吳文龍

(中交二公局第三工程有限公司，陜西 西安 710000)

1 工程概況

梧桐山站位于羅沙路北側(cè)，橫跨蓮塘公交地塊、梧桐山南路和梧桐山風(fēng)景區(qū)，大致呈南北布置，車站西側(cè)為羅湖區(qū)公安局及宿舍，南側(cè)為長(zhǎng)嶺村片區(qū)，東側(cè)為梧桐山風(fēng)景區(qū)管理處，北側(cè)為梧桐苑小區(qū)，如圖1所示。

圖1 深圳地鐵8號(hào)線一期工程梧桐山站平面示意圖

8號(hào)線一期梧桐山站主體結(jié)構(gòu)與梧桐山主入口地下車庫(kù)與結(jié)構(gòu)共板，二者結(jié)合，不可分割；深圳市梧桐山風(fēng)景區(qū)主入口建設(shè)工程地下車庫(kù)利用既有梧桐山南站主體結(jié)構(gòu)頂板,站門合建重點(diǎn)是處理好與既有地鐵交叉碰口的部位；主體結(jié)構(gòu)施工綜合考慮工期要求、規(guī)范規(guī)定、混凝土施工特點(diǎn)及組織各工序流水施工的要求，以施工縫和變形縫為界劃分成多個(gè)施工單元，每個(gè)施工單元縱向分段長(zhǎng)度為10～20 m。為確保結(jié)構(gòu)質(zhì)量，混凝土結(jié)構(gòu)的每一條環(huán)向施工縫均在同一豎直平面內(nèi)，在平面上，環(huán)向施工縫設(shè)置在柱距1/4～1/3附近彎矩最小位置，同時(shí)縫的位置應(yīng)避開通風(fēng)道、樓梯孔，以保證過梁、扶(樓)梯梁的剛度。

2 地鐵車站主體結(jié)構(gòu)混凝土開裂及缺陷概述

主體結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量在很大程度上取決于混凝土施工，而地鐵車站的建設(shè)及運(yùn)營(yíng)環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，對(duì)結(jié)構(gòu)混凝土的強(qiáng)度、抗裂性、耐久性等多個(gè)方面均提出較高的要求。具體至本工程中，混凝土防水等級(jí)較高，單次澆灌施工量較大，可能會(huì)由于水泥水化熱而產(chǎn)生裂縫。底板偏厚，該部分更容易產(chǎn)生溫度不均現(xiàn)象，隨之出現(xiàn)溫度應(yīng)力，車站內(nèi)襯易出現(xiàn)收縮應(yīng)力(與混凝土收縮的形態(tài)變化有關(guān))。相比于混凝土的抗拉強(qiáng)度，若溫度應(yīng)力或收縮應(yīng)力超過該值，將形成裂縫。[1]為此，需要以可行的方法來規(guī)避主體結(jié)構(gòu)混凝土裂縫。

3 混凝土開裂的影響因素及危害

3.1 材料因素

施工前期，為了追求施工進(jìn)度和控制混凝土強(qiáng)度，對(duì)材料的選擇與配比方案的確定重視不夠。在這種錯(cuò)誤認(rèn)知的影響下，制備混凝土?xí)r施工人員大幅度提高水泥熟料的比例，但并沒有調(diào)整石膏形態(tài)與數(shù)量，進(jìn)而加劇水泥水化熱與收縮變形情況，埋下了開裂隱患。水泥早期強(qiáng)度的影響因素較為復(fù)雜，除了受化學(xué)因素的影響，也會(huì)受到物理因素的影響，物理方面的影響可以通過優(yōu)化水泥顆粒分布來控制。但在實(shí)際的施工中，技術(shù)人員和施工人員常常忽視物理因素的控制，對(duì)水泥顆粒分布比例的重視不足。

3.2 施工因素

工程施工中，混凝土是主要材料，加強(qiáng)成型混凝土的質(zhì)量控制，不僅僅能夠保證工程建設(shè)質(zhì)量，而且對(duì)工程的安全長(zhǎng)期使用也有積極的意義。為保證混凝土的成型質(zhì)量，要加強(qiáng)各個(gè)環(huán)節(jié)混凝土的質(zhì)量控制，規(guī)避混凝土攪拌和運(yùn)輸?shù)仁┕すば蛑腥毕莸穆┒?，消除混凝土開裂的誘因。同時(shí)加強(qiáng)用水量和模板構(gòu)造的控制，預(yù)防因水分蒸發(fā)過大、模板漏漿、漏水等因素導(dǎo)致的混凝土開裂缺陷。

