超长地铁车站结构裂缝防治技术综合研究

超长地铁车站结构裂缝防治技术综合研究

陈辉1 ,孟永求2程绰3,李石生4,徐坤5,余昊6

中国建筑一局（集团）有限公司 广东省深圳市 518000

摘要：为保证超长地铁车站施工质量，本文详细分析超长地铁车站结构裂缝产生的原因，并且结合地铁车站结构裂缝问题，进一步总结地铁车站结构裂缝防治技术。

关键词：地铁车站；裂缝防治技术；配合比设计；温度监测

前言：超长地铁车站具有结构尺寸长、墙体结构尺寸厚、受力复杂、施工缝数量多等特点，受结构荷载、环境温差、混凝土收缩等各种因素的影响，超长混凝土结构会出现各种类型的裂缝；本文结合通过实际案例从图纸设计、施工材料、施工工艺三方面内容对超长地铁车站裂缝防治进行原因分析，并对车站后续结构裂缝防治进行综合管控，从而达到大幅度减少超长地铁车站裂缝的基础需求。

一、工程概况

公明北站为深圳市城市轨道交通13号线二期（北延）工程终点站，车站位于炮台路与屋园路交叉口，车站总长度775.75m。公明北站标准段车站宽22.3m （盾构扩大端宽27.7m，底板底埋深约17.3m；大里程停车库标段段宽22.3m，底板底埋深23.4m；车站范围共设置四个出入口，两组风亭及一个紧急疏散通道。停车库范围共设置六个出入口及两个坡道。

公明北站主体结构底板厚1000mm、负二层侧墙厚800mm（换乘站侧墙厚900mm）、中板厚400mm、负一层侧墙厚800mm、顶板厚900mm、框架柱（1300×900mm、1200×800mm、1000×800mm）。顶、中、底板与中柱、侧墙形成为一闭合框架，顶、中、底板设计为梁板体系，采用明挖顺筑法施工。

二、超长地铁车站结构裂缝问题原因分析

（一）设计原因

（1）设计未详细明确温度伸缩缝、后浇带、变形缝的位置。浇筑长度超出常规钢筋混凝土结构设置后浇带或者伸缩缝长度。结构钢筋密集，混凝土浇筑量大，为确保实现设计要求，车站裂缝控制难度大；

（2）本车站侧墙水平分布筋为φ18间距15cm；细而密的钢筋可较好的控制裂缝，少而粗的配筋方式往往无法控制裂缝；

（3）设计对大体积混凝土设计未明确，仅对混凝土耐久性做了相应规定，例如水灰比及坍落度等；

（4）在混凝土结构受力敏感部位（如掖角处）未做妥善处理，导致应力集中而引发局部裂缝；

（二）材料原因

现阶段深圳地区商混站材料差异性较大且不稳定；进场水泥采用不同厂家的不同炉号、水化热各不相同；粉煤灰质量得不到保障，烧失量、细度、安定性等无法保障；砂石原材料差异性大，含泥量大，级配不稳定导致混凝土和易性差、握裹力差出现裂缝；外加剂减水率及缓凝效果不佳，经时坍落度无法保障；

（三）施工原因

（1）混凝土配合比：配合比设计均未按照配合比设计规程JGJ55-2011及大体积混凝土配合比设计相关要求进行，未进行混凝土温度及收缩应力等热工计算，内外温差大导致温度和收缩应力大于其抗拉强度出现裂缝；配合比设计水胶比大、坍落度大，混凝土收缩严重，导致出现收缩裂缝等；

（2）防水基面处理：基坑开挖后，地连墙接缝处渗漏水处理不及时，导致防水卷材施工带水作业，接缝处粘接不牢靠，影响防水效果；地连墙鼓包、侵限，影响防水层铺筑质量，防水层接缝处漏水；基底渗水，导致施工作业面被水浸泡，降水井洗井深度不足，导致水位未降到基面1m以下；降水井处理不到位，未按设计要求封闭降水井。

（3）防水卷材施工：防水卷材未按方案要求进行搭接，未用橡胶锤敲击搭接处，导致搭接处脱胶；施工缝水泥基结晶涂料未按方案要求施工，局部未涂刷水泥基结晶涂料，导致施工缝处未能有效防渗漏；抗拔桩、降水井、接地引出线处防水未按方案进行细节处理，造成防水漏洞；施工过程中成品保护不到位，局部防水卷材脱落、被钢筋刺穿、烧伤等影响整体防水性。

