地下铁道工程混凝土裂缝分析与控制.pdf

2012第1期(总第118期
江西建材
交通工程
地下铁道工程混凝土裂缝分析与控制
丑凯
上海建科工程咨询有限公司,上海市200032)
摘要:混凝土裂缝是一个普遍存在而又难以解决的工程实际问题,地下工程出于受到地质条件等众多因素影响而出现混凝土裂缝
现象更为突出。本文结合某地铁车站工程实际,重点分析了地下车站混凝土结构出现裂缝的原因,并提出了相应的预防和
控制揹施,对混凝土的应用和工程的质量都有实际意义。
关键词;地铁车站裂缝分析控制
随着我国城市轨道交通建设的蓬勃发展,越来越多的城市
表2裂缝宽度变化记录
开始新建城市地下轨道交通工程。由于各地区士层地质情况、观注
裂缝宽度(mm)
施工工艺和设计出发点不同,地下交通设施建成后,甚至在建
造过程中不同程度的出现了混凝土开裂和渗漏现象。因此,如
何保证地下交通设施建设完成后不直接影本身的使用功能,是
10.190.190.200.220.230.270.290.300.300.30
整个工程的难点与重点。
20.200.250.280,290.300.320.340.359.360.36
为了有效预防和控制混凝土开裂和渗漏,应通过分析混凝
30.180.200.220.230.230.240.250.260.270.27
土开裂和渗漏产生的原因,有针对性地进行预防和处理,并针40.210.250.310.320.350.370.400.430450.45
对渗漏的特点,采取切实可行的措施,才能取得较好的效果。50.200.230.260.300.32
0.340.340.340.34
本文正式基于这一目的,通过地铁车站建设过程中的具体事
例,为今后地铁车站建设提供必要的经验
2裂缝发展情况分析
1工程概况
2.1混凝土受温差影响产生裂缝
某地铁车站位于冲积平原区,地层主要由砂土、砾砂、圆砾
混凝土收温差彫响的因素包括混凝土内外温差、昼夜温
层组成,采用1000100m钻孔灌注桩作为车站围护结差、日照下混凝上阴阳面的温差等,尤其是处在季节变化阶段,
构;因为濒临某江河旁,受大气和江河的补给,地下土层具有
昼夜温差及空气湿度差别均较大,会增加表层混凝土与内部的
定的孔隙潜水和孔隙微承压水,因此采用8350060m的三温差梯度,从而出现不同程度的开裂。通过以往有关试验分析
轴搅拌桩作为车站止水帷幕。车站设计为地下二层的岛式站知?,预防混凝土的收缩裂缝最为现实亦最有效的手段是控
台车站,标准段内净宽1.7m,采用明挖顺作法施工,沿基坑竖制(降低)混凝土的温降幅度,采取技术措施降低温降应变和
向设置3道(端头井4道)支撑,第一道均为钢筋砼支撑,其余干缩应变的约束度。表3和图1分别为混凝土1~5结构段施
为钢管支撑,基坑开挖深度约为15.51~17-87m。其中,该地工情况和天气温度统计,从图表中我们可以看到,结构段3在
铁车站3轴-22轴长约161m,设计共划分为5个结构段,设4开始浇筑到最后拆模,平均日温差都在10度左右,此时混凝土
条诱导缝,具体详见表1。
直处于温降阶段,混凝土内部产生冷缩变形,但是由于此时
表1车站结构段划分
的混凝土的可塑性已大大减小,冷缩变形受到限制,混凝土内
结构段
长度(m)
备注
部势必产生拉应力,此时在混凝土中产生裂缝。
第(1)结构段
表31~5结构段混凝土施工情况
表中的结构
第(2)结构段
车站侧构段开始浇筑浇筑结東凝±拆除侧墙拆除顶板
段之间为诱
第(3)结构段
