劉 志 波

(中鐵十四局集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 250000)

1 概述

控制裂縫的發(fā)展是滿足地鐵車站的使用性和耐久性以及較高防水性的要求的關(guān)鍵，尤其在南方多雨和地下水位較高的地區(qū)。據(jù)寧波軌道交通部分已建成的地鐵站車調(diào)查發(fā)現(xiàn)：滲水、混凝土結(jié)構(gòu)裂縫給地鐵車站的運(yùn)行以及維護(hù)帶來了較大的難題。因此，對(duì)地鐵車站混凝土結(jié)構(gòu)裂縫原因進(jìn)行分析和總結(jié)，提出針對(duì)性的防治措施，是非常重要的。本文依托寧波地鐵四號(hào)線麗江站，對(duì)混凝土裂縫從工藝以及材料兩方面進(jìn)行研究，可為今后類似的工程提供參考。

2 工程概況

麗江路站位于寧波市軌道交通4號(hào)線土建工程的第9站。車站為地下2層島式站臺(tái)，車站采用明挖順作法施工，車站基坑長468 m，標(biāo)準(zhǔn)段基坑寬21.4 m，車站標(biāo)準(zhǔn)段開挖深度17.7 m～18.9 m。麗江路站B-1基坑長80 m，側(cè)墻厚度均為700 mm，底板厚度800 mm，中板厚度400 mm，頂板厚度900 mm。

3 裂縫產(chǎn)生原因及控制措施

3.1 裂縫產(chǎn)生原因

分析前期的調(diào)研結(jié)果表明，寧波已完工車站裂縫的原因主要分為：支架過早拆除、側(cè)墻與板收縮不一致、基坑上浮壓力及底板對(duì)側(cè)墻的外約束作用幾個(gè)方面。

3.2 裂縫的控制措施

根據(jù)裂縫產(chǎn)生的主要原因，具體從以下四方面分階段采取控制措施。

3.2.1施工準(zhǔn)備階段質(zhì)量控制

材料與配合比：

在保證混凝土強(qiáng)度及耐久性的前提下，采用低水化熱的水泥，在混凝土中雙摻礦粉、粉煤灰減少水泥用量；采用骨料堆場加遮陽棚，以降低骨料溫度，嚴(yán)格控制骨料的針片狀含量，優(yōu)化骨料級(jí)配，以減少水泥用量，降低水化熱，同時(shí)應(yīng)控制砂、石材料的含水率，嚴(yán)格控制含泥量；在混凝土中適當(dāng)?shù)膿饺刖從透咝p水劑來降低水泥用量和減少水灰比，以此降低混凝土溫升和減小收縮變形。

麗江路站大體積混凝土試驗(yàn)段澆筑時(shí)的配合比由經(jīng)多次試驗(yàn)后提出，確定配合比如表1所示。

3.2.2混凝土澆筑過程中質(zhì)量控制

1)混凝土布料。

混凝土澆筑方法采用全面分層法；構(gòu)件截面面積較大，設(shè)備供應(yīng)緊張時(shí)采用斜面分層法；下料高度必須小于2.0 m，布料厚度必須小于50 cm，一般大體積混凝土施工時(shí)，建議控制在30 cm，更有利于初期混凝土的散熱；邊下料邊振搗，上層混凝土澆筑要在下層混凝土初凝前進(jìn)行，不允許出現(xiàn)冷縫。

2)混凝土振搗與壓面。

大體積混凝土施工時(shí)，振搗是關(guān)鍵。既不能過振，也不能漏振。振搗棒插入混凝土中要“快插慢拔”，插入的垂直度應(yīng)滿足振搗要求，振動(dòng)時(shí)間宜控制在20 s～30 s，振動(dòng)結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求后停止振動(dòng)。為了振搗均勻，振搗棒應(yīng)在振搗過程中略微上下抽動(dòng)。兩個(gè)振點(diǎn)間的距離應(yīng)為振搗棒振動(dòng)有效半徑的1.5倍。對(duì)于模板邊緣的混凝土，建議采用φ25的小振搗棒在模板與鋼筋之間進(jìn)行振搗，將模板邊緣的氣泡趕盡。

為防止混凝土表面產(chǎn)生沉降裂縫和風(fēng)干裂縫，在混凝土初凝前應(yīng)對(duì)已經(jīng)澆筑好的混凝土進(jìn)行抹壓。對(duì)于大體積混凝土的澆筑，如發(fā)現(xiàn)裂縫應(yīng)及時(shí)進(jìn)行二次抹壓。

