地道侧墙混凝土裂缝防治方法

卢宝成

（天津港建设工程质量安全监督站，天津300461）

地道侧墙混凝土裂缝防治方法

卢宝成

（天津港建设工程质量安全监督站，天津300461）

混凝土裂缝的存在将降低混凝土结构的正常使用功能并增大结构的失效风险，因此裂缝控制是大体积混凝土施工质量的重要保证。地道侧墙混凝土施工由于各种原因导致裂缝产生进而影响工程质量。以新跃进路与八号路立交工程地道侧墙浇筑为例，通过加强原材料控制、优化混凝土配合比、选择抗裂剂、改善混凝土施工工艺等方面，在保证结构正常使用功能情况下使地道侧墙裂缝明显减少。

侧墙；裂缝；工艺；防治

1 工程概况

天津港新跃进路与八号路立交工程位于天津港北疆港区，主线总长2 020 m，其中地道结构长612 m。地道结构高度4.545～11.31 m，其中底板厚度0.95～1.35 m，顶部护栏高度1.15 m，扣除底板高度及顶部1.15 m护栏高度后，侧墙高度2.445～8.81 m，侧墙厚度0.9～1.2 m。进港三线地道涵结构混凝土为C50P12F200；其余地道结构均采用C40P8防腐抗冻抗渗（DF≥70%）混凝土，按照设计变形缝，地道最大段结构浇筑长度41 m，最小段浇筑长度10 m。地道施工顺序首先为地道底板施工浇筑侧墙至第2道支撑，其次施工侧墙至第1道支撑，最后为施工剩余侧墙（顶板）。

2 侧墙裂缝情况

一期主线根据地道支撑设置，在地道底板完成后，分1～2次浇筑，一次浇筑高度2.445～4.79 m。一期地道侧墙于2013年8月开始施工，侧墙拆模后，出现竖向裂缝，间距1.5 m左右一道。裂缝在拆模时就出现，背水面裂缝宽度在0.1～0.35 mm，部分裂缝为贯通。设计要求迎水面裂缝宽度应不大于0.2 mm，背水面裂缝宽度应不大于0.3 mm，不允许有贯穿性裂缝。

3 侧墙裂缝原因分析

侧墙下部有三轴搅拌桩（裙边、纵横向格栅及变形缝两侧加固）加固，且基底有1.2 m钻孔灌注抗浮桩，排除了沉降和受力造成混凝土开裂的可能，认为侧墙裂缝应是多种因素综合作用结果。

工程主体结构混凝土为高性能混凝土，要求防腐、抗冻、抗渗、抗裂。对原材料的质量要求

较高，配合比中掺合料和外加剂种类较多。原材料的质量特性、彼此间的相适应性和配合比等都有可能影响到混凝土裂缝的产生。混凝土自身的收缩变形，尤其是早期干缩变形，是形成混凝土裂缝的主要原因之一。混凝土自身升降温差和大气昼夜温差等引起的温度应力超过混凝土自身的抗拉强度，造成混凝土开裂。因深基坑施工作业的客观需要，侧墙与底板浇筑间隔时间较长，此时底板混凝土收缩变形基本完成，之后浇筑的侧墙混凝土的收缩变形被底板约束，产生应力集中，造成侧墙混凝土开裂，这也是形成混凝土裂缝的主要原因之一。最后混凝土的施工工艺的细部缺陷也可能造成混凝土出现裂缝，如混凝土的振捣、拆模时间、养生方法、降温和保温措施等。

4 裂缝防治措施

严格控制原材料的质量，不合格的材料不得使用[1-5]。粉煤灰指标必须满足II级以上；用级配良好的中粗砂，砂的细度模数不小于2.6，要求砂含泥量不大于1%（规范要求大体积混凝土中不大于3%）；采用以5～25 mm为主，适当加入20～40 mm的粗骨料掺配成连续级配，减少粉尘对混凝土危害，碎石含泥量不大于0.7%（规范要求不大于1%），严格控制针片状含量，不得使用粉料含量较大的混合料。由拌合站在施工前做综合试配，做到防腐、抗冻、抗渗、抗裂特性相互适配[6]。

4.1 混凝土膨胀剂使用

砂的细度模数由原来的2.5调整为不小于2.6，掺加UEA膨胀剂，掺量为36 kg，用水量不变，水胶比由0.38降至0.35（见表1）；严格控制混凝土坍落度（160±20）mm并尽可能小一些，降低混凝土干缩性，达到减少裂缝的目的。试验证明，侧墙掺加UEA膨胀剂后裂缝数量显著减少。

表1 膨胀剂使用效果对比表Table1 Using effect contrastofexpanding agent

为了有效预防和减少侧墙裂缝，2013年11月，在U5段侧墙混凝土浇筑过程中采用掺加不同型号的膨胀剂进行了对比试验（见表2），试验发现采用江苏苏博特HME（V）混凝土（温控、防渗）高效抗裂剂施工的西侧墙无明显裂缝。