3.3 外界因素

混凝土具有熱脹冷縮的特點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的線膨脹系數(shù)為1×10-5/℃，若外界環(huán)境溫度發(fā)生變化，混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)外約束力也會(huì)隨之發(fā)生變化。當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形約束時(shí)，結(jié)構(gòu)應(yīng)力也會(huì)加大，一旦結(jié)構(gòu)應(yīng)力超出混凝土抗拉強(qiáng)度，就會(huì)引發(fā)溫度裂縫。同時(shí),混凝土裂縫的大小和形狀又會(huì)對(duì)地基產(chǎn)生影響，導(dǎo)致地基變形。[1-3]

4 地鐵車站主體結(jié)構(gòu)混凝土開裂及缺陷的規(guī)避措施

4.1 合理運(yùn)輸混凝土

從以下幾個(gè)方面著手，做好混凝土運(yùn)輸工作，規(guī)避開裂及缺陷：

(1)由具有資質(zhì)的攪拌站生產(chǎn)商品混凝土，加強(qiáng)出廠檢驗(yàn)，通過后由專業(yè)的運(yùn)輸隊(duì)伍將混凝土運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)；加強(qiáng)進(jìn)場(chǎng)檢查，坍落度控制在20 cm±2 cm，其他各項(xiàng)指標(biāo)均要滿足要求；按規(guī)定制作抗壓、抗?jié)B試件。

(2)攪拌車卸料時(shí)，盡可能避免混凝土離析現(xiàn)象，若確實(shí)存在離析，則重新攪拌，待滿足要求后方可卸料。配套的輸送泵管應(yīng)具有順直性與嚴(yán)密性，尤為關(guān)鍵的是接頭部位，不可滲漏。

(3)合理調(diào)度施工人員，順暢施工。輸送泵間歇時(shí)間在45 min以上或是混凝土有離析的狀況時(shí)，均要隨即以沖洗的方式全面清理管內(nèi)殘留的混凝土，以免因處理不及時(shí)而發(fā)生固結(jié)。

4.2 混凝土澆筑及振搗

(1)底板、側(cè)墻、頂板的施工均選用的是性能良好的防水混凝土，要求其兼具抗壓、抗裂等多重優(yōu)勢(shì)。以設(shè)計(jì)要求為導(dǎo)向，按規(guī)范組織配比試驗(yàn)，確定配合比，由監(jiān)理審核、業(yè)主批準(zhǔn)，通過后方可正式投入使用。

(2)立足于現(xiàn)場(chǎng)施工條件，編制混凝土澆筑方案，詳細(xì)說明各項(xiàng)作業(yè)內(nèi)容，包含機(jī)械設(shè)備的配套、人員的配置、混凝土的供應(yīng)方式、澆筑工藝流程、養(yǎng)護(hù)方法、質(zhì)量檢查方法、防開裂以及防缺陷的方法等。在生成混凝土澆筑施工方案后，由監(jiān)理審核、業(yè)主批準(zhǔn)。

(3)模板、鋼筋、預(yù)埋件、預(yù)留孔洞、端頭止水帶施工后，按照規(guī)范加強(qiáng)檢查，詳細(xì)記錄各項(xiàng)檢查數(shù)據(jù)，通過后再進(jìn)一步由監(jiān)理工程師檢查(此階段著重考慮的是各項(xiàng)隱蔽工程)，在逐層檢查后，保證各處細(xì)節(jié)的施工質(zhì)量。

(4)混凝土澆筑高度偏大時(shí)，采用串筒或溜槽等相關(guān)裝置，以此來控制傾落高度，避免混凝土離析。

(5)以振搗的方法提高混凝土的密實(shí)度，設(shè)備選用振搗器，時(shí)間控制在10～30 s，具體根據(jù)實(shí)際情況而定，以混凝土泛漿、無下沉、無氣泡為準(zhǔn)。由專員合理操作振搗器，移動(dòng)距離不超過設(shè)備作用半徑的一倍。分層澆搗時(shí)，為保證層間結(jié)合穩(wěn)定性，本層振搗時(shí)插入下層的深度至少達(dá)到5 cm，同時(shí)控制振搗設(shè)備的作業(yè)點(diǎn)位，不可碰觸鋼筋、模板等既有材料。

(6)按照由低向高的順序澆筑混凝土，并分層有序施工。因混凝土供應(yīng)中斷或其他原因而間歇時(shí)，盡快處理好現(xiàn)場(chǎng)狀況，縮短間歇時(shí)間。在前層混凝土凝結(jié)前，需要完成次層混凝土的灌注作業(yè)，否則兩層難以穩(wěn)定結(jié)合。

