淺析地下工程混凝土結(jié)構(gòu)裂縫成因

摘? ? 要：隨著社會(huì)的發(fā)展，越來(lái)越多的城市開(kāi)展地鐵，針對(duì)地鐵施工普片存在混凝土結(jié)構(gòu)裂縫問(wèn)題，從多個(gè)方面加以論述，對(duì)裂縫控制起指導(dǎo)作用，經(jīng)實(shí)踐應(yīng)用效果較好。

關(guān)鍵詞：混凝土;裂縫;原因;控制措施

1? 引言

在廈門(mén)地鐵一號(hào)線(xiàn)園博苑站的工程中，由于車(chē)站處于的地理位置、地質(zhì)情況、施工工藝及結(jié)構(gòu)形式比較特殊，地下水造成的問(wèn)題比較突出，通過(guò)合理的施工方法，控制混凝土的澆筑質(zhì)量、防水層的施工，使得工程順利完工。

2? 工程概況

廈門(mén)地鐵1號(hào)線(xiàn)園博苑站為兩層三跨結(jié)構(gòu)，車(chē)站總長(zhǎng)263.3m，基坑深度為16.5m，寬度為20.7m。車(chē)站的圍護(hù)形式采用φ1200mm鉆孔灌注樁+φ800mm高壓旋噴樁+臨時(shí)立柱+φ609mm內(nèi)支撐。止水帷幕采用三重管高壓旋噴樁。車(chē)站設(shè)置在廈門(mén)集杏海堤北側(cè)停車(chē)場(chǎng)內(nèi)，南側(cè)現(xiàn)狀為集杏海堤，西南角為杏林大橋。

3? 工程地質(zhì)及水文條件

本站位于由人工填土、碎石素填土、淤泥質(zhì)土、可塑殘積砂質(zhì)粘性土、硬塑殘積砂質(zhì)粘性土、全風(fēng)化花崗巖、散體狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖、碎裂在強(qiáng)風(fēng)化花崗巖、微風(fēng)化花崗孤石、全風(fēng)化輝綠巖、散體狀強(qiáng)風(fēng)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(guò)程中的難點(diǎn)

本站為廈門(mén)市重點(diǎn)工程，工期緊湊，車(chē)站又處于集杏海堤附近。施工中要考慮海水對(duì)車(chē)站的影響。車(chē)站土質(zhì)為全風(fēng)化花崗巖，施工過(guò)程中要做好隨挖隨噴。由于土質(zhì)滲水較大，圍巖不能達(dá)到自穩(wěn)的情況，往往還沒(méi)開(kāi)始進(jìn)行噴射混凝土就開(kāi)始出現(xiàn)樁間崩塌，造成支護(hù)難，工序銜接緊，施工中樁皮的破除又恰恰耽誤了最佳進(jìn)行噴射混凝土的時(shí)間，正是因?yàn)檫@些問(wèn)題，導(dǎo)致后續(xù)過(guò)程中混凝土出現(xiàn)大規(guī)模的裂縫。

5? 工程重點(diǎn)及混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

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

現(xiàn)我們將這些可能導(dǎo)致混凝土裂縫產(chǎn)生的原因加以論述。

5.1? 設(shè)計(jì)方案不完善

（1）基坑止水帷幕采用高壓旋噴樁，設(shè)計(jì)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(dá)不到止水的效果。（2）基坑共設(shè)置降水井共30座，全部為坑內(nèi)降水。圍護(hù)結(jié)構(gòu)寬度為23.7m，長(zhǎng)度為263.3m，未考慮坑外降水?？觾?nèi)降水井又較密集，往往開(kāi)挖過(guò)程中司機(jī)視線(xiàn)不好，造成降水井的破壞，導(dǎo)致后續(xù)降水達(dá)不到預(yù)先的效果。（3）車(chē)站接縫全部采用鍍鋅鋼板止水帶，為剛性材料，車(chē)站長(zhǎng)度較長(zhǎng)。未在合理的位置設(shè)置橡膠止水帶，導(dǎo)致應(yīng)力過(guò)于集中。

5.2? 施工過(guò)程中問(wèn)題

（1）基坑開(kāi)挖之后未及時(shí)噴射混凝土，樁間土體暴露時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，崩塌嚴(yán)重。（2）混凝土澆筑前，出現(xiàn)墻縫滲水，混凝土澆筑后由于早起強(qiáng)度較低，受地下水壓影響，混凝土受到了地下水的侵蝕，導(dǎo)致形成一系列的裂縫。（3）圍護(hù)結(jié)構(gòu)混凝土灌注樁侵線(xiàn)嚴(yán)重，導(dǎo)致后期防水層鋪設(shè)達(dá)不到設(shè)計(jì)規(guī)定的平整度。這樣鋪設(shè)的防水層，表面不平整，接縫處理困難。在施工過(guò)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(shí)振搗不密實(shí)：車(chē)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(guò)程中稍不注意就會(huì)造成模板跑模，爆模。工人在施工中過(guò)于緊張，振搗不到位，導(dǎo)致后續(xù)裂縫產(chǎn)生。（5）養(yǎng)護(hù)工作不到位：車(chē)站頂板施工正趕在4月～7月。澆筑混凝土往往在夜間進(jìn)行，白天溫度較高，廈門(mén)地區(qū)平均溫度為35℃，這樣往往加大了養(yǎng)護(hù)工作的難度，平均養(yǎng)護(hù)為4次/天。