（4）钢筋施工：因钢筋间距小密集、施工难度较大，设计未考虑下料口，导致砼振捣不密实，尤其是顶板、中板掖角处；侧墙位置钢筋交错，腋角位置部分水平分布筋缺失导致顶板腋角配筋不足，混凝土抵抗水平拉力不足，浇筑后局部产生裂缝；部分侧墙竖向钢筋预埋位置不准确或者位置偏移，导致钢筋间距不均匀，水平分布筋间距不一，导致抗拉强度偏差大，局部混凝土开裂。

（5）混凝土半成品质量：水泥刚出厂直接用于混凝土拌合，水泥温度高，导致混凝土水化热大，凝结时间出现较大偏差；碎石含泥量大，泥块含量大，级配偏差大，导致混凝土和易性差，混凝土成型质量无法保证，出现裂缝；砼用砂，使用水洗砂，细度模数不够，级配差，导致混凝土粘聚性差，影响混凝土质量；外加剂使用不当，减水率、缓凝时间、引气效果不佳，经时坍落度损失大；半成品坍落度控制不佳，部分混凝土出现离析、坍落度过大等情况导致后期混凝土收缩大，出现裂缝。

（6）砼振捣：混凝土浇筑工艺未严格按照方案进行，交底不到位，分层分段划分不明确，振捣时间、频率、标准未明确；侧墙位置混凝土浇筑自由落距过大，部分混凝土离析，部分区域漏振，混凝土不密实，防渗漏效果差；浇筑不连续，下层混凝土已初凝还未覆盖上层混凝土并振捣，上下层混凝土结合不密实，造成施工贯通冷缝；施工缝止水带处未加强振捣，未能有效出气泡，造成后期整条施工缝处渗漏。

（7）拆模时间把控：拆模时间把控不准确，刻板按照规范要求2.5MPa来实施，对于大体积混凝土未按照温度控制因素考虑拆模时间，导致裂缝产生；还有一部分原因是拆模强度未到，抢工期，拆模时间过早导致的侧墙出现应力裂缝，后期扩大形成通缝。

（8）养护工艺：拆模后未及时进行洒水养护，养护方式未达到14天；养护方式不得当，侧墙未计算保温层厚度，未制定保温措施；未配备专人进行夜间养护，夜间养护缺失，养护管控不力；底板未采取蓄水养护，养护时间不够。

（9）车站分段施工划分：车站每一施工段落划分未严格图纸设计8-20米一道环向施工缝设置，技术人员经验欠缺；未综合考虑地层不同、划分段落不同去进行段落划分，造成地基不均匀沉降产生裂缝；环向施工缝未设置在剪力最小处导致梁板产生剪力破坏引起裂缝。

三、地铁车站结构裂缝防治技术

（一）优化施工图设计

（1）在混凝土结构下列受到约束的部位，配置构造钢筋或采取相应的防裂构造措施（建议采取小而密的水平钢筋，且将水平钢筋置于竖向）

（2）在混凝土结构下列形状、刚度突变的部位，配置防止应力集中裂缝的构造钢筋或采用圆角、折角等防裂构造措施

（3）在混凝土构件容易引起收缩变形积累的部位，增加抵抗收缩变形的构造配筋（建议采取小而密的分布筋，且将水平钢筋置于竖向）或钢筋网片

（4）大体积混凝土或表面积较大的混凝土构件，宜选用低水化热、水泥强度较低的混凝土；当采用高强混凝土时，宜延长其达到规定强度的龄期。,当采用粉煤灰混凝土时, 可采用60d或90d龄期的强度指标作为其混凝土设计强度

（二）强化材料管理

（1）严格按照《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2011、《大体积混凝土施工标准》GB50496-2018规范中对于大体积混凝土原材料的控制要求进行管控；水泥采用低水化热水泥；胶体水化热3d/7d不超过240kJ/kg, 270kJ/kg；粗集料为连续级配，最大公称粒径≤31.5mm，含泥量≤1.0%；细集料采用中砂，含泥量≤3.0%；外加剂采用高效缓凝减水剂，经时坍落度损失3小时为0；在配合比设计时，水胶比≤0.45，单位用水量≤175kg/m³，强度评定采用60d/90d龄期强度评定，同时对混凝土配合比进行热工计算；在强度满足设计要求的前提下，尽量减少水泥用量；