(7)合理控制結(jié)構(gòu)施工縫的位置，鑒于施工縫較為薄弱的特點(diǎn)，將其安排在剪力最小處。繼續(xù)澆灌混凝土前，清理殘留在施工縫兩側(cè)的雜物，先鑿毛后沖洗干凈。對(duì)于板的施工縫，將其設(shè)置在剪力最小處，以免因受力過強(qiáng)而出現(xiàn)損傷。

(8)繼續(xù)在施工縫處澆灌混凝土?xí)r，將合適尺寸的止水帶設(shè)置到位。對(duì)于已經(jīng)灌注完成的混凝土，需滿足特定的強(qiáng)度要求，以水平施工縫、垂直施工縫為例，各自的混凝土強(qiáng)度分別不小于1.2 MPa、2.5 MPa。施工縫的施工細(xì)節(jié)較多，是地鐵車站主體結(jié)構(gòu)質(zhì)量問題的高發(fā)區(qū)域，因此在施工中需要加大振搗力度，確保新舊兩部分混凝土可以穩(wěn)定結(jié)合，構(gòu)成完整的整體。

(9)墊層混凝土施工宜采取分段的方法，盡可能保證布灰的均勻性。底板施工中，分段、分層留臺(tái)階灌注，加強(qiáng)對(duì)混凝土使用量的控制，待實(shí)際灌注位置達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，及時(shí)用振搗器予以處理(在混凝土初凝前完成，否則存在作業(yè)難度大、作業(yè)效果差的問題)，而后壓實(shí)、收漿、抹面，保證施工質(zhì)量。柱子、墻體兩部分均單獨(dú)施工，并以水平分層的方法有序推進(jìn)施工進(jìn)程。

(10)結(jié)構(gòu)變形縫設(shè)在中埋式鍍鋅鋼板止水帶處時(shí)，應(yīng)注重精細(xì)化施工，即灌注前先校正止水帶的位置，確認(rèn)無誤后，再詳細(xì)清理表面殘留的雜物，若止水帶有受損的跡象，及時(shí)安排修補(bǔ)。頂、底板止水帶的下側(cè)混凝土必須具有足夠的密實(shí)性，為此需加強(qiáng)振搗，通過外力的作用，將止水帶壓緊在其下混凝土表面，在此前提下方可繼續(xù)灌注施工。對(duì)于設(shè)置在邊墻部位的止水帶，也依然需要具有足夠的穩(wěn)定性，止水帶的位置偏差不可超出許可范圍，止水帶自身不可有受損、卷曲現(xiàn)象。混凝土灌注時(shí)有一定的擾動(dòng)作用，因此加強(qiáng)對(duì)模板、鋼筋等各類已安裝材料的檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并予以處理。[4,5]

4.3 混凝土裂縫的控制

控制溫升以及減小溫度應(yīng)力是有效控制混凝土開裂的重要途徑，涉及細(xì)分工作要點(diǎn)較多，具體做如下分析。

4.3.1 選擇優(yōu)質(zhì)的原材料

(1)水泥。水泥有水化熱現(xiàn)象，導(dǎo)致混凝土的溫度偏高，進(jìn)而產(chǎn)生溫度裂縫。為避免地鐵車站主體結(jié)構(gòu)混凝土出現(xiàn)裂縫，宜采取水化熱較低的水泥，同時(shí)控制好水泥材料的用量。通常，水泥用量每增減10 kg/m3，對(duì)應(yīng)溫度升降幅度可達(dá)到1 ℃，依據(jù)此規(guī)律，結(jié)合工程施工要求，合理控制水泥的用量。當(dāng)然，挑選優(yōu)質(zhì)的水泥材料也至關(guān)重要，否則會(huì)由于水泥材料不達(dá)標(biāo)而出現(xiàn)質(zhì)量問題。

(2)外加劑。粉煤灰是較為常見的外加劑，此類材料的應(yīng)用有利于提高混凝土的工程性能，延長(zhǎng)初凝時(shí)間，給澆筑施工創(chuàng)設(shè)良好的條件。此外，摻入粉煤灰有助于延緩水泥水化熱，降低水泥乃至整體混合料的溫升，達(dá)到抑制裂縫的效果。若加入木質(zhì)素磺酸鈣，將在一定程度上減少混凝土的拌和用量，節(jié)約水泥，由于水泥用量的減少，水化熱現(xiàn)象也將得到有效的控制。

(3)骨料。粗細(xì)骨料均是不容忽視的材料，此處以粗骨料的選用為例展開分析。在選用粗骨料時(shí)，要求此材料的級(jí)配具有合理性，可適當(dāng)增加骨料的粒徑，以達(dá)到減少用水量、緩解混凝土收縮的效果。通常，粗骨料可以選用中、粗砂，但不宜采用細(xì)砂。相比于細(xì)砂，中粗砂的用水量得到有效的控制(可減少20～25 kg)，同時(shí)水泥的用量也有所減少(通?？晒?jié)省28～35 kg)。

