王成東

摘要：作為地鐵車站的主材料之一，混凝土應(yīng)用面廣，但施工難度大，在施工期間，經(jīng)常出現(xiàn)開裂、滲漏水等缺陷，為進一步提高地鐵車站混凝土施工的質(zhì)量問題，文章將以某地鐵車站為例，在了解該車站混凝土施工背景概況的基礎(chǔ)上，深入研討該車站混凝土施工缺陷防治的施工方法。

關(guān)鍵詞：地鐵車站，混凝土，缺陷處理，施工技術(shù)

1.某地鐵車站混凝土施工背景概況

某地鐵軌道交通工程，屬于單跨雙墻疊合結(jié)構(gòu)，包括連續(xù)墻、內(nèi)襯墻、側(cè)墻、頂板、中板、底板均以混凝土施工，為便于工程進度控制，工程單位將地鐵車站劃分為7個施工段，在第一施工段底板、下襯墻、中板、上襯墻、頂板完工后，工程單位對該段的混凝土施工質(zhì)量進行了全方位自檢，得出下表1-1的檢查結(jié)果：

基于上表，可看出該段混凝土存在嚴重的施工缺陷。針對這些缺陷，在現(xiàn)場進行了全方位調(diào)查，發(fā)現(xiàn)在頂板、站廳側(cè)墻，以及頂板和側(cè)墻的交界位置、靠近誘導縫位置等，都有裂縫存在，伴隨程度不一的滲漏現(xiàn)象。

確定墻體和頂板等位置的宏觀裂縫，屬于受拉效應(yīng)型裂縫，由等代溫降荷載引起?；炷两Y(jié)構(gòu)在等代溫度荷載用下，產(chǎn)生小偏拉應(yīng)力場，而且車站混凝土結(jié)構(gòu)的縱向長度比較大，因此隨著等代溫度荷載的加大，混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的拉應(yīng)力隨著增大，結(jié)構(gòu)就會出現(xiàn)收縮變形，而混凝土抗拉強度不足抵抗拉應(yīng)力影響，混凝土開始呈開裂跡象，當裂縫擴展成貫通裂縫時，就會出現(xiàn)板間滲漏現(xiàn)象。

2.案例地鐵車站混凝土缺陷處理施工的技術(shù)建議

為避免本施工段出現(xiàn)混凝土缺陷，認為有必要在混凝土結(jié)構(gòu)施工時，通過混凝土結(jié)構(gòu)非線性分析，掌握混凝土預應(yīng)力大小的分布情況，同時從結(jié)構(gòu)模式、工藝手段和材料等方面入手，有效控制混凝土的拉應(yīng)力，防止混凝土裂縫的出現(xiàn)。

2.1混凝土結(jié)構(gòu)非線性分析

本工程混凝土結(jié)構(gòu)有鋼筋和混凝土兩種材料，結(jié)構(gòu)在承載之前，大量微裂縫出現(xiàn)在骨料與砂漿的交界位置；加載后，混凝土結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)變得異常復雜，在低應(yīng)力影響下，裂縫的非線性特征明顯，鋼筋和混凝土均有粘結(jié)滑移的交互效應(yīng)現(xiàn)象，另外混凝土在澆筑后，水化熱促使準溫度場的形成，再加上持續(xù)的荷載作用和不均勻徐變，其結(jié)果造成混凝土嚴重開裂?，F(xiàn)隨機選取本地鐵車站每個施工段1根規(guī)格相同的簡支梁進行非線性分析，每根簡支梁的跨度均為3.6567m，截面面積25.8c㎡，其上僅配置4根主筋，如下圖2-1所示：

經(jīng)試驗，得出混凝土和鋼筋的平均參數(shù)如下：

①混凝土：抗壓強度24.5N/mm2、抗拉強度2.45N/mm2、彈性模量21.3GPa、應(yīng)力峰值應(yīng)變0.02。

②鋼筋：彈性模量191.4GPa、屈服強度413.5N/mm2。

2.2預應(yīng)力混凝土施工技術(shù)

從本工程混凝土結(jié)構(gòu)非線性分析結(jié)果中，提取本次混凝土施工的參數(shù)，期間為避免出現(xiàn)第一施工段的混凝土缺陷問題，需要采用預應(yīng)力混凝土施工的技術(shù)手段，詳細施工方法如下：

（1）混凝土施工。為選擇最為適合本工程的聚丙烯纖維混凝土配合比，在施工前，按照水泥372kg、水205kg、砂620kg、石1153kg、減水劑2.6kg的標準，配合比設(shè)計了基準混凝土，然后分別加入300g、600g、1000g的纖維，形成編號PP1、PP2、PP3三種編號的聚丙烯纖維混凝土。這些混凝土在制作時候，混凝土投料順序、攪拌方式、攪拌時間、攪拌頻率等，對混凝土性能有著直接的影響，為保證混凝土制作的質(zhì)量均勻，要求在制作混凝土時，按照以下流程攪拌混凝土：

