不含臨時構(gòu)件）正截面的裂縫控制等級一般為三級，即允許出現(xiàn)裂縫。車站主體結(jié)構(gòu)按正常使用極限狀態(tài)驗算，迎土側(cè)裂縫寬度不大于0.2mm，背土側(cè)裂縫寬度不大于0.3mm。

2 病害出現(xiàn)原因分析

2.1 裂縫原因分析

（1）頂板產(chǎn)生裂縫的原因：車站頂板產(chǎn)生裂縫的主要成因是外荷載與變形作用（溫度、收縮、不均勻沉降）。一般車站工程在尚未承受覆土荷載與附加荷載（一般設(shè)計時取20kPa）的情況下出現(xiàn)裂縫，且裂縫已趨于穩(wěn)定，無繼續(xù)發(fā)展趨勢，結(jié)構(gòu)也無變形，顯然裂縫不是由外荷載引起的。而從裂縫的發(fā)生時間、擴展過程、與荷載的關(guān)系以及施工條件等方面的原因分析，裂縫是由于變形作用引起，包括水泥的水化熱、氣溫變化、生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的溫度變化、混凝土的收縮等。施工中后澆混凝土沒有按后澆帶的方法及施工時間差的疏忽也容易引起頂板裂縫，此外鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的梁、柱、墻、板在環(huán)境的溫度濕度發(fā)生變化時，也會使其產(chǎn)生溫度變形和收縮變形。

（2）側(cè)墻裂縫產(chǎn)生原因：側(cè)墻的裂縫可分為表面裂縫和貫穿裂縫。表面裂縫是指地鐵車站側(cè)墻澆筑中，側(cè)墻中混凝土的會有一個快速升溫的過程?；炷翝仓瓿珊螅炷恋臏囟群芸焐仙阶畲笾?。從裂縫出現(xiàn)的情況和形態(tài)來看，側(cè)墻拆模后混凝土降溫的過程中，側(cè)墻的表面很快出現(xiàn)從中部向上下延伸的豎向表面裂縫?？梢娺@些裂縫主要是由于內(nèi)約束的作用而產(chǎn)生的。

貫穿裂縫是指在混凝土結(jié)構(gòu)中，隨著混凝土的硬化，水泥水化熱反應(yīng)率越來越小，結(jié)構(gòu)的整體溫度不斷降低，體積不斷收縮。而側(cè)墻與底板之間由于新混凝土墻澆注在老混凝土板上，產(chǎn)生粘結(jié)力。新老混凝土的彈性模量及收縮程度有區(qū)別，所以側(cè)墻的收縮受到底板的約束。特別是在已發(fā)生表面裂縫的地方，由于表面裂縫的存在使水分蒸發(fā)深入到內(nèi)部，使干縮作用深入到結(jié)構(gòu)內(nèi)部。又由于結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度上升得很大，所以冷卻過程中收縮也會很大。同時隨著混凝土齡期的不斷增加，彈性模量不斷增加，徐變越來越小。事實上，混凝土的彈性模量在澆筑后7天就基本達(dá)到與最終值相當(dāng)?shù)拇笮?。綜合以上原因，混凝土側(cè)墻在底板約束下會產(chǎn)生相當(dāng)大的拉應(yīng)力。而混凝土是脆性材料，抗拉強度只是抗壓強度的1/10左右。當(dāng)拉應(yīng)力大于混凝土的抗拉強度時就會出現(xiàn)貫穿性裂縫。在側(cè)墻的上部基本處于無外約束的自由變形狀態(tài)中。所以地下車站側(cè)墻中的裂縫一般是豎向，且發(fā)生在側(cè)墻的中下部。