3.2.3混凝土養(yǎng)護(hù)階段質(zhì)量控制

大體積混凝土澆筑完畢后，安排專人負(fù)責(zé)混凝土的養(yǎng)護(hù)工作。本工程大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)采用的是2層土工布和塑料薄膜組合的養(yǎng)護(hù)工藝。此工藝可有效減少養(yǎng)護(hù)水的蒸發(fā)，并且還可以對(duì)混凝土起到保溫的效果。在養(yǎng)護(hù)過程中如發(fā)現(xiàn)混凝土表面出現(xiàn)干縮吸水裂紋或表面泛白等情況時(shí)，應(yīng)立即適量灑水并仔細(xì)加以遮蓋養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)階段對(duì)大體積混凝土內(nèi)外溫差以及降溫速率進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)測，要對(duì)降溫階段的混凝土進(jìn)行及時(shí)的保溫處理，混凝土的降溫梯度應(yīng)控制在2 ℃/d。

3.2.4混凝土溫度、應(yīng)變監(jiān)測

1)監(jiān)測儀器。

葛南實(shí)業(yè)MCU-32型應(yīng)變測試器；四川葛蘭VWS-15M型振弦式大彈模應(yīng)變計(jì)；葛蘭實(shí)業(yè)RT-1型電阻式溫度探頭；四川葛蘭儀器有限公司YSPT型水工觀測電纜；濟(jì)南環(huán)宇通科技有限公司TR32型自動(dòng)巡檢溫度監(jiān)控設(shè)備；濟(jì)南環(huán)宇通科技有限公司單點(diǎn)式電子測溫儀。

2)溫度測點(diǎn)布置材料，見表2。

3)應(yīng)變測點(diǎn)布置材料。

底板、中板、頂板應(yīng)變測點(diǎn)均布設(shè)在板中心處。-2層側(cè)墻在離底板5 cm～10 cm，-1層側(cè)墻在離中板5 cm～10 cm及側(cè)墻中心處布設(shè)應(yīng)變測點(diǎn)，見表3。

表2 溫控耗材用量表

表3 應(yīng)變耗材用量表

4)測點(diǎn)埋設(shè)。

麗江路站大體積混凝土在鋼筋綁扎后，模板安裝前布設(shè)好溫度、應(yīng)變監(jiān)測點(diǎn)，及時(shí)記錄監(jiān)測數(shù)據(jù)，全面掌握混凝土溫度、應(yīng)力變化情況。布置測點(diǎn)的原則：容易散失熱量部位、絕熱溫升最大和產(chǎn)生收縮應(yīng)力最大的地方、受環(huán)境溫度影響大、溫度變化大；應(yīng)變點(diǎn)應(yīng)選擇在內(nèi)部約束最大、外部約束最大的地方。測點(diǎn)埋設(shè)：應(yīng)按埋點(diǎn)位置圖基本準(zhǔn)確埋設(shè)，上下測溫點(diǎn)均位于距混凝土表面5 cm～10 cm處，中間測點(diǎn)位于混凝土底板厚度的中心處；底板、中板、頂板應(yīng)變點(diǎn)埋設(shè)于中心內(nèi)約束最大的地方，側(cè)墻應(yīng)變點(diǎn)埋設(shè)于側(cè)墻中心內(nèi)約束最大及離板5 cm～10 cm外約束最大的地方。測點(diǎn)的埋設(shè)方法：按照測點(diǎn)的平面布置圖，在鋼筋綁扎工作完成后將監(jiān)測點(diǎn)埋設(shè)在規(guī)定的位置，在埋設(shè)監(jiān)測點(diǎn)的地方設(shè)置標(biāo)識(shí)牌，防止施工中對(duì)監(jiān)測點(diǎn)的破壞。

5)監(jiān)測與報(bào)告。

混凝土溫度監(jiān)測時(shí)間宜大于14 d，必要時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況延長監(jiān)測時(shí)間，從測溫頭埋入混凝土中時(shí)開始監(jiān)測；應(yīng)變監(jiān)測從混凝土澆筑完畢后開始監(jiān)測，監(jiān)測時(shí)間原則上不少于60 d。監(jiān)測頻率要求：混凝土澆筑過程中以及澆筑完成后至水化熱升溫階段，每2 h測量一次溫度，必要時(shí)可將監(jiān)測時(shí)間縮短至1 h；在第一周的降溫階段每4 h監(jiān)測一次，其余可按照溫度變化的典型階段每天測量2次～4次。最終測量時(shí)間由溫度場和應(yīng)力場的仿真計(jì)算時(shí)間與監(jiān)測結(jié)果對(duì)比分析來確定。

