地鐵車站施工混凝土裂縫控制

王蒙 蘇廣寧

中鐵九局集團有限公司大連分公司 遼寧大連 116000

地鐵的出現(xiàn)使我國道路擁擠的問題得到了很大程度的緩解，為我國基礎(chǔ)建設(shè)的快速發(fā)展貢獻力量。地鐵車站施工由于水泥用量大，發(fā)熱量高以及前期水化速率過快等因素，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)散熱困難，很容易引起局部溫差過大，當(dāng)溫差產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強度，會引發(fā)混凝土內(nèi)部和表面裂縫的產(chǎn)生[1]。

1 工程概況

本研究以某市地鐵二號線某標段車站為工程背景。該車站基坑進行側(cè)墻的澆筑：側(cè)墻的長寬高分別為19.8m×0.7m×6m。采用單側(cè)支架對模板進行加固，模板長高分別為6m×1.8m。澆筑的側(cè)墻，背部接觸基坑的地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)，底部接觸的是鋼筋混凝土的底板結(jié)構(gòu)，同時側(cè)墻的兩個端頭分別接觸的是混凝土側(cè)墻與木模板，導(dǎo)致通風(fēng)性能不好而且散熱性較差。

2 設(shè)計措施

地鐵地下車站和線路區(qū)間在設(shè)計時通常采用單向板結(jié)構(gòu)，容易產(chǎn)生橫向裂縫，需要考慮提高結(jié)構(gòu)縱向剛度，并通過應(yīng)力釋放和約束進行裂縫控制。對于單向板，應(yīng)通過設(shè)計梁結(jié)構(gòu)分段約束板結(jié)構(gòu)合攏后的應(yīng)力，增加底板的橫向梁結(jié)構(gòu)（如果受站內(nèi)凈空影響，改為設(shè)置暗梁）。一方面在單向板的基礎(chǔ)上考慮了空間受力特征，加強了雙向的剛度；另一方面在超長縱向單向板結(jié)構(gòu)中，利用圍護結(jié)構(gòu)的約束抵御了結(jié)構(gòu)合攏在跳季度降溫后的結(jié)構(gòu)開裂[2]。

3 細部構(gòu)造及施工

①對接槽和對接板須配合使用，為了防止出現(xiàn)對接板無法順利插入對接槽的情況，對接槽的寬度要比對接板的厚度寬1-1.5mm。在對接槽與對接板對接前，對接槽內(nèi)塞有橡塑海綿，防止混凝土進入對接槽造成堵塞，對接時將橡膠海綿拿出即可。②陰塊構(gòu)件和陽塊構(gòu)件均采用T型鋼。T型鋼成型好，便于直接制作兩種構(gòu)件，且具有較好的防水、耐腐蝕性能，能夠在地下環(huán)境中保存較長的時間。③地下連續(xù)墻連接縫需與內(nèi)襯側(cè)墻環(huán)向施工縫錯開，方可保障該防水裝置的防水效果。④在圍護墻施工中，待圍護墻鋼筋籠綁扎完成之后，分別將2個陰塊構(gòu)件的陰塊固定板焊接在第1幅圍護墻鋼筋籠和第2幅圍護墻鋼筋籠上，預(yù)留工字鋼頭連接所產(chǎn)生的地下連續(xù)墻連接縫位置，保證陰塊構(gòu)件焊接位置與連接縫相距一定距離，約為15-20cm。⑤將陰塊構(gòu)件朝內(nèi)，分幅吊裝地下連續(xù)墻鋼筋籠，澆筑混凝土；將陽塊構(gòu)件固定在內(nèi)襯側(cè)墻鋼筋籠上，注意調(diào)整陽塊構(gòu)件的位置，精確測量陰塊構(gòu)件間距，然后在內(nèi)襯墻鋼筋籠上控制相同間距安裝陽塊構(gòu)件，保證陰塊構(gòu)件與陽塊構(gòu)件能夠配合使用。