（2）每月进行一次专项检查，同时给拌合站管理人员进行混凝土要求交底；加强对商混站原材料的管控，浇筑时安排人员到拌合站进行监督拌制，禁止使用含泥量超标的原材拌制混凝土，尽可能保持原材料稳定；

（3）对于优化混凝土坍落度为160±20mm，强化坍落度及入模温度检测，每车必检，对于坍落度不合格的、和易性差、离析、泌水混凝土全部退场处理；

（三）严格控制工序施工质量

（1）地连墙接缝处渗水及时处理：基坑开挖过程中全过程巡查，发现地连墙渗水及时堵漏；原有地连墙接缝处防绕流铁皮清理；

（2）地连墙基面处理：发明一种地连墙基面处理刷，基面处理后，防水层施工基面平整，防水层施工质量明显提升；

（3）降水井降水管控：每日巡查降水井水位高度并记录，降水井深度不足的及时安排洗井，保证基坑内水位在基面1m以下，确保底板施工质量；

（4）底板下设施排水盲沟：基坑见底后，若基底有积水或遇下雨，采取盲沟的方式将积水引流至降水井抽排出基坑，保证基面干燥，防水施工有保障；

（5）强化防水层施工质量：防水卷材按方案要求进行搭接，搭接处用橡胶锤敲击，保证搭接处紧密牢固，施工完成后报检，三方管理人员检查合格后签工序交接单，不合格的现场盯控整改；涉及防水卷材接缝位置重点管控，采用钢边条反压接缝，确保接缝处粘结牢靠；

（6）施工缝基面处理：施工缝凿毛完成后立即安排冲洗，采用高压水枪进行冲洗，清理完成后安排防水班组涂刷水泥基渗透结晶，项目管理人员监督水泥基配比及涂刷质量，严禁以泼洒代替涂刷，涂刷完成后待水泥基干透后进行洒水养护，做好养护台账；

（7）施工缝止水带保护膜管理：纵向施工缝处止水带保护薄膜采取撕一半留一半的措施，待浇筑上半部位时将上半部分止水带保护薄膜撕除，防止止水带受混凝土及粉尘污染而硬化，影响止水效果；

（8）纵向施工缝引流管设置：现场发现施工缝存在涌水时，在涌水部位埋设引流管，后期对引流管进行注浆；在施工缝止水带处埋设注浆管，主体结构完工后，如果施工缝出现渗漏水，利用预埋注浆系统对主体结构进行注浆；

（9）强化工序管控质量：顶板、中板、底板钢筋绑扎设置专用马凳筋，保证面筋架设整体性强；面筋拉钩设置严格按照135°，采用专用工具进行弯制，保证上下板筋连接牢固，整体保护层厚度可控；组织混凝土班组及项目管理人员进行混凝土振捣交底会，明确浇筑部位、混凝土强度、分层高度、浇筑方式等；浇筑过程值班人员全程旁站监督，盯控振捣；控制发料速度及浇筑时间，保证浇筑振捣质量；

（10）养护措施：侧墙采取带模养护3天加拆模后喷养护剂保湿加安装棉被覆盖保温措施，养护时间满足14天后再拆除棉被；立柱采用塑料薄膜养护；底板、顶板采用蓄水养护。

（11）温度监测：加强厚大尺寸结构部位温度监测，预埋温度监测原件，对温度超过规范值市，及时调整养护措施。

结语

超长地铁车站在建设环节上由于其自身结构具有显著特点，长期应用会产生裂缝问题，深入探索其主要原因则是由于设计、材料以及施工工艺等方面，因此应从各个方面进行综合分析，不仅能够节省支出成本还获得了良好的建筑效果。

参考文献：

[1]魏度强,余超,张慧鹏,夏明,石钰锋.局部振动压实荷载对地铁车站结构开裂影响分析[J].城市轨道交通研究,2022,25(06):18-24.

[2]梁锋.某地铁车站裂缝原因分析及可靠性鉴定[J].江西建材,2021(11):47-49+52.

[3]陈轩,熊仲明,陈帜.地裂缝场地地铁车站动力响应振动台试验研究[J].岩土工程学报,2022,44(02):384-391.

[4] 《建筑工程裂缝防治技术规程》JGJT317-2014：5.2.1-5.2.7/5.3.5

[5] 《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2011：7.5

[6] 《大体积混凝土施工标准》GB50496-2018：4.3