監(jiān)測人員，每次測試完畢發(fā)現(xiàn)異常情況應(yīng)立即向有關(guān)方面(業(yè)主、監(jiān)理、施工單位)報(bào)告，根據(jù)測溫結(jié)果制定出應(yīng)急措施；無異常情況時(shí)應(yīng)每天至少報(bào)告一次，著重報(bào)告混凝土降溫的最大速度、中心和表面、表面和環(huán)境溫度之間的最大溫差。

4 地鐵車站混凝土裂縫控制試驗(yàn)

將B-1主體結(jié)構(gòu)分為5段施工，每段長度控制在15 m～16.4 m左右。

4.1 工藝措施應(yīng)用效果試驗(yàn)

溫度與應(yīng)變測點(diǎn)埋設(shè)：其中第1段、第3段、第5段底板進(jìn)行溫度和應(yīng)力監(jiān)測，-2層1段～4段側(cè)墻均布設(shè)溫度和應(yīng)力監(jiān)測元件，-1層第2段布設(shè)了溫度和應(yīng)力監(jiān)測元件，-1層第4段布設(shè)了溫度監(jiān)測元件。

監(jiān)測頻率：溫度測點(diǎn)1 d～14 d內(nèi)自動(dòng)監(jiān)測，1次/h；應(yīng)力測點(diǎn)1 d～3 d內(nèi)：3次/d，3 d～28 d:1次/d～2次/d，28 d～90 d:1次/周，90 d～360 d:每月1次。

底板混凝土抗壓強(qiáng)度見表4。

底板混凝土溫控監(jiān)測數(shù)據(jù)匯總表見表5。

表4 底板混凝土抗壓強(qiáng)度

表5 底板混凝土溫控監(jiān)測數(shù)據(jù)匯總表

由圖1可以看出，從混凝土凝結(jié)硬化后到混凝土溫峰出現(xiàn)這一階段，混凝土基本處于膨脹階段，隨著混凝土不斷降溫，其體積不斷收縮，前期應(yīng)變增加較快，總的收縮應(yīng)變不斷增大，28 d齡期后累計(jì)收縮應(yīng)變值趨于平緩。

側(cè)墻混凝土溫控監(jiān)測數(shù)據(jù)匯總表見表6。

表6 側(cè)墻混凝土溫控監(jiān)測數(shù)據(jù)匯總表

-2層側(cè)墻應(yīng)變監(jiān)測情況匯總表見表7。

表7 -2層側(cè)墻應(yīng)變監(jiān)測情況匯總表

由圖2可以看出，混凝土中摻入抗裂劑后，截止至35 d齡期混凝土仍處于膨脹階段。混凝土達(dá)到溫峰后，混凝土因溫降、塑性、干燥收縮其體積不斷減小，但在抗裂劑的補(bǔ)償作用下，混凝土體積仍在膨脹，隨著抗裂劑的不斷消耗，其補(bǔ)償能力不斷減弱，使得混凝土的總膨脹值在第7天～第11天后不斷減小，對(duì)比未摻抗裂劑底板混凝土的收縮值(約為負(fù)萬分之1.83)，28 d抗裂劑的總膨脹值約為萬分之2.27。

表8 各部位溫度特征值

4.2 保溫材料措施應(yīng)用效果試驗(yàn)

采用專用保溫布養(yǎng)護(hù)的-2層第1段側(cè)墻、-2層第3段側(cè)墻與采用組合木模板養(yǎng)護(hù)至3 d齡期拆模的-2層第2段，第4段側(cè)墻的最高溫度、最大內(nèi)表溫差、最大表面與環(huán)境溫差、最大降溫速率如表8所示，降溫趨勢如圖3所示。

5 結(jié)語

1)以麗江路站為例，通過地鐵車站混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制成功研究，大大減少了地鐵車站混凝土結(jié)構(gòu)過多產(chǎn)生有害裂縫的技術(shù)難題，為保證大體積混凝土不開裂或減少其裂縫的產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)建設(shè)一流地鐵工程的目標(biāo)打下良好基礎(chǔ)。

2)通過地鐵車站混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制成功研究得知，工藝的提高以及新型材料的推廣使用在一定程度上推進(jìn)了工程質(zhì)量提升，也為同類地鐵車站混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制借鑒經(jīng)驗(yàn)。