4 側(cè)墻結(jié)構(gòu)混凝土監(jiān)測

①側(cè)墻混凝土入模溫度約20.5℃，實體結(jié)構(gòu)自澆筑開始約1.5d后達到溫峰，側(cè)墻結(jié)構(gòu)混凝土的中部中心、中部邊、邊中心部位最高溫升值與模擬計算結(jié)果吻合。②側(cè)墻混凝土中摻入HME抗裂劑?；炷恋淖冃闻c溫度歷程有關(guān)，在溫升階段的膨脹有助于存儲膨脹預(yù)壓應(yīng)力，在開裂風(fēng)險較高的溫降階段仍能有效補償收縮變形有助于提高混凝土的抗裂性。為進一步說明問題，將該實體側(cè)墻結(jié)構(gòu)混凝土監(jiān)測結(jié)果與鋼筋約束條件下的構(gòu)件混凝土試驗結(jié)果進行比較。各部位測得的溫升階段膨脹變形和溫降階段收縮變形有所差異，尤其是溫降階段收縮變形，如中心部位混凝土單位溫度收縮比構(gòu)件試驗時測試值降低了30%以上，這可能與實體結(jié)構(gòu)體量更大、約束更強有關(guān)。總體而言，從實測結(jié)果來看，抗裂功能材料在實體結(jié)構(gòu)中的抗裂效果更為顯著，開裂風(fēng)險可以有效降低[3]。

5 應(yīng)力分布的測量與分析

在開始階段，隨著混凝土的澆筑高度增加，模板側(cè)壓力也隨之增大。此時混凝土在振搗作用的影響下，可以看作是完全塑形流體，在重力的作用下，壓力主要表現(xiàn)為混凝土的豎向沉降和橫向膨脹。同時，由于模板的存在，阻止混凝土的橫向膨脹，導(dǎo)致了模板側(cè)壓力的出現(xiàn)。在混凝土澆筑完成之后，模板側(cè)壓力開始降低。因為此時混凝土已不再是完全的塑性流體，水化產(chǎn)物的相互聯(lián)結(jié)，制約了混凝土的流動性，同時混凝土自身開始產(chǎn)生收縮導(dǎo)致模板側(cè)壓力開始下降。在這之后，模板側(cè)壓力開始急劇增大，此時混凝土發(fā)生初凝，開始失去塑形流體狀態(tài)，隨著水泥水化放熱產(chǎn)生的膨脹量大于混凝土自身收縮量，混凝土整體表現(xiàn)為體積的膨脹，導(dǎo)致模板所受到的力增大，模板側(cè)壓力數(shù)值增加。在15h之后，模板側(cè)壓力開始趨于穩(wěn)定。

6 材料及要求

混凝土材料應(yīng)注意以下方面：①優(yōu)選原材料，采用低水化熱水泥；②采用低收縮率和低絕熱溫升的混凝土配合比；③采取降溫措施和運輸隔熱措施，降低預(yù)拌混凝土出槽溫度和入模溫度；4.控制混凝土的收縮率等抗裂指標。

7 混凝土抗裂技術(shù)措施

混凝土的溫控防裂應(yīng)從控制混凝土的水化升溫、延緩降溫速度減小混凝土收縮、提高混凝土的極限拉伸強度、改善約束條件和設(shè)計構(gòu)造等方面考慮技術(shù)措施。主要包括：嚴控混凝土配合比，按設(shè)計強度、抗?jié)B標號通過試驗確定最佳配合比；在滿足強度、密實性、耐久性、抗?jié)B等級和泵送混凝土的和易性（即塌落度及其損失）要求的前提下，最大限度地控制混凝土的水泥用量，嚴格控制水膠比，選用低水化熱水泥以及采用雙摻技術(shù)（優(yōu)質(zhì)粉煤灰或磨細礦渣加上高效減水劑）；分層連續(xù)澆筑，加強保溫、保濕養(yǎng)護，信息化監(jiān)測混凝土溫度，實時反饋指導(dǎo)養(yǎng)護和拆模。

8 結(jié)語

地鐵車站施工混凝土裂縫與高層構(gòu)筑物有明顯差異，需要在設(shè)計、施工、材料方面采取相應(yīng)技術(shù)措施進行裂縫控制。有必要在研究房建工程、鐵道工程相關(guān)標準的基礎(chǔ)上，建立地鐵結(jié)構(gòu)混凝土抗裂技術(shù)規(guī)程，全過程指導(dǎo)地鐵主體混凝土結(jié)構(gòu)的建造。