丁百華

（中鐵十五局集團(tuán)城市軌道交通工程有限公司，江蘇蘇州215000）

0 引言

江蘇省蘇州市位于長江三角洲，毗鄰長江和太湖流域。該區(qū)域湖泊眾多，水域面積大，地下水豐富，水位高，容易導(dǎo)致軌道交通車站地下室室外側(cè)墻防水困難。軌道交通工程使用壽命長，混凝土等級需滿足設(shè)計(jì)要求，應(yīng)注意使用功能和安全。漏水和裂縫是導(dǎo)致其使用壽命達(dá)不到要求的重要原因。大多數(shù)軌道交通項(xiàng)目車站采用外包卷材+結(jié)構(gòu)剛性防水設(shè)計(jì)。在施工過程中，外部預(yù)防效果有限，混凝土裂縫無法得到有效控制?；炷亮芽p與其原材料、配合比和施工措施密切相關(guān)。因此，在施工前和施工中采取有效措施控制裂縫和滲漏非常重要。如何提高鋼筋混凝土的抗裂防滲性能，是該地區(qū)鐵路車站地下室結(jié)構(gòu)的一個(gè)現(xiàn)實(shí)關(guān)鍵問題。蘇州地鐵8 號線車斜路站位于蘇州工業(yè)園區(qū)松濤街，站臺長寬175m×24.1m，它是地下室三層結(jié)構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)斷面的基礎(chǔ)埋設(shè)24m 深。車站地下室采用明挖法施工。城市主干道松濤街位于結(jié)構(gòu)上方，頂部覆蓋層厚3.5m。該試驗(yàn)選取地下室三層1 軸與15 軸之間的三層側(cè)墻結(jié)構(gòu)（共24 面墻）?；炷翉?qiáng)度為C35P10，壁厚1000mm，側(cè)墻一次澆筑高度為5.1m，長度為20m/段，側(cè)墻與相鄰墻段之間設(shè)置施工縫+鍍鋅止水鋼板（背貼式止水帶）。

1 軌道交通工程地下室外墻滲漏的原因

施工階段相應(yīng)的裂縫主要包括混凝土振搗不密實(shí)，混凝土配合比設(shè)計(jì)不滿足水分蒸發(fā)要求，薄弱部位出現(xiàn)裂縫；過大的坍落度、過度振搗或漏振會使粗骨料掉落，表面砂漿過多是產(chǎn)生裂縫的另一個(gè)原因。

1.1 溫差影響

結(jié)構(gòu)中使用的水泥具有熱膨脹和冷收縮的特點(diǎn)。當(dāng)構(gòu)件的內(nèi)部溫度和表面溫差在各種外部因素的影響下發(fā)生變化時(shí)，就會形成相應(yīng)的形狀變化和內(nèi)應(yīng)力。如果水泥本身的抗拉強(qiáng)度低于溫度應(yīng)力，構(gòu)件就會出現(xiàn)裂縫，尤其是早期水泥的抗拉強(qiáng)度非常低。由于內(nèi)部溫度不平衡，容易形成高溫裂紋。

1.2 收縮裂縫

骨料含泥量大，顆粒級配不均，骨料中片狀顆粒含量大，水泥品種選擇不當(dāng)，水泥、粉煤灰等材料用量不合理，會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)內(nèi)部收縮變形，形成超出自我約束范圍的裂縫。但是，商品混凝土攪拌不均勻，未在規(guī)定時(shí)間內(nèi)使用，甚至惡意加水；石頭、砂子和其他材料的黏結(jié)力降低，澆筑過程中振動(dòng)過大或漏振，以及澆水和維護(hù)不及時(shí)，都會增加裂縫的可能性。

1.3 控制裂縫的措施

近年來，在軌道交通工程的地鐵車站結(jié)構(gòu)施工中，均使用商品混凝土。原材料供應(yīng)受市場影響，不受獨(dú)立控制。但是，通過優(yōu)化施工配合比，降低應(yīng)力收縮值、降低溫升，可以達(dá)到防滲抗裂的要求?，F(xiàn)與蘇州市軌道交通8 號線車斜路站、東延路站工程相比，實(shí)際混凝土標(biāo)號為C35 防滲P10 商品混凝土（簡稱M），商品混凝土中摻粉、纖維結(jié)構(gòu)材料N（簡稱N），對混凝土結(jié)構(gòu)的收縮變形進(jìn)行了比較分析，并對兩種材料的性能特點(diǎn)進(jìn)行了研究和比較。水泥P.O42.5。江蘇金峰水泥廠加減水劑（武漢三源公司減水率25%）；外加劑（蘇州航順公司）、碎石合理級配（浙江湖州）、天然中砂（江西贛江）、鎂質(zhì)混凝土外加劑，經(jīng)加工以滿足南京蘇伯特有限公司《混凝土用氧化鎂膨脹劑》中規(guī)定的技術(shù)要求，水采用自來水[1]。

