李小剛, 刁天祥

(中鐵隆工程集團有限公司, 四川成都 610000)

[定稿日期]2017-09-07

裂縫是指固體材料的某種不連續(xù)現(xiàn)象。結(jié)構(gòu)物裂縫可能引起滲漏，引起持久強度的降低，如保護層脫落、鋼筋腐蝕、混凝土碳化加快等現(xiàn)象。但是關(guān)于混凝土的研究和大量工程實踐證明，結(jié)構(gòu)物裂縫是不可避免的，擯棄付出巨大經(jīng)濟代價而過嚴地控制建筑物抗裂指標，將其有害程度控制在允許范圍內(nèi)是科學(xué)的做法。

1 工程概述

某地鐵車站，總長440.7 m，為地下雙層側(cè)式站臺車站，結(jié)構(gòu)類型為箱型框架結(jié)構(gòu)。標準段外包寬度25.8 m，結(jié)構(gòu)底板埋深18～20 m，頂板埋深3.5～11 m，典型標準斷面為地下兩層三柱四跨結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)側(cè)墻厚度700～1 100 mm。結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限100 a，主體混凝土有專項耐久性設(shè)計。地質(zhì)自上而下依次為雜填土、素填土、粉質(zhì)黏土、粉砂質(zhì)泥巖及泥質(zhì)粉砂巖。地下水主要分為三種類型：上層滯水、孔隙性潛水、基巖裂隙水，基坑滲水主要為地面補給和層間水(圖1)。

車站主體結(jié)構(gòu)施工順序見圖2。

圖1 典型地質(zhì)及斷面

圖2 車站主體結(jié)構(gòu)施工工藝流程

負一和負二層側(cè)墻采用工廠制作三角形大模板，支撐系統(tǒng)為型鋼組合桁架結(jié)構(gòu)，面板為18 mm厚膠合板，底部設(shè)行走輪(圖3)。

2 側(cè)墻裂縫情況排查

經(jīng)排查統(tǒng)計，該車站共發(fā)現(xiàn)側(cè)墻裂縫(紋)共17條，全部分布在負二層，裂縫大致呈豎向但不規(guī)則，長度3～6 m不等，屬于“線滲”，部分裂縫在底部約1 m位置有滲水或碳酸鈣白漿滲出，部分裂縫情況統(tǒng)計見表1。

3 混凝土配合比

SD商品混凝土站和HH商品混凝土站分別經(jīng)第三方驗證過的施工配合比見表2、表3。

(a) 側(cè)墻模板支架示意

(b) 側(cè)墻模板實物

裂縫部位里程裂縫現(xiàn)象澆筑日期拆模日期商品混凝土供應(yīng)站該段長度/m澆筑當日氣溫/℃滲水現(xiàn)象N12負二層北側(cè)側(cè)墻ZSK0+278從下延伸至上，約3m2014．1．42014．1．9HH站18．515-20無滲水N12負二層南側(cè)側(cè)墻ZSK0+262從下延伸至上貫通，約5-6m2014．1．42014．1．9HH站18．515-20下部有滲水N12負二層南側(cè)側(cè)墻ZSK0+267從下延伸至上，約4m2014．1．42014．1．9HH站18．515-22無滲水N13負二層南側(cè)側(cè)墻ZSK0+297從下延伸至上，約5m2013．12．222013．12．29SD站24．511-16無滲水ZSK0+283從下延伸至上，約5m2013．12．222013．12．29SD站24．511-16下部有滲水ZSK0+287從下延伸至上貫通，約5-6m2013．12．222013．12．29SD站24．511-16下部有滲水N13負二層北側(cè)側(cè)墻YSK0+299從下延伸至上，約4．5m2013．12．222013．12．29SD站24．511-16無滲水YSK0+293從下延伸至上，約3m2013．12．222013．12．29SD站24．511-16無滲水

表2 SD站主體結(jié)構(gòu)側(cè)墻C35P8混凝土配合比 kg

表3 HH站主體結(jié)構(gòu)側(cè)墻C35P8混凝土配合比 kg

4 裂縫原因分析

混凝土裂縫產(chǎn)生原因根據(jù)不同的施工條件各異，成因也比較復(fù)雜。對該項目而言，通過查看現(xiàn)場情況和施工記錄，分析裂縫產(chǎn)生的原因主要有以下幾點：

(1) 過高的水化熱引起開裂。對經(jīng)過專項設(shè)計并經(jīng)第三方驗證過的耐久性混凝土，通過對早期強度的統(tǒng)計顯示，平均3 d強度就達到了設(shè)計強度的70 %，5 d強度達到了設(shè)計強度的90 %，7 d已經(jīng)達到了設(shè)計強度的110 %。經(jīng)過有關(guān)測溫記錄統(tǒng)計，混凝土中部(400 mm深處)溫度達到75 ℃，表面溫度58 ℃，而大氣溫度為24.6 ℃，混凝土內(nèi)部水化熱產(chǎn)生溫度過高，混凝土內(nèi)部與表面、表面與外界溫差遠超過設(shè)計規(guī)定的15 ℃，是產(chǎn)生裂縫的最主要原因。