5.3? 原材料的原因

（1）車(chē)站側(cè)墻厚度為0.7m，底板厚度為1m，頂板厚度為0.8m，車(chē)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(diǎn)大。（2）泵送商品混凝土的廣泛應(yīng)用，混凝土塌落度、泵送劑等其他外加因素的影響導(dǎo)致混凝土水化熱增加。（3）混凝土等級(jí)太高，均為C40高強(qiáng)混凝土，導(dǎo)致水泥用量增加。

5.4? 其他因素的影響

（1）混凝土運(yùn)輸時(shí)間過(guò)久：混凝土采用商品混凝土，拌合站距施工現(xiàn)場(chǎng)10km，車(chē)輛到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后，塌落度達(dá)不到預(yù)先的要求。（因塌落度的影響，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)員進(jìn)行重新調(diào)試，往往達(dá)不到預(yù)先的配合比的要求。（2）施工中未采用措施：如內(nèi)降外保，預(yù)埋冷水管或采用塑料薄膜養(yǎng)護(hù)。

針對(duì)上述問(wèn)題，下面我們論述下混凝土裂縫的控制措施。

6? 設(shè)計(jì)上對(duì)混凝土裂縫控制的措施

6.1? 合理設(shè)計(jì)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(yīng)選擇細(xì)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(yīng)而設(shè)置的一種縫。由于園博苑站主體結(jié)構(gòu)未設(shè)計(jì)伸縮縫，可能是混凝土開(kāi)裂的原因之一。按照《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：現(xiàn)澆鋼筋混凝土連續(xù)式結(jié)構(gòu)伸縮縫間距為55m，合理設(shè)置伸縮縫對(duì)大體積結(jié)構(gòu)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(shí)性溫度收縮變形縫，是一種特殊的施工縫。設(shè)計(jì)后澆帶的目的是取代結(jié)構(gòu)中永久的伸縮縫。要求在澆筑后澆帶之前，結(jié)構(gòu)混凝土至少30%收縮完成。

6.4? 選用相應(yīng)的水泥

混凝土內(nèi)部的溫度升高，主要取決于水泥的用量及品種。應(yīng)優(yōu)選選用水化熱較低的水泥品種，如礦渣水泥。在符合設(shè)計(jì)的前提下，充分利用混凝土的后期強(qiáng)度，減少水泥用量。

6.5? 骨料

目前泵送商品混凝土碎石規(guī)格一般為5mm～25mm，建議在保證后期混凝土強(qiáng)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(dá)到抗裂、防水的目的，可以在配置混凝土的時(shí)候，加入一些減水劑、緩凝劑、為膨脹劑等。外加劑的質(zhì)量對(duì)混凝土影響被長(zhǎng)達(dá)，摻入有效的外加劑來(lái)減少水泥用量，從而達(dá)到預(yù)防裂縫的措施。

7? 施工中對(duì)混凝土控制的措施

7.1? 現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)禁加水

混凝土運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)的和易性和塌落度滿(mǎn)足泵送要求，由于管理不當(dāng)，導(dǎo)致工人盲目加水，造成混凝土配合比發(fā)生變化，導(dǎo)致不同配比產(chǎn)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(yīng)分層澆筑，每層應(yīng)該在30cm左右，混凝土振搗時(shí)振動(dòng)棒應(yīng)快插慢拔，插點(diǎn)要均勻排列，逐點(diǎn)移動(dòng)，順序進(jìn)行，不得有遺漏。移動(dòng)半徑不得大于振搗作用的1.5倍（一般30cm～40cm）。振搗上一層時(shí)，應(yīng)插入下層中5cm左右，以消除兩層之間的接縫，同時(shí)在振搗上層混凝土?xí)r，要在下層混凝土初凝之前進(jìn)行。

7.3? 二次壓漿，及時(shí)養(yǎng)護(hù)

混凝土澆筑完成后，應(yīng)及時(shí)對(duì)混凝土進(jìn)行表面壓漿，已保證混凝土面的平整度。在凝固的第一時(shí)間，為了防止混凝土由于溫度的原因產(chǎn)生的影響，應(yīng)及時(shí)采取覆蓋保濕養(yǎng)護(hù)。適當(dāng)?shù)目梢圆扇⌒钏B(yǎng)護(hù)。

7.4? 及時(shí)回填

由于晝夜溫差較大，車(chē)站頂板施工完又長(zhǎng)時(shí)間的暴漏，時(shí)間久了也會(huì)產(chǎn)生溫度引起的變形，應(yīng)盡快做好回填工作。

8? 實(shí)踐的確定

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

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(guò)程中應(yīng)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(shí)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(shè)2個(gè)進(jìn)水孔，2個(gè)出水孔（圖2、圖3）。

澆筑混凝土完成后24小時(shí)開(kāi)始通水，分別用2個(gè)溫度計(jì)測(cè)量出水孔1和出水孔2的溫度，形成記錄，保證進(jìn)水溫度和出水溫度相差不超過(guò)30度。

9? 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)多方面的觀(guān)察和記錄，發(fā)現(xiàn)用冷水管降溫的方法，頂板裂縫明顯減少。經(jīng)觀(guān)測(cè)，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(nèi)部溫度的影響可能是造成混凝土裂縫產(chǎn)生的原因?？傊叵鹿こ痰牧芽p控制是一個(gè)綜合性的課題，要通過(guò)設(shè)計(jì)、施工、材料等環(huán)節(jié)進(jìn)行全面控制，才能減少裂縫的產(chǎn)生。

參考文獻(xiàn)：

[1] GB 50010—2010.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] 徐有鄰，顧祥林.《混凝土結(jié)構(gòu)工程裂縫的判斷與處理》[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2016.

作者簡(jiǎn)介：

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