U5西侧墙一次浇筑长度10 m，宽度1.2 m，一次浇筑高度5 m。浇筑过程中曾发生边侧模跑模现象（与其他段支撑一样），HME（V）抗裂剂属于温控性抗裂剂，主要特点之一是延迟、降低水泥的水化热峰值（见图1），另外当时室外气温较低，混凝土凝结时间较长（约30 h）加大了混凝土对模板、支撑的侧压力。根据这一经验，后期夏季、冬季施工过程中适当调整膨胀剂的掺量。

4.2 根据季节进行混凝土配合比的调整

4.2.1 夏季施工

2014年夏季，对2013年11月份施工U5配合比进行了适当调整。适当减少了胶凝材料掺量，膨胀剂继续采用江苏苏博特HME（V）高效抗裂剂，调整后的配合比水泥由原来的325 kg减少为280 kg；膨胀剂由原来的34 kg变为26 kg。骨料掺配成连续级配，适当加入20～40 mm的粗骨料；用级配良好的中粗砂，砂的细度模数由2.5调整为不小于2.6；掺加适量矿粉。水胶比由0.34调整为0.37，参数如表3所示。裂缝条数明显减少。

在此基础上进行了下穿八号路涵S2-3（24 m）、S2-4（24 m）、S3（20 m）三段侧墙施工，中隔墙厚

0.9 m，边侧墙厚度为1.2 m，侧墙一次浇筑最大高度4.79 m，采用喷淋养护配合专用养生膜（一布一膜）。拆模后侧墙裂缝间距约3 m一道，较原夏季施工1.5 m一道有明显改观，背水面裂缝宽度0.25 mm以下，无裂缝上下贯通。

表2 不同膨胀剂使用效果对比表Table2 Using effectcontrastofdifferentexpanding agents

4.2.2 冬季施工

砂的细度模数由原来的2.6调整为2.7；膨胀剂由夏季的26 kg变为20 kg，参数如表4所示。

图1 混凝土高效膨胀剂性能对比图Fig.1 Performance contrastofhigh efficient concrete expanding agents

表3 夏季施工混凝土配合比调整表Table3 Adjustmentsheet of concrete mix proportion in summer construction

表4 冬季施工混凝土配合比调整表Table4 Adjustment sheet of concrete mix proportion in winter construction

（1）采用冬施配合比，不搭暖棚施工

2014年11月23—28日，连续5 d日平均气温为5.7°C，2014年11月28日，气温8～2°C，浇筑F线KF0+467—KF0+492南侧侧墙，配合比按冬施配合比施工，采用自然养护，拆模后侧墙出现了每3 m左右一道裂缝，裂缝宽度0.05～0.15 mm，未形成上下贯通。

（2）冬施暖棚施工，养护4 d拆棚，拆模

2014年11月30日，气温第一天出现零度以下，2014年12月7日开始采用暖棚法进行FK0+ 467—FK0+492北侧墙混凝土冬施，暖棚采用活动支架进行搭设，在每段侧墙浇筑前完成搭设。棚内设2台22 kW热风机供热，并挂温度计。

浇筑4 d后拆棚，拆模时未发现裂缝。拆模第3 d发现墙中间出现细小裂缝，间距3 m左右，裂缝宽度0.05～0.15 mm，未形成上下贯通。

（3）冬施暖棚施工，养护7 d拆棚，拆模

FK0+442—FK0+467南侧墙于2014年12月7

日施工，FK0+417—FK0+442北侧墙于2014年12月10日施工，均采用暖棚法进行。测温情况与FK0+467—FK0+492北侧侧墙温度相符合。

裂缝情况：养护7 d后拆暖棚，拆模，拆模后发现墙中间出现细小裂缝，间距3 m左右，裂缝宽度0.05～0.15 mm，未形成上下贯通。

4.3 控制商品混凝土质量

施工时安排1名技术人员和1名试验人员驻守拌和站，确保混凝土配合比的准确性，检查控制原材料质量，检测砂石料的含水量，动态调整拌和用水，确保混凝土用水量不大于配合比中的用水量。适当增加拌和时间，全部材料投入后开始起算，不少于120 s，保证拌和均匀。拌和好的混凝土应连续供应，避免长时间放置。