礦渣粉可能增加混凝土的收縮，試驗(yàn)段未在混凝土配合比中添加礦渣粉。此外，考慮到控制結(jié)構(gòu)材料的收縮，車站地下室結(jié)構(gòu)的側(cè)墻厚度為1000mm，大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工后，內(nèi)部溫度迅速升高。與硫鋁酸鈣和氧化鈣膨脹劑相比，氧化鎂外加劑更適合在車站結(jié)構(gòu)中使用?；炷林袚饺胪饧觿r(shí)，混凝土膠凝材料的比例不宜過大，不宜大于0.42。根據(jù)《混凝土用氧化鎂膨脹劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（T/CECS 540—2018）的相關(guān)要求[2]，混凝土膨脹率不得小于0.02%，試驗(yàn)要求將膨脹率限制在不小于0.005%。經(jīng)相關(guān)資料比選，確定鎂外加劑摻量為30kg/m3，混凝土試塊各階段養(yǎng)護(hù)溫度為40oC，濕度為95%。經(jīng)過多次驗(yàn)證，地鐵車站地下室試驗(yàn)段結(jié)構(gòu)墻配合比最終確定見表1所示[3]。

表1 地鐵車站結(jié)構(gòu)防滲抗裂混凝土配合比表

2 地下室側(cè)墻混凝土工程施工質(zhì)量控制措施

2.1 混凝土施工

外墻澆筑時(shí)，施工縫處的外墻一次澆筑至板面以下或以上400mm，同時(shí)設(shè)置鍍鋅止水鋼板。施工縫接縫處的外墻內(nèi)外表面應(yīng)平直。施工過程中采用以下方法：側(cè)墻底部和上部采用外加工成型止水鋼板，與水平工字型鋼板搭接10cm，兩側(cè)全焊，第一段澆筑的施工縫應(yīng)鑿毛并刷水泥基滲透結(jié)晶，并在原有鋼板止水帶的基礎(chǔ)上，在外側(cè)增加背貼式止水帶，以提高防滲效果，使外墻施工縫處的防滲要求與外墻外觀更好地結(jié)合[4]。

2.2 施工縫設(shè)置

該工程縱向（南北）設(shè)置6 個(gè)橫向施工縫，最南端第6、7 倉縱向長度小于30m。與設(shè)計(jì)溝通后，將兩倉優(yōu)化調(diào)整為一個(gè)，減少一個(gè)橫向貫通縫，避免一個(gè)泄漏點(diǎn)。

2.3 外墻防水施工

由于該工程地下結(jié)構(gòu)所處土體含水量較高，側(cè)墻外側(cè)采用高分子改性瀝青卷材（4mm）+施工縫處60cm 寬的加固層，側(cè)墻內(nèi)側(cè)采用定制型鋼模板，滿足側(cè)墻一次澆筑成型的需要。

2.4 保濕保溫養(yǎng)護(hù)

根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)，側(cè)墻模板一般在混凝土施工完成后1～2d 內(nèi)拆除，但模板拆除后，除縫隙澆水和灑水管維護(hù)外，沒有其他保養(yǎng)方法，因此上述方法存在缺陷；水泥的內(nèi)部溫升通常在1～2d 內(nèi)達(dá)到最高點(diǎn)，提前拆模時(shí)間必然會增加水泥的內(nèi)部冷卻速度。內(nèi)表面和表面之間的溫差會增加內(nèi)應(yīng)力，內(nèi)部收縮應(yīng)力會隨時(shí)間增加；有時(shí)，人工單向澆水后，墻體上下結(jié)構(gòu)的水量消失得太快，難以維持，這也會增加溫度下降的速度。如果設(shè)置噴淋管進(jìn)行維護(hù)，往往會出現(xiàn)水流控制不一致，墻體上干濕塊間隔狀，強(qiáng)度下降速度加快。

