地铁土建施工中的混凝土裂缝控制

地铁土建施工中的混凝土裂缝控制

裴世祥

中铁北京工程局集团城市轨道交通工程有限公司 广东广州 510700

摘要：近年来，我国的交通行业有了很大进展，地铁工程建设越来越多。由于混凝土被广泛地应用于各类建设之中，所以其质量受到了社会的普遍关注。施工时经常会出现裂缝，虽然宽度也会出现大小差异，但这些都会影响到工程质量，所以要立足于实际，采取恰当的方法对裂缝进行修补，为工程质量奠定基础。本文首先分析了裂缝产生原因，其次探讨了裂缝产生的危害，最后就地铁施工中混凝土裂缝控制措施进行研究，以供参考。

关键词：地铁；土建施工；材料选择与强化；定期检查

引言

在地铁施工中，混凝土裂缝主要包括结构性裂缝与非结构性裂缝两大类型，虽然部分裂缝没有达到使地铁物倒塌的危险程度，但结构物裂缝会为水体侵蚀提供“通道”，如果裂缝宽度、深度过大，裂缝处理不到位便会引发保护层脱落、钢筋腐蚀、混凝土碳化等问题，进一步导致地铁物耐久性、安全性及稳定性降低。在地铁施工过程中，诱发混凝土裂缝病害的因素较多，如结构性及非结构性荷载、原材料选择及配比不科学、施工技术水平较低、施工质量控制不严格等。为提升地铁施工技术水平，需要对混凝土裂缝成因及控制措施予以高度重视，根据不同类型的裂缝采取差异化控制技术。

1裂缝产生原因

（1）设计时施加给构件的预应力不准确（比如偏位、不均匀等），导致裂缝。（2）因结构断面而导致应力过于集中导致裂缝。（3）设计方案中，钢筋配置不合理，比如用量过少或者间距过大，没有关注到混凝土存在收缩或者变形等因素，导致构件裂缝。（4）设计时对混凝土的等级要求过高，水泥用量增加对收缩不利。（5）设计中环境因素和地质条件的复杂性造成不平衡沉降。（6）构件所承载的负荷超出了限度，导致裂缝。如果构件受到的荷载超出了设计限度，那么就会出现内力弯矩，导致与纵轴相垂直的方向出现裂缝，如果构件受到较大的剪力，就可能出现斜向裂缝，而且这些裂缝还会继续延伸。（7）受热胀冷缩作用，混凝土可能出现体积变化，在约束力作用下，内部就会产生相应的温度应力，如果其抗拉强度相对较低，那么在温度拉应力作用下就会出现裂缝，这就是温度裂缝，最为常见的就是因太阳暴晒而出现的裂缝。（8）对于大体积混凝土来说，如果水化时所产生水化热没有及时散发出去，那么就会出现较大的内外温差，从而导致裂缝的产生。

2裂缝产生的危害

从裂缝所处的位置以及性质来看，裂缝往往可以分成3类，即贯穿性裂缝、深层裂缝、表面裂缝。无论哪个种类，一旦产生裂缝，则可能对地铁的正常运行产生影响，也会对地铁站以及地铁区间的安全造成不良隐患。上述3种裂缝均对地铁地安全运行造成危害，其中危害最高的为贯穿性裂缝，主要是由于贯穿性裂缝不但会导致混凝土结构变形，还可能使得结构受力条件出现变化，使得结构的各个方面性质受到影响。贯穿性裂缝的产生还可能导致结构之中的钢筋无法受到混凝土保护，钢筋逐渐受到外界因素的腐蚀，进一步加速结构的改变。对于地铁施工而言，造成破坏较大的往往为贯穿性裂缝，因而该种类裂缝也是地铁施工过程中的研究重点。通常而言，造成贯穿裂缝的因素较多，如结构物表面并不平整可能导致应力集中处出现贯穿性裂缝，在施工过程中主要应注意较长的构件或跨度较大的构件的应力集中处，尽可能避免贯穿性裂缝的产生。温度裂缝也属于贯穿性裂缝的一种，或在施工过程中由于混凝土输送不及时，新混凝土到达现场时旧混凝土已然呈现终凝状态，在接缝处可能出现较为明显的贯穿裂缝。贯穿性裂缝的产生并非因为上述单一条件，部分地铁施工过程中可能满足上述多项条件，因而贯穿性裂缝的产生往往是多因素、深层次的。贯穿性裂缝根据裂缝产生的部位不同、浇筑当时的温度环境和外部约束条件的变化而变化，因此研究贯穿裂缝和各环境因素的线性规律也是重点方向。