地下車站結(jié)構(gòu)中側(cè)墻混凝土厚度較大，一般為60～80cm在沒有特殊降溫措施下，混凝土內(nèi)部最大溫度高達(dá)50～60℃，前后溫差最高可達(dá)40℃。由于澆注時間的先后，側(cè)墻的溫差收縮時主要受到底板混凝土的約束。如把底板混凝土視為老混凝土，而側(cè)墻為新混凝土，則新老混凝土結(jié)構(gòu)之間存在著較大的收縮差。因此當(dāng)側(cè)墻收縮時，底板會對其產(chǎn)生巨大的收縮約束。在收縮過程中，老混凝土齡期較長，收縮變形已趨穩(wěn)定，從而約束了新澆注混凝土的自由收縮，在新混凝土內(nèi)出現(xiàn)拉應(yīng)力，新老混凝土粘結(jié)面內(nèi)出現(xiàn)剪應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力或剪應(yīng)力大于新混凝土自身的抗拉強度或新老混凝土的粘結(jié)強度時，就產(chǎn)生了貫穿裂縫。

2.2 混凝土表面缺陷原因分析

（1）混凝土表面麻面產(chǎn)生原因：①使用了表面粗糙或粘有雜物未清理干凈的模板；②模板表面未濕潤或濕潤不夠，模板吸收了混凝土的水分，混凝土產(chǎn)生麻面；③脫模劑涂刷不均勻或者漏刷，模板上粘結(jié)了混凝土，拆模過程中形成了麻面；④混凝土漏振，氣泡沒有排除。

（2）混凝土表面蜂窩產(chǎn)生原因：①混凝土離析，骨料與漿液分離；②攪拌時間不足，砂漿少、骨料多；③混凝土澆筑落差大，料堆周邊骨料集中砂漿少；④封堵的模板縫不嚴(yán)，造成漏漿；⑤混凝土缺振或者漏振。

（3）混凝土表面露筋產(chǎn)生原因：①鋼筋墊塊移位或者墊塊放置不夠，鋼筋下墜；②混凝土離析，靠模板部位處跑漿；③鋼筋定位措施不夠，導(dǎo)致鋼筋位移貼模；④鋼筋太密，混凝土澆筑時振搗不到位，混凝土與鋼筋架空；⑤拆模過早，混凝土缺棱掉角導(dǎo)致露筋。

（4）混凝土表面孔洞產(chǎn)生原因：①混凝土振搗不到位或漏振使混凝土架空，特別是邊角或架立筋很多的地方較多；②混凝土中包裹泥土的地方。

（5）混凝土表面爛根產(chǎn)生原因：①模板拼裝不規(guī)范，根部縫隙處理不當(dāng)漏漿；②澆注前未下同混凝土配合比成份相同的砂漿，鋼筋和模板粘掉大量砂漿，造成局部石子過多；③混凝土和易性差，水灰比過大石子沉底；④澆注高度過高，混凝土布料工藝不規(guī)范，混凝土離析形成石子堆積；⑤振搗不規(guī)范，漏振。

（6）混凝土表面缺棱掉角產(chǎn)生原因：①混凝土拆模過早，在混凝土強度未達(dá)到要求時，在拆模過程中磕碰造成；②木模未提前濕潤，澆注后木模膨脹造成混凝土角拉裂；③模板縫拼裝不規(guī)范，漏漿造成；④模板未涂刷隔離劑或涂刷不佳，造成拆模粘連，拆模過程中形成缺棱掉角；

（7）混凝土表面錯臺產(chǎn)生原因：①測量誤差；②模板移位，支模沒有成一條線；③模板傾斜或漲模形成錯臺。

3 混凝土缺陷處治方案

3.1 裂縫灌止水膠處理

裂縫，包括滲水和不滲水的裂縫，用高壓注漿的方式注入環(huán)氧樹脂止水膠。部分裂縫中由于有流水使止水膠難以正常固化止水，采用壓力灌注水泥-水玻璃雙液漿與環(huán)氧止水膠相結(jié)合。

3.2 粘貼芳綸纖維布

對側(cè)墻裂縫，注膠后再粘貼一層芳綸纖維布，對裂縫起進一步的封閉作用。纖維方向垂直于裂縫方向，布跨縫長度0.5m。裂縫處理后，進行批面處理，外觀與其他部位基本一致。