(2) 約束變形引起開裂。通過對地上結(jié)構(gòu)和地下結(jié)構(gòu)裂縫情況比較，地下結(jié)構(gòu)裂縫表現(xiàn)尤為活躍，主要原因為地下結(jié)構(gòu)由于側(cè)墻是在底板完成后施工，底板和側(cè)墻的變形受到基坑兩側(cè)圍護樁(或地下連續(xù)墻)的約束，變形只能向基坑內(nèi)側(cè)進行，由此也會導(dǎo)致側(cè)墻靠基坑凈空側(cè)產(chǎn)生裂縫。

(3) 砂石含泥量超標引起混凝土自身開裂。根據(jù)對商品混凝土站的砂石含泥量抽檢情況來看，多次超過設(shè)計規(guī)定的不大于2 %的要求。

(4) 養(yǎng)護不到位引起混凝土表面開裂。側(cè)墻養(yǎng)護不到位，混凝土表面易干縮產(chǎn)生裂縫。

5 裂縫處理與防治措施建議

裂縫的防治是個系統(tǒng)性工程，周期較長，一個工程實體如果出現(xiàn)裂縫，需要對裂縫的長度、寬度、深度和滲漏水情況進行周期性觀察并建立檔案臺賬，作為的竣工驗收資料之一存檔，便于對一些繼續(xù)發(fā)展的裂縫開展持久處理措施。一般來說，裂縫的處理需要等基坑變形穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)集水坑封閉、結(jié)構(gòu)受外力變化穩(wěn)定后進行。

5.1 裂縫處理

針對不同程度的裂縫，處理方法也不可一概而論，具體來說為以下幾點：

(1) 對于寬度不大于0.2 mm的不貫穿裂縫，不影響結(jié)構(gòu)受力，只對表面進行處理，防止水汽進入混凝土內(nèi)對結(jié)構(gòu)鋼筋產(chǎn)生銹蝕，處理方法為在裂縫表面分次涂刷水泥凈漿，水泥凈漿濃度由低到高逐次涂刷，以使縫內(nèi)充滿水泥漿。

(2) 對于寬度大于0.2 mm的不貫穿裂縫以及不滲水裂縫，先采用高壓空氣帶水對縫內(nèi)進行清洗，烘干縫隙內(nèi)，注親水性環(huán)氧樹脂對結(jié)構(gòu)裂縫位置進行封閉和補強處理。

(3) 對于寬度大于0.2 mm的貫穿裂縫，往往會從縫隙內(nèi)留出白色的碳酸鈣化合物，對這種裂縫不宜使用聚氨酯等耐久性差的材料進行堵漏，宜采用比表面積為9 000 cm2/g的研磨水泥(超細水泥)進行灌漿堵漏，或使用親水性環(huán)氧樹脂進行補強處理。

5.2 防止出現(xiàn)裂縫的措施

(1) 在滿足設(shè)計要求的前提下調(diào)整配合比并經(jīng)驗證通過：①盡量選用低水化熱水泥，減小混凝土澆筑后水泥在水化過程中產(chǎn)生熱量過大，引起內(nèi)外溫差過大產(chǎn)生開裂。②添加適量的減水劑和緩凝劑，減少水泥用量。

(2) 加強混凝土澆筑振搗后的溫度測量，采取保溫措施(如覆蓋塑料薄膜、適當延遲拆模時間等)，按設(shè)計要求控制混凝土內(nèi)外溫差；加強混凝土的保濕、養(yǎng)護措施。

(3) 加強對混凝土原材料的質(zhì)量控制和現(xiàn)場混凝土的質(zhì)量檢測。

6 結(jié)束語

通過對該工程側(cè)墻裂縫的分析和采取防治處理措施后，對于寬度不大于0.2 mm的裂縫，在裂縫底部滲出碳酸鈣體一段時間后封閉了裂縫，滲漏減緩，最后全部自封和自愈了，對結(jié)構(gòu)表面進行裝修處理即可。對其他裂縫灌注超細水泥后，裂縫基本不再發(fā)展，也不再發(fā)生滲漏。

地鐵作為百年工程，對土建鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性要求也較高，而在土建施工階段，結(jié)構(gòu)裂縫雖然是一種極其常見的質(zhì)量通病，形成原因也比較復(fù)雜，但是如果在施工過程中對可能會造成結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的各種因素加以防范，裂縫出現(xiàn)的頻次和對混凝土質(zhì)量的危害是可以大大減輕的。

[1] 王鐵夢. 工程結(jié)構(gòu)裂縫控制[M]. 北京: 中國建筑工業(yè)出版社，1997.

[2] 劉虎. 超細水泥灌漿技術(shù)在處理混凝土滲水裂縫中的應(yīng)用[J]. 海河水利, 2007(2).