天津地鐵1號(hào)線主體結(jié)構(gòu)混凝土裂縫控制措施

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摘要：本文論述了地鐵主體結(jié)構(gòu)混凝土裂縫產(chǎn)生的原因，并從工程設(shè)計(jì)、混凝土原材料選擇、配合比以及施工工藝等幾個(gè)方面，介紹了天津地鐵1號(hào)線工程在主體結(jié)構(gòu)混凝土裂縫的控制
　　1、概述
　　天津地鐵1號(hào)線全長26.2Km，北起劉園，南至雙林。該工程的試驗(yàn)段工程全長1.58Km，已于2000年10月正式開工，部分工程的主體結(jié)構(gòu)已經(jīng)竣工。由于天津市地下水位高，地鐵的主體結(jié)構(gòu)均位于含水層中，因此，天津地鐵的主體結(jié)構(gòu)將長期受到地下水的有害作用。如果沒有可靠的防水措施，地下水不僅可以滲入地鐵的主體結(jié)構(gòu)內(nèi)而直接影響地鐵主體結(jié)構(gòu)的正常使用，而且嚴(yán)重地危害到地下結(jié)構(gòu)物的壽命。為此，天津地鐵主體結(jié)構(gòu)采用了“結(jié)構(gòu)自防水為本，附加防水為輔”的防水方法，二者相結(jié)合，能夠達(dá)到“剛?cè)峤Y(jié)合，協(xié)調(diào)匹配，優(yōu)勢互補(bǔ)，標(biāo)本兼治”的防水目的，可有效解決地下結(jié)構(gòu)滲漏現(xiàn)象的發(fā)生。
　　所謂混凝土結(jié)構(gòu)自防水，主要是在混凝土中摻加外加劑，使混凝土致密不裂或把裂縫控制在一定范圍內(nèi)，達(dá)到不滲不漏的目的。因此，對防水混凝土不能只追求抗?jié)B等級(jí)，而不注意防止裂縫的產(chǎn)生。否則抗?jié)B等級(jí)雖高，裂縫嚴(yán)重時(shí)照樣滲水。
　　由此可見，地鐵工程防水的成敗，關(guān)鍵是控制地鐵主體結(jié)構(gòu)防水混凝土裂縫的產(chǎn)生。
　　2、混凝土裂縫產(chǎn)生的原因
　　為避免和減少裂縫，就必須分析防水混凝土產(chǎn)生裂縫的原因，然后在施工中采取相應(yīng)的控制措施。防水混凝土的裂縫通常有以下幾種：
　　2.1收縮裂縫
　　2.1.1失水收縮
　　①開始凝結(jié)的混凝土在強(qiáng)烈風(fēng)、陽光直射或濕度下降的影響下，外露表面的水分迅速蒸發(fā)，產(chǎn)生收縮應(yīng)力，最后導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生。這種裂縫一般是不規(guī)則的表面龜裂。
　?、谝涯Y(jié)的防水混凝土由于養(yǎng)護(hù)不及時(shí)，早期失水，會(huì)產(chǎn)生干燥收縮裂縫。這種裂縫也是不規(guī)則的，而且易于貫通結(jié)構(gòu)而引起滲漏。
　　2.1.2水化收縮
　　①混凝土水泥水化反應(yīng)產(chǎn)生大量的熱量，使混凝土內(nèi)部溫度升高。到達(dá)一定程度后，混凝土中心溫度超過外界溫度時(shí)，混凝土就要向外界散熱，這是一個(gè)降溫的過程，此過程將使混凝土產(chǎn)生冷縮。
　?、诨炷了嗨磻?yīng)出現(xiàn)泌水和水分急劇蒸發(fā)現(xiàn)象引起收縮。
　?、鬯嗨^程生成新的水化產(chǎn)物，以及水泥水化物Ca（OH）2吸收空氣中的CO2而引起的收縮現(xiàn)象。
　　2.2移動(dòng)裂縫模板強(qiáng)度或剛度不夠，尚未凝固的混凝土在自重和振搗器作用下，很容易因變形而引起裂縫。此外，木模板吸水、漏水、漏漿，也容易使混凝土產(chǎn)生裂縫。
　　2.3結(jié)構(gòu)裂縫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)考慮不周，如鋼筋用量不足、配筋錯(cuò)誤、地基不均勻下沉、超荷載、過度振動(dòng)（如地震）等，都會(huì)使混凝土拉應(yīng)力過大而產(chǎn)生裂縫。
　　總之，引起混凝土裂縫的原因是非常復(fù)雜的。但總體上講，裂縫主要可分為受力裂縫和其他因素如收縮、溫度、不均勻沉陷等引起的裂縫。工程實(shí)踐中結(jié)構(gòu)物由變形引起的裂縫幾乎占80％以上，而其中混凝土收縮又是占主要的。屬于由外力引起的裂縫約占20％左右，這類裂縫在設(shè)計(jì)上是可以避免和控制的。
　　3、防水混凝土裂縫控制措施
　　地鐵主體結(jié)構(gòu)裂縫是不可避免的，但其有害程度是可以控制的。地鐵主體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫現(xiàn)象與設(shè)計(jì)、原材料的選擇、混凝土配合比和施工工藝等方面密切相關(guān)，尤其是原材料的品質(zhì)、混凝土配合比和施工工藝影響較大。在地鐵工程建設(shè)中，為防止防水混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生，就必須從防水混凝土裂縫產(chǎn)生的原因入手，著重加強(qiáng)以下幾個(gè)方面控制。
　　3.1精心進(jìn)行防水混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
　　防水混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一般都要進(jìn)行裂縫開展的驗(yàn)算。即使如此，也很難保證防水混凝土在干縮應(yīng)力、荷載和溫度變化的影響下不產(chǎn)生收縮裂縫。設(shè)計(jì)過程中應(yīng)盡量保持構(gòu)件截面均勻，避免截面突變出現(xiàn)尖角、棱角，以減小混凝土收縮應(yīng)力和荷載應(yīng)力的集中。通過裂縫寬度驗(yàn)算調(diào)整主筋配筋量，把裂縫最大寬度控制在迎水面不大于0.2mm，背水面不大于0.3mm.結(jié)構(gòu)配筋應(yīng)加強(qiáng)縱向分布鋼筋，其配筋應(yīng)按細(xì)而密的原則配置，鋼筋間距宜控制在150mm以內(nèi)，必要時(shí)可加設(shè)擴(kuò)張金屬網(wǎng)，以提高混凝土的極限拉應(yīng)變，控制混凝土的收縮裂縫。天津地鐵試驗(yàn)段工程洪湖里車站，主體結(jié)構(gòu)側(cè)墻與頂板原設(shè)計(jì)配筋采用Φ18mm@200mm，配筋率為0.36%.施工中為提高主體結(jié)構(gòu)抗裂性，將原設(shè)計(jì)配筋改為Φ16mm@150mm，配筋率為0.38%。另外，為平衡結(jié)構(gòu)收縮應(yīng)力，在側(cè)墻中部1m的范圍內(nèi)和頂板中部3m范圍內(nèi)，將水平構(gòu)造筋間距調(diào)為100mm.此外，設(shè)計(jì)中還應(yīng)對施工段長度的劃分提出指導(dǎo)性意見，適當(dāng)縮短施工縫間距，分段長度宜控制在12m以內(nèi)。