夏季拌和站采用冰水进行拌和，控制混凝土的入模温度不大于28℃。冬季采用热水拌合，入模温度不低于5℃。

4.4 严格工艺控制

夏季混凝土浇筑选择在一天中气温较低时段进行，冬季选择一天气温较高时进行。控制侧墙钢筋混凝土保护层的厚度，避免因保护层厚度过厚而引起表层开裂。混凝土运输至现场后，浇筑前进行温度和坍落度的检测，混凝土坍落度大于18 cm的不准使用，进行清退。2014年夏季采用冰水拌合混凝土，现场实测入模温度在24～28℃，坍落度在16～18 cm。2014年冬季采用热水拌合混凝土，实测混凝土入模温度12℃左右。控制混凝土泵车出料口至浇筑面高度，不得超过2 m。严格分层浇筑和振捣，分层厚度不大于40 cm，使用不小于50 mm振捣棒顺次振捣，振捣间距不大于30 cm，不漏振和过振，确保混凝土振捣实。

夏季混凝土拆模后立即进行养护，采用喷淋养护配合专用养生膜（一布一膜），将养生膜粘贴或挤压在混凝土表面上，经试验单次加水能保湿12 h左右，能较好地防止养护时的干湿交替，避免人为养护不及时的现象，使混凝土始终处于潮湿状态，养护时间不少于7 d。

冬季采用保温棚养护，暖棚采用活动的可拆装钢支架，支架外采用定制的保温棉加塑料布包裹，棚内设2台22 kW热风机供热养护。保温棚在混凝土浇筑前搭设。保温时间4～5 d。

4.5 合理安排底板和侧墙的施工时间

底板施工完成后，只要不受支撑影响，就及时安排侧墙施工，缩短二者间隔时间，降低底板混凝土对侧墙混凝土收缩约束影响。2013年一期地道侧墙与底板浇筑时间间隔为20～68 d；2014年夏季施工侧墙与底板之间浇筑时间间隔在18～41 d；2014年冬季地板与侧墙浇筑时间间隔在8～16 d。

4.6 其它治理措施

延长混凝土拆模时间，2013年夏季，验证了2 d、3 d、5 d、7 d模板拆除时间，证明拆模时间对裂缝影响不大。2014冬季验证了暖棚、模板4 d、7 d拆除，证明拆模时间对裂缝影响不大。

现场采用竹胶板+PVC板做侧模模板进行所有侧墙施工，2013年夏季，试用了单独一层竹胶板进行侧墙施工，证明模板材质对裂缝影响不大。

5 结语

混凝土裂缝虽是大体积混凝土施工的质量通病，地道侧墙裂缝不同于地面以上构筑物裂缝，由于地道结构侧墙绝大多数在地下水位以下，一旦防水失效，会造成裂缝渗水，严重影响地道结构的耐久性。天津港新跃进路与八号路立交侧墙工程在施工中加强各种管控措施，分析裂缝成因，并对混凝土膨胀剂使用、不同季节施工配合比参数进行对比研究，管控商品混凝土质量、完善侧墙施工工艺，合理安排底板和侧墙施工时间，从而达到控制有害裂缝、降低无害裂缝的出现的目的，实现了设计要求。

[1]CCJ 2—2008，城市桥梁工程施工与质量验收规范[S]. CCJ 2—2008,Code for construction and quality acceptance of bridge works in city[S].

[2]DB 29-51—2003，城市桥梁工程质量检验标准[S]. DB 29-51—2003,Check standard for construction ofurban bridge engineering in Beijing[S].

[3]DB J 10405—2004，天津市市政工程施工技术规范（桥梁工程部分）[S]. DB J 10405—2004,Technical specification municipalengineering construction in Tianjin:Bridge engineering[S].

[4]GB 50010—2010，混凝土结构设计规范[S]. GB 50010—2010,Code fordesign ofconcrete structures[S].

[5]GB 50204—2002，混凝土结构工程施工质量验收规范[S]. GB 50204—2002,Code for acceptance ofconstructional quality of concrete structures[S].

[6]JGJ/T 55—2011，普通混凝土配合比设计规程[S]. JGJ/T 55—2011,Specification formix proportion design ofordinary concrete[S].

Concrete crack control methods of tunnel side wall

LU Bao-cheng
（Construction Project Quality&Safety Supervision Station of Tianjin Port,Tianjin 300461，China）

The cracks in concrete structures will reduce the normal function and increase the risk of failure,so control of concrete cracks is important to ensure the construction quality of mass concrete.Pouring tunnel side wall produced lots of cracks due to many reasons thereby affecting the quality of construction.This paper give an example oftunnel side wallpouring in Yuejin Road and the 8th Road interchange project,through strengthening the control of materials,optimization of concrete mix,choosing cracking agent,improving concrete construction technology,we have reduced the numbers of crack when pouring tunnelside wallunder guaranteeing the normalfunction ofthe structure.

side wall;crack;technology;control

U654；TU528.36

A

2095-7874（2015）12-0026-04

10.7640/zggwjs201512006

2015-08-18

卢宝成（1983—），男，天津市人，工程师，主要从事工程质量安全监督及管理工作。E-mail：lubaochengmail@sohu.com