3.3 混凝土表層缺陷處理

對混凝土表層的蜂窩、麻面、露筋、孔洞、爛根、缺棱掉角、錯臺等缺陷，先進行基層處理，然后較淺的采用抹壓水泥漿、較深的采用環(huán)氧砂漿或環(huán)氧混凝土進行。

4 施工工藝

4.1 高壓注漿止水

（1）材料。環(huán)氧樹脂堵水材料是以環(huán)氧樹脂為主劑，配以各種助劑制成的一種固化快、在有水條件下具有較高粘接強度的一種環(huán)氧樹脂堵水材料。產(chǎn)品粘度適中，可灌性好。固化時間短，可調(diào)節(jié)在20分鐘以內(nèi)固化。濕面粘結(jié)強度高，可在水下固化粘結(jié)。材料性能符合Q/HGXT6-2011《環(huán)氧樹脂堵漏材料》要求，如表1所示。

表1 環(huán)氧樹脂堵漏材料基本性能指標(biāo)表

（2）施工工藝流程：裂縫檢查標(biāo)注→埋高壓注漿嘴→注環(huán)氧止水膠→檢查注膠效果→補注環(huán)氧止水膠→再次檢查注膠效果→對有水導(dǎo)致膠不能正常固化的裂縫注聚氨酯止水膠與環(huán)氧止水膠直至完全將水止住→拆灌漿嘴→槽孔修補→檢查→驗收。①查看分析裂縫情況，布置灌漿孔位置及間距。施工處理的區(qū)域要做好表面清理工作，鑿除砼表面析出物，用鋼刷子將漏水縫（點），刷干凈，表面不得有浮灰、砂子等；②使用鉆孔工具沿孔洞四周鉆泄壓孔，鉆頭直徑為0.14m，鉆孔角度控制宜小于60度。泄壓孔間距0.20～0.50m。相鄰兩孔交錯布置在裂縫兩側(cè)，保證灌漿時漿液可注入到裂縫兩側(cè)混凝土內(nèi)。在鉆好的孔內(nèi)安裝灌漿嘴，針頭后帶膨脹橡膠，并用專用內(nèi)六角扳手?jǐn)Q緊，使灌漿嘴周圍與鉆孔之間無空隙，不漏水。這樣灌漿可以從深層至表層完全密實灌漿。堵塞所有孔洞、縫隙；③按甲組分（環(huán)氧樹脂混合物）：乙組分（固化劑）=（8～10）：1的重量比，將乙組分倒入甲組分內(nèi)并充分?jǐn)嚢杈鶆颍虎苁褂酶邏汗酀{機向注漿孔內(nèi)灌注化學(xué)灌漿料。從裂縫一端開始，單孔逐一連續(xù)進行。當(dāng)相鄰孔開始出漿后，保持壓力3～5分鐘，即可停止本孔灌漿，改注相鄰灌漿孔；⑤流水裂縫注膠。對有水從裂縫中流出，導(dǎo)致環(huán)氧止水膠不能正常固化的，采用聚氨酯止水膠結(jié)合注入。注漿時先將淺的注漿嘴注入聚氨酯止水膠，水流減小或完全止住后，再對深的注漿嘴中注入環(huán)氧止水膠。為減少裂縫中流水對環(huán)氧止水膠止水效果的影響，保證注膠止水效果，應(yīng)在降水持續(xù)期間安排本裂縫注膠工作。如降水停止側(cè)墻外側(cè)水位上升水壓增高，水流增大，再注環(huán)氧止水膠勢必會影響固化效果而降低止水效果；⑥灌漿施工接收24小時后，滲漏點不滲漏即可去掉外露的灌漿嘴，將溢漏出的已凝固灌漿液清理干凈，做好表面修復(fù)工作。經(jīng)檢查各孔無滲水現(xiàn)象后，進行后續(xù)處理。