影響車站地下室結(jié)構(gòu)墻體早期開裂和滲水的主要原因是早期溫度收縮和應(yīng)變應(yīng)力。首先，應(yīng)延長拆模時(shí)間，在結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度達(dá)到峰值后拆模；其次，地下結(jié)構(gòu)外墻試驗(yàn)段采用先進(jìn)的薄膜養(yǎng)護(hù)保濕保溫材料控制拆模時(shí)間，確?；炷翝仓?d 后拆模時(shí)間得到適當(dāng)控制，有利于地下室側(cè)墻的早期收縮。保濕保溫措施：覆蓋“水能”專利技術(shù)固化膜和土工布。該產(chǎn)品是一種新型專利材料，粘貼在混凝土表面，無需反復(fù)澆水養(yǎng)護(hù)。固化膜材料能有效地附著在墻體上，并能長期保持水分?？稍诓鹉．?dāng)天立即進(jìn)行養(yǎng)護(hù)；養(yǎng)護(hù)保護(hù)膜鋪好后，及時(shí)在外面覆蓋一層土工布，進(jìn)行兩層保溫[5]。測溫記錄表明，保水樹脂固化膜的保水時(shí)間可超過20d，鋪設(shè)固化膜和覆蓋土工布的效果更好。圖1 是吸水樹脂養(yǎng)護(hù)膜，圖2 是覆蓋土工布圖。

圖1 吸水樹脂養(yǎng)護(hù)膜

圖2 覆蓋土工布

3 工程實(shí)體監(jiān)測數(shù)據(jù)分析對比

地鐵站側(cè)墻試驗(yàn)段長度設(shè)計(jì)為施工段，混凝土澆筑嚴(yán)格按照技術(shù)方案和措施進(jìn)行。地下室結(jié)構(gòu)內(nèi)部環(huán)境中各種因素的變化參見圖3、圖4所示。

圖3 混凝土內(nèi)的溫度變形曲線圖

圖4 混凝土內(nèi)的微應(yīng)力變化曲線示意圖

從圖3、圖4 可以看出，車站地下結(jié)構(gòu)混凝土成型溫度和中心溫度在27h 后達(dá)到峰值，內(nèi)部和外部溫度在26h 后達(dá)到峰值。與其他膨脹劑相比，氧化鎂膨脹劑的初始水化過程較慢，但中后期的收縮作用更強(qiáng)，特別適用于收縮時(shí)間較長的地鐵車站地下室側(cè)墻。氧化鎂膨脹劑也更適用于側(cè)墻大體積混凝土的實(shí)體。28d 內(nèi)最大內(nèi)外溫差為6～7oC，中心溫度達(dá)到溫度峰值后冷卻速率為3～5oC/d，證明了一層土工布加一層養(yǎng)護(hù)膜的養(yǎng)護(hù)方法具有較好的保溫保濕效果。圖5 和圖6 分別是空白段圖片和試驗(yàn)段的圖片。

圖5 空白段

圖6 試驗(yàn)段

根據(jù)現(xiàn)場施工試驗(yàn)段邊墻的實(shí)際觀測對比，試驗(yàn)段結(jié)構(gòu)墻外觀質(zhì)量良好，未發(fā)現(xiàn)有害裂縫和漏水現(xiàn)象，防滲防裂效果與實(shí)測數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一致，無滲水現(xiàn)象。

4 工程實(shí)例論證——測溫度和應(yīng)力場變化

應(yīng)變傳感器分別放置在混凝土M 和混凝土N 的澆筑體內(nèi)。選取地下側(cè)墻關(guān)鍵部位，實(shí)時(shí)監(jiān)測工程現(xiàn)場溫度場和應(yīng)變部位，指導(dǎo)混凝土工程的養(yǎng)護(hù)，建立計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)分析庫，分析混凝土內(nèi)應(yīng)力變化和表面裂縫的形成過程[6]。從圖3 和圖4 中可以看出，混凝土M在27h 左右達(dá)到應(yīng)變峰值。

5 結(jié)論

第一，氧化鎂膨脹劑膨脹速度較慢，用于地下室外墻體具有良好的抗裂防滲效果。

第二，“水能”專利產(chǎn)品固化膜能有效緊貼結(jié)構(gòu)表面，具有防水保溫的特點(diǎn)。在冬季或氣溫較低時(shí)，結(jié)構(gòu)表面再覆蓋一層土工布，以確保有效控制混凝土溫度的下降速度。

第三，地鐵站試驗(yàn)段結(jié)構(gòu)與墻體混凝土配合比調(diào)整后的微應(yīng)變在14d 內(nèi)達(dá)到平均值，30d 后降至-50～40uε，中心溫度達(dá)到試驗(yàn)數(shù)據(jù)。結(jié)果表明，保溫、保濕等現(xiàn)場維護(hù)措施合理，對主要部件的補(bǔ)償縮短效果顯著，兩個(gè)多月后試驗(yàn)段無有害裂縫和漏水。