3地铁施工中混凝土裂缝控制措施

3.1原材料选择技术

其一，集料占混凝土体积的80%，应当优选颗粒接近球形、表面光滑且最大粒径、含水量、所含黏土矿物、级配、相对密度符合设计标准的集料，此种集料能够降低水泥砂浆用量，保证集料均匀，拌合后混凝土抗裂性能较高；其二，不同种类及用量的水泥其水热化反应的剧烈程度不同，凝结时间、产生的热量等也有着较大的差异，在地铁施工中应选择中低热水泥，尽量降低水泥用量，实际工程允许的情况下以56d或90d强度作为设计强度，可以使混凝土水泥用量减少80kg/m3；其三，正确选择外加剂。在混凝土中掺入水泥质量0.2%～0.3%的缓凝型减水剂，如木钙、糖蜜等有助于热量散失，控制混凝土硬化过程中的温升极值与温度走势。同时掺入膨胀剂可产生温度补偿效应，有效缓解混凝土收缩，以此避免裂缝的产生。

3.2加固施工流程

1）清除隧道二衬建设期修补部位表面的剥落、腐蚀、疏松、蜂窝麻面等劣化混凝土，露出混凝土结构层，对外露钢筋进行除锈。2）按设计要求布置孔位、钻孔、打入膨胀螺栓。3）用高压空气和钢丝刷彻底去掉表面松散的材料及尘土，用高压水冲洗待修补基面，确保松动混凝土块全部清理干净。4）安装膨胀螺栓，绑扎钢丝网。在绑扎好的钢丝网构件上洒少量水，湿润已凿毛的混凝土构件表面，在原混凝土构件表面涂刷界面处理剂。5）人工加压抹环氧砂浆。分两次涂抹，第一次将钢丝网与待加固段混凝土表面的空隙抹实，第二次抹至设计需要的0.2mm厚度。为确保施工质量，尽量避免反复压抹，同时要避免新浇筑的复合砂浆与原构件表面的空洞。

3.3应急处置管控措施

地裂缝段框架板道床沉降量x＜10mm时在扣件铁垫板下增加板下调高垫板进行调整；沉降量10≤x≤30mm时在扣件铁垫板下增加板下调高垫板、加长螺旋道钉进行调整；沉降量30＜x＜50mm时使用加厚铁垫板进行调整；沉降量x≥50mm时通过框架板下橡胶调高垫板进行调整；沉降量x≥100mm时通过框架板下混凝土调高块进行调整。隧道贯通裂缝或裂缝宽度超过0.3mm时，运营结束后需对裂缝渗水点进行注浆施工，修补特殊变形缝止水带，紧固螺栓和钢板。隧道涌水、涌沙、塌陷和大面积掉块需封锁抢修，支撑加固并注浆。

3.4做好定期检查和实时管控

地铁土建施工过程中，对于已完成的路段应进行定期检查，主要针对混凝土裂缝的产生以及位置、大小等信息进行检查。混凝土凝固后，应观察裂缝以及外部裂痕，观察其表面是否存在深裂痕。如若存在裂缝，则应对裂缝产生的原因进行分析，并依据产生原因进行针对性处理。穿透性裂缝与深裂缝需要重新浇筑，而表面裂缝则可以直接浇筑。通常而言，早期混凝土凝固的内部拉力较小，需要确保其内部、外部拉力一致。可以通过覆盖塑料膜或是定期为其洒水等方式对其进行改善，消除对工程质量不必要的影响。 

结语

综上所述，近年来地铁土建施工过程中混凝土裂缝情况并未得到有效缓解，主要是由于混凝土的结构形式日趋大型化和复杂化，不再是过去简单的小型结构，其施工稳定性保障难度较高。在实际施工过程中需要工程建设人员严格按照施工程序进行施工，并在施工方面采取有效的预防措施，同时也需要加强后期的检查工作，尽可能解决裂缝问题以及裂缝带来的安全隐患。

参考文献

[1]何春生.土建施工中混凝土裂缝成因及控制措施[J].绿色环保建材，2020（10）：115–116.

[2]李荣国.地铁土建施工中的混凝土裂缝控制[J].地铁技术开发，2019，46（4）：58–59.

[3]郭恒伟.土建施工中混凝土裂缝成因及控制措施[J].四川建材，2021，47（6）：122–123.