（3）施工注意事項：①注漿時，注漿管尖合理布置，整個注漿過程中密切關(guān)注注漿壓力，以防爆管；②做好安全防護工作，注漿人員應(yīng)配戴防保用品，以防止?jié){液濺到眼內(nèi)和損傷手；③灌注施工時，確保安全，并使用特定的灌漿材料、止水針頭及相關(guān)配件設(shè)備；④如間斷灌漿，需要應(yīng)及時用甲苯或丙酮將注漿機器清洗干凈，嚴(yán)禁注漿料在機器中長期存放，如閑置不用時清洗完后，再倒入機油對機器循環(huán)潤滑；⑤禁止超極限壓力施工或灌注液體中含有顆粒如砂漿、水泥等，否則容易造成齒輪軸負(fù)載過大斷裂、高壓管爆裂、壓力表及真空泵浦損壞等；⑥本機以普通機油為正規(guī)測試壓力，不能用粘度的液體測試工作壓力；⑦化學(xué)成分的灌漿材料應(yīng)密封儲存在冷暗的庫內(nèi)，并有專人保管，嚴(yán)禁煙火；⑧工作人員應(yīng)戴防毒口罩、橡皮手套，并穿長統(tǒng)靴和抗酸工作服；⑨當(dāng)漿液濺入人眼睛或接觸皮膚時，應(yīng)立即用大量的清水重復(fù)沖洗，嚴(yán)重時醫(yī)療。

4.2 粘貼芳綸纖維布

對前面灌止水膠處理中，如因裂縫中有水流而使膠不能正常固化，后采用了聚氨酯止水膠配合的這部分，在注膠將滲水止住后，再粘貼一層芳綸纖維布，以進一步封閉裂縫。布纖維方向垂直于裂縫，纖維長度50cm。芳綸纖維布規(guī)格280g/m2，根據(jù)設(shè)計要求選用符合GB/T21491-2008規(guī)范要求的合格產(chǎn)品，芳綸纖維布配套粘貼材料按要求選用。

（1）施工工藝流程：定位放樣→混凝土表面處理→（配制底層樹脂、配制找平材料）對不平整處修復(fù)處理→涂刷底層樹脂→（配制浸漬樹脂）粘貼芳綸纖維布→表面防護。

（2）施工方法：①基層表面的牢固、清潔、平整程度以及基層的含水率和堿性等是影響粘貼芳綸纖維布工程質(zhì)量的關(guān)鍵。對基層處理用電動鋼絲輪對基體表面打磨，除去表面的銹跡、浮灰、風(fēng)化層、殘漿等污染物，打磨后吹灰除塵干凈；②按要求配合比配制底層樹脂，涂刷時要求薄而均勻，在存有鋼筋及表面不平等難于涂刷部位須反復(fù)涂刷，但涂刷底層樹脂厚度應(yīng)控制小于1mm。樹脂表面干燥后，立即進入下一工序；③樹脂涂刷后半小時，基層中氣泡清除后，混凝土表面部位用找平材料填補平整，要求靠尺測量平整度小于3mm，且不應(yīng)留有棱角，并對芳綸纖維布拐角的地方須作圓弧處理，圓弧半徑大于3cm，處理完成后將混凝土表面清理干凈，找平材料表面指觸干燥后，進行下一工序的施工；④配制浸漬樹脂，均勻涂抹于需要粘貼的混凝土表面上；⑤芳綸纖維布要按要求剪好尺寸，粘貼于特定部位，用輥筒沿同一方向反復(fù)滾壓，使氣泡排除，使芳綸纖維布充分浸漬浸漬樹脂，操作時不要破壞芳綸纖維布。

5 結(jié)束語

城市地鐵在快速發(fā)展，施工人員應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范，增強主人翁責(zé)任感；建筑單位需優(yōu)化施工組織，進行科學(xué)管理，共同創(chuàng)造地鐵結(jié)構(gòu)混凝土施工的完美明天。

U231+.3

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2096-2789（2016）11-0020-02