①確定混凝土編號，按照比例準備好石子、砂子、水泥、水、減水劑、纖維等材料。

②將全部石子、砂子和10%的拌合水，放入強制攪拌機中，攪拌30秒。

③將全部水泥加入攪拌機中，攪拌30秒。

④將全部合成纖維和減水劑，加入攪拌機中，攪拌60秒。

⑤將剩余90%拌合水，全部倒入攪拌機中，然后進行卸料。

按照以上流程制成的聚丙烯纖維混凝土，表現(xiàn)出良好的分散性和化學穩(wěn)定性，正好彌補了普通混凝土所不具備的優(yōu)點。

混凝土施工期間，考慮到現(xiàn)場混凝土施工面積大，有各種主客觀因素的影響，為避免出現(xiàn)第一施工段混凝土開裂的情況，筆者認為有必要在斷面底板、下襯墻、上襯墻、墻板等位置，布置振弦式應(yīng)變計，以監(jiān)測各個位置混凝土的抗裂防滲情況，其測點布置情況，如下圖2-2所示：

在抗?jié)B防裂的測試段，測試斷面1與誘導縫保持1.2m的距離，測試結(jié)果顯示該位置預應(yīng)力狀況非常復雜，很容易出現(xiàn)混凝土開裂問題；斷面2主要針對頂板和上襯墻的裂縫問題，重點監(jiān)測混凝土的應(yīng)變態(tài)勢；斷面3主要針對底板、襯墻、頂板的溫度收縮應(yīng)變，尤其是兩誘導縫的中間位置，其預應(yīng)力影響最為明顯，也屬于監(jiān)測的重點；斷面4和斷面5，由于頂板位置有計劃設(shè)置預應(yīng)力索，并且沒有將該位置作為監(jiān)測重點。監(jiān)測結(jié)果要求在混凝土施工時，選用水化熱比較小的水泥品種，以減少溫度控制的難度，其中溫度控制，在前幾日最為重要，在混凝土表面溫度下降后，根據(jù)溫差的變化情況，考慮環(huán)境溫度對混凝土內(nèi)部的影響，以及時做好混凝土養(yǎng)護工作，同時在裂縫寬度控制的允許范圍內(nèi)，合理調(diào)節(jié)混凝土中纖維的含量，保證混凝土的抗裂能力保持在最佳狀態(tài)，方可避免裂縫帶來的滲漏影響。

（2）預應(yīng)力筋布置施工。在混凝土施工的同時，預應(yīng)力筋布置也是防治混凝土裂縫的重要舉措。本工程預應(yīng)力筋的布索位置選擇，需結(jié)合溫度收縮的影響狀態(tài)，期間發(fā)現(xiàn)頂板和中板襯墻，在頂板襯墻拉應(yīng)力和連續(xù)墻、底板約束的雙重作用下，中間部位出現(xiàn)于縱軸垂直的裂縫，以及在誘導縫的周圍，發(fā)現(xiàn)明顯的斜向裂縫，并有明顯的混凝土結(jié)構(gòu)預應(yīng)力損失情況。預應(yīng)力損失情況估計時，既不能太高，也不能太低，太高時某些部位預應(yīng)力不足，從而導致混凝土受拉；太高時混凝土會產(chǎn)生過大的反拱度；只有在找到預應(yīng)力損失規(guī)律后，分時段計算各種損失的相互關(guān)系，才能夠得出較為準確的預應(yīng)力損失值。經(jīng)反復估計，最終確定以下幾方面的預應(yīng)力損失原因：錨固變形、鋼筋回縮、接縫壓縮、預應(yīng)力筋與孔道壁摩擦、預應(yīng)力筋與臺座存在溫差、預應(yīng)力筋松弛、混凝土收縮、混凝土徐變、螺旋式鋼絲擠壓混凝土。針對這些原因，我們在張拉時，混凝土強度必須達到100%，同時利用有限元建模分析錨固區(qū)域的應(yīng)力狀態(tài)，盡量采用分散型式錨固預應(yīng)力筋，并檢查預應(yīng)力筋的應(yīng)力集中程度，以及在布置預應(yīng)力筋的時候，頂板區(qū)域以分散的模式布置，接近頂板與襯砌墻交接位置則要加大預應(yīng)力筋布索的密度，按照這種方法，連續(xù)墻施加于襯墻的預應(yīng)力，就會分散到誘導縫的中間，另外誘導縫鋼筋用量增加后，以及利用纖維混凝土施工襯墻，即可有效控制襯墻混凝土的開裂。至于預應(yīng)力索形的安排，要重點考慮張拉工作長度對混凝土正常施工的影響，本工程在一端進行張拉，以拋物線方式引至板頂面，各索張拉端越過中位，最后錨固于誘導縫的周圍。按照這種預應(yīng)力索形布置方式，其中部的總預應(yīng)力荷載，相當于索端的1.5-4倍，有效抵消了混凝土收縮拉應(yīng)力的作用。

3.結(jié)束語

文章通過研究，基本明確了案例地鐵工程混凝土施工缺陷處理的方法，但考慮到不同地鐵工程混凝土施工環(huán)境條件的差異性，要求以上方法在其他工程中應(yīng)用時，結(jié)合具體工程的施工情況，予以因地制宜地參考借鑒，以保證這些方法的適用性。

參考文獻

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