导缝的位置
时间
模板支架模板支架
间
方量(m3
第(4)结构段
时间
时间
第(5)结构段
700mm
17日14:30次日9:1
14日
次月5日
车站在分段浇筑拆模后发现墙体有裂缝现象,初期出现的
215日20:50次日12:30790
次月13日
裂缝很细,但并未出现湿渍或渗漏水;随着时间的发展,墙体裂
319日20:30次目10:30
日
次月17日
缝继续扩大,裂缝大部分为竖向断续裂鏠,甚至达到贯穿的情
23日5:45次日1:16
832
30日
次月21日
况,且部分裂鏠为两侧侧墙对称出现,墙体部分裂缝有出现渗
528日9:10次日2:30
681
次月5日次月26日
漏水的现象。本文在每个结构段选取一条裂缝进行观察分析,
在每条裂缝上粘贴石膏饼,连续观测10d,姴缝宽度变化记录2.2混凝土受周边地质水文条件的影响产生裂缝
如表2。
本工程侧墙出现裂缝时,主体结构尚在施工,整个结构体
187
万方数据
工实际,在浇筑过程中宜采用顶板和侧墙分开浇筑,并按顺序
浇筑。同时,混凝土施工需要力求浇筑均匀和振捣密实,必要
时采用二次振捣。混凝土浇筑成形之后,既要保持混凝土裸面
潮湿,防止水分外散;也要保持混凝土的温度变化适宜,从而减
少裂缝的发生。
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试'
3裂缝控制措施
3.1设计措施
合理留置车站施工缝。在钢筋混凝士结构设计规范
(GB50010-2002)中规定现浇钢筋混凝土墙伸缩缝的最大距
はな2る4う11さ51s
离为露天20m和30m(室内),所以对于地下交通设施中易出
现裂缝的情况,应采取技术措施控制,在诱导缝间设置若干条
图1当月温度变化统计
施工缝,对于距离较长的车站,施工缝间距宜控制在20m,能有
系尚未稳定,尤其是基坑内降水井未封井,坑外水位容易受周效控制混凝土结构的裂缝
边江河湖泊的影响发生变化,水文条件的变化可能使已浇筑完
重视混凝土中分布钢筋的配置。在结构鴕筋时最好采用
成的混凝土结构产生开裂。此外,本车站地处砂层,且采用钻小直径密布筋,不仅能提高结构抗拉强度,还能提高钢筋混凝
孔灌注粧作为围护结,主体结构侧墙采用整体浇筑,具有明土的极限拉伸变形值及分散收缩应力。
显的刚性,因此墙体受周边地层的影响,会产生不均匀的应力
适当减少混凝土配合比中水泥含量。为减少水泥凝固过
变化,导致混凝土内部差生拉应力,从而导致裂缝的产生。
程的水化热,可以采用掺加粉煤灰和蘑细矿粉取代部分水泥
2.3混凝土浇筑长度对裂缝产生影响
以减少水泥用量,同时在浇筑过程中采用相应技术措施进行降
由于混凝土侧墙的裂缝与其墙体长度有着密切的关系,对温,避免水化热高峰的集中出现,降低混凝凝土温庋峰偵,防止
于距离较长的车站,常见的方法是设置若干条施工缝和诱导内外温差过大而引起的混凝土裂缝。
缝。本车站3~22轴长度约为161m,共分为5个结构段,平均3.2施工措施
长度35m,局部浇筑长度达到40m,从表2中可知,车站分段长
在混凝土浇筑过程中,控制好振捣时问,避免出现混凝土
度越大,裂缝产生后发展的速度越快,分段长度为40m的侧振捣不密实不均匀而使混凝土强度不足;或过度振捣使砂浆上
墙,袈缝宽度达到0.45mm。因此,车站结构段的长度越长,它浮、粗骨料下沉,造成混凝土分层,不仅强度不均匀,而且上.层
本身所产生的温度、干缩变形的约柬力也越大,其裂缝产生的混凝士易发生收缩裂缝。在车站側墙混凝士浇