淺談某地鐵車(chē)站側(cè)墻裂縫成因分析及防治

李小剛, 刁天祥

(中鐵隆工程集團(tuán)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(qiáng)度的降低，如保護(hù)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(shí)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(jì)代價(jià)而過(guò)嚴(yán)地控制建筑物抗裂指標(biāo)，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(chē)站，總長(zhǎng)440.7 m，為地下雙層側(cè)式站臺(tái)車(chē)站，結(jié)構(gòu)類型為箱型框架結(jié)構(gòu)。標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(jì)使用年限100 a，主體混凝土有專項(xiàng)耐久性設(shè)計(jì)。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(bǔ)給和層間水(圖1)。

車(chē)站主體結(jié)構(gòu)施工順序見(jiàn)圖2。

圖1 典型地質(zhì)及斷面

圖2 車(chē)站主體結(jié)構(gòu)施工工藝流程

負(fù)一和負(fù)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(jì)，該車(chē)站共發(fā)現(xiàn)側(cè)墻裂縫(紋)共17條，全部分布在負(fù)二層，裂縫大致呈豎向但不規(guī)則，長(zhǎng)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(jì)見(jiàn)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(yàn)證過(guò)的施工配合比見(jiàn)表2、表3。

(a) 側(cè)墻模板支架示意

(b) 側(cè)墻模板實(shí)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(zhǎng)度/m澆筑當(dāng)日氣溫/℃滲水現(xiàn)象N12負(fù)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(wú)滲水N12負(fù)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(fù)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(wú)滲水N13負(fù)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(wú)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(fù)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(wú)滲水YSK0+293從下延伸至上，約3m2013．12．222013．12．29SD站24．511-16無(wú)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(duì)該項(xiàng)目而言，通過(guò)查看現(xiàn)場(chǎng)情況和施工記錄，分析裂縫產(chǎn)生的原因主要有以下幾點(diǎn)：

(1) 過(guò)高的水化熱引起開(kāi)裂。對(duì)經(jīng)過(guò)專項(xiàng)設(shè)計(jì)并經(jīng)第三方驗(yàn)證過(guò)的耐久性混凝土，通過(guò)對(duì)早期強(qiáng)度的統(tǒng)計(jì)顯示，平均3 d強(qiáng)度就達(dá)到了設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70 %，5 d強(qiáng)度達(dá)到了設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90 %，7 d已經(jīng)達(dá)到了設(shè)計(jì)強(qiáng)度的110 %。經(jīng)過(guò)有關(guān)測(cè)溫記錄統(tǒng)計(jì)，混凝土中部(400 mm深處)溫度達(dá)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(guò)高，混凝土內(nèi)部與表面、表面與外界溫差遠(yuǎn)超過(guò)設(shè)計(jì)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(kāi)裂。通過(guò)對(duì)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?yàn)榈叵陆Y(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(hù)樁(或地下連續(xù)墻)的約束，變形只能向基坑內(nèi)側(cè)進(jìn)行，由此也會(huì)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(biāo)引起混凝土自身開(kāi)裂。根據(jù)對(duì)商品混凝土站的砂石含泥量抽檢情況來(lái)看，多次超過(guò)設(shè)計(jì)規(guī)定的不大于2 %的要求。

(4) 養(yǎng)護(hù)不到位引起混凝土表面開(kāi)裂。側(cè)墻養(yǎng)護(hù)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(gè)系統(tǒng)性工程，周期較長(zhǎng)，一個(gè)工程實(shí)體如果出現(xiàn)裂縫，需要對(duì)裂縫的長(zhǎng)度、寬度、深度和滲漏水情況進(jìn)行周期性觀察并建立檔案臺(tái)賬，作為的竣工驗(yàn)收資料之一存檔，便于對(duì)一些繼續(xù)發(fā)展的裂縫開(kāi)展持久處理措施。一般來(lái)說(shuō)，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(jìn)行。

5.1 裂縫處理

針對(duì)不同程度的裂縫，處理方法也不可一概而論，具體來(lái)說(shuō)為以下幾點(diǎn)：

(1) 對(duì)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(duì)表面進(jìn)行處理，防止水汽進(jìn)入混凝土內(nèi)對(duì)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(duì)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(duì)縫內(nèi)進(jìn)行清洗，烘干縫隙內(nèi)，注親水性環(huán)氧樹(shù)脂對(duì)結(jié)構(gòu)裂縫位置進(jìn)行封閉和補(bǔ)強(qiáng)處理。

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

5.2 防止出現(xiàn)裂縫的措施

(1) 在滿足設(shè)計(jì)要求的前提下調(diào)整配合比并經(jīng)驗(yàn)證通過(guò)：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(guò)程中產(chǎn)生熱量過(guò)大，引起內(nèi)外溫差過(guò)大產(chǎn)生開(kāi)裂。②添加適量的減水劑和緩凝劑，減少水泥用量。

(2) 加強(qiáng)混凝土澆筑振搗后的溫度測(cè)量，采取保溫措施(如覆蓋塑料薄膜、適當(dāng)延遲拆模時(shí)間等)，按設(shè)計(jì)要求控制混凝土內(nèi)外溫差；加強(qiáng)混凝土的保濕、養(yǎng)護(hù)措施。

(3) 加強(qiáng)對(duì)混凝土原材料的質(zhì)量控制和現(xiàn)場(chǎng)混凝土的質(zhì)量檢測(cè)。

6 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)該工程側(cè)墻裂縫的分析和采取防治處理措施后，對(duì)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(shí)間后封閉了裂縫，滲漏減緩，最后全部自封和自愈了，對(duì)結(jié)構(gòu)表面進(jìn)行裝修處理即可。對(duì)其他裂縫灌注超細(xì)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(duì)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(jiàn)的質(zhì)量通病，形成原因也比較復(fù)雜，但是如果在施工過(guò)程中對(duì)可能會(huì)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(duì)混凝土質(zhì)量的危害是可以大大減輕的。

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

[2] 劉虎. 超細(xì)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).