4.3.2 加強(qiáng)溫度控制(混凝土出機(jī)溫度、澆灌溫度)

在控制混凝土的出機(jī)溫度時(shí)，需要重點(diǎn)考慮的是石子及水的溫度，兩者的溫度會(huì)對(duì)出機(jī)溫度帶來顯著的影響。而現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度較高時(shí)，為避免太陽(yáng)直射，需搭設(shè)遮陽(yáng)棚，必要時(shí)以噴射水霧的方法達(dá)到降溫的效果?；炷潦┕ぷ裱氖欠侄?、分層的基本原則，有序完成各部分的施工；加強(qiáng)振搗，提高混凝土的密實(shí)度；注重養(yǎng)護(hù)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)氣溫條件以及混凝土的實(shí)際特性，采取保溫保濕養(yǎng)護(hù)措施，并在養(yǎng)護(hù)時(shí)覆蓋草簾或其他材料，增強(qiáng)防護(hù)效果，使混凝土在溫濕度均合理的條件下有效成型。[6]

4.4 大體積、大面積混凝土施工的裂縫控制措施

4.4.1 工藝特點(diǎn)

水泥水化熱的出現(xiàn)會(huì)導(dǎo)致收縮變形裂縫，其是大體積、大面積混凝土施工中較為常見的質(zhì)量問題，需要加強(qiáng)控制。

綜合溫控措施是可行的方法，通過多重措施的應(yīng)用，有效規(guī)避混凝土裂縫。具體考慮如下幾點(diǎn)：向混凝土中摻入適量的高效緩凝劑，利用此類材料提高混凝土的可泵性，并保證澆筑施工后的混凝土有足夠的早期強(qiáng)度；采用商品混凝土泵送技術(shù)，增強(qiáng)各道工序的銜接緊密性，盡可能連續(xù)澆筑混凝土，一方面保證混凝土的整體質(zhì)量，另一方面提高施工效率。[7]

4.4.2 工藝原理

在大體積混凝土施工中，需要加強(qiáng)對(duì)水化熱溫升、溫差的控制；減小約束，提升混凝土結(jié)構(gòu)的工程性能，使其有效抵御各項(xiàng)不良因素的影響，避免裂縫的產(chǎn)生。

大面積混凝土施工中，散熱條件相對(duì)較好，雖然水泥的水化熱現(xiàn)象會(huì)對(duì)溫度應(yīng)力造成影響，但程度較為輕微，并非主要的控制對(duì)象。而在硬化階段，混凝土有收縮現(xiàn)象，受到約束作用后產(chǎn)生較強(qiáng)烈的收縮應(yīng)力，此時(shí)可能出現(xiàn)裂縫。為此，在施工中應(yīng)注重對(duì)配合比的優(yōu)化，必要時(shí)采用補(bǔ)償收縮混凝土。

4.4.3 施工工藝流程

大體積、大面積混凝土施工工藝流程，如圖2所示。

圖2 大體積、大面積混凝土施工工藝流程圖

根據(jù)施工要求挑選優(yōu)質(zhì)的原材料，應(yīng)用“雙摻法”優(yōu)化配比設(shè)計(jì)，在不影響混凝土性能的前提下，盡可能降低混凝土的水化熱作用。通常，混凝土的坍落度以12～14 cm為宜，還需具備泌水小、可泵性好等多重優(yōu)勢(shì)。

條件允許時(shí)，設(shè)置后澆帶，采用此方法減小混凝土的體積，抑制溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力，減小力的不良作用。夏季施工階段，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度相對(duì)較高，為此需降低原材料的入機(jī)溫度、采取噴水降溫措施，或是用其他控溫方法，保證混凝土入模溫度的合理性。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件，準(zhǔn)確把握二次振搗時(shí)機(jī)，經(jīng)過充分的振搗后，消除沉縮裂縫。密切關(guān)注混凝土的成型狀態(tài)，在初凝后、終凝前以壓抹的方法消除表面裂紋。大面積混凝土施工時(shí)，需要加大對(duì)收縮應(yīng)力的控制力度，擇機(jī)安排二次振搗，采用此方法消除裂縫，待混凝土初凝后，也需及時(shí)壓抹，以免混凝土的表面產(chǎn)生裂縫。[8]

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，混凝土是工程建設(shè)中的重要材料，于地鐵車站工程而言亦是如此。但地鐵車站施工環(huán)境復(fù)雜，主體結(jié)構(gòu)混凝土容易出現(xiàn)裂縫，需予以防控。具體至本文中，經(jīng)過分析后提出一些具體的裂縫控制方法，以期給同仁提供參考。