浅谈某地铁车站侧墙裂缝成因分析及防治

李小刚, 刁天祥

(中铁隆工程集团有限公司, 四川成都 610000)

[定稿日期]2017-09-07

裂缝是指固体材料的某种不连续现象。结构物裂缝可能引起渗漏，引起持久强度的降低，如保护层脱落、钢筋腐蚀、混凝土碳化加快等现象。但是关于混凝土的研究和大量工程实践证明，结构物裂缝是不可避免的，摈弃付出巨大经济代价而过严地控制建筑物抗裂指标，将其有害程度控制在允许范围内是科学的做法。

1 工程概述

某地铁车站，总长440.7 m，为地下双层侧式站台车站，结构类型为箱型框架结构。标准段外包宽度25.8 m，结构底板埋深18～20 m，顶板埋深3.5～11 m，典型标准断面为地下两层三柱四跨结构，结构侧墙厚度700～1 100 mm。结构设计使用年限100 a，主体混凝土有专项耐久性设计。地质自上而下依次为杂填土、素填土、粉质黏土、粉砂质泥岩及泥质粉砂岩。地下水主要分为三种类型：上层滞水、孔隙性潜水、基岩裂隙水，基坑渗水主要为地面补给和层间水(图1)。

车站主体结构施工顺序见图2。

图1 典型地质及断面

图2 车站主体结构施工工艺流程

负一和负二层侧墙采用工厂制作三角形大模板，支撑系统为型钢组合桁架结构，面板为18 mm厚胶合板，底部设行走轮(图3)。

2 侧墙裂缝情况排查

经排查统计，该车站共发现侧墙裂缝(纹)共17条，全部分布在负二层，裂缝大致呈竖向但不规则，长度3～6 m不等，属于“线渗”，部分裂缝在底部约1 m位置有渗水或碳酸钙白浆渗出，部分裂缝情况统计见表1。

3 混凝土配合比

SD商品混凝土站和HH商品混凝土站分别经第三方验证过的施工配合比见表2、表3。

(a) 侧墙模板支架示意

(b) 侧墙模板实物

裂缝部位里程裂缝现象浇筑日期拆模日期商品混凝土供应站该段长度/m浇筑当日气温/℃渗水现象N12负二层北侧侧墙ZSK0+278从下延伸至上，约3m2014．1．42014．1．9HH站18．515-20无渗水N12负二层南侧侧墙ZSK0+262从下延伸至上贯通，约5-6m2014．1．42014．1．9HH站18．515-20下部有渗水N12负二层南侧侧墙ZSK0+267从下延伸至上，约4m2014．1．42014．1．9HH站18．515-22无渗水N13负二层南侧侧墙ZSK0+297从下延伸至上，约5m2013．12．222013．12．29SD站24．511-16无渗水ZSK0+283从下延伸至上，约5m2013．12．222013．12．29SD站24．511-16下部有渗水ZSK0+287从下延伸至上贯通，约5-6m2013．12．222013．12．29SD站24．511-16下部有渗水N13负二层北侧侧墙YSK0+299从下延伸至上，约4．5m2013．12．222013．12．29SD站24．511-16无渗水YSK0+293从下延伸至上，约3m2013．12．222013．12．29SD站24．511-16无渗水

表2 SD站主体结构侧墙C35P8混凝土配合比 kg

表3 HH站主体结构侧墙C35P8混凝土配合比 kg

4 裂缝原因分析

混凝土裂缝产生原因根据不同的施工条件各异，成因也比较复杂。对该项目而言，通过查看现场情况和施工记录，分析裂缝产生的原因主要有以下几点：

(1) 过高的水化热引起开裂。对经过专项设计并经第三方验证过的耐久性混凝土，通过对早期强度的统计显示，平均3 d强度就达到了设计强度的70 %，5 d强度达到了设计强度的90 %，7 d已经达到了设计强度的110 %。经过有关测温记录统计，混凝土中部(400 mm深处)温度达到75 ℃，表面温度58 ℃，而大气温度为24.6 ℃，混凝土内部水化热产生温度过高，混凝土内部与表面、表面与外界温差远超过设计规定的15 ℃，是产生裂缝的最主要原因。

(2) 约束变形引起开裂。通过对地上结构和地下结构裂缝情况比较，地下结构裂缝表现尤为活跃，主要原因为地下结构由于侧墙是在底板完成后施工，底板和侧墙的变形受到基坑两侧围护桩(或地下连续墙)的约束，变形只能向基坑内侧进行，由此也会导致侧墙靠基坑净空侧产生裂缝。

(3) 砂石含泥量超标引起混凝土自身开裂。根据对商品混凝土站的砂石含泥量抽检情况来看，多次超过设计规定的不大于2 %的要求。

(4) 养护不到位引起混凝土表面开裂。侧墙养护不到位，混凝土表面易干缩产生裂缝。

5 裂缝处理与防治措施建议

裂缝的防治是个系统性工程，周期较长，一个工程实体如果出现裂缝，需要对裂缝的长度、宽度、深度和渗漏水情况进行周期性观察并建立档案台账，作为的竣工验收资料之一存档，便于对一些继续发展的裂缝开展持久处理措施。一般来说，裂缝的处理需要等基坑变形稳定、结构集水坑封闭、结构受外力变化稳定后进行。

5.1 裂缝处理

针对不同程度的裂缝，处理方法也不可一概而论，具体来说为以下几点：

(1) 对于宽度不大于0.2 mm的不贯穿裂缝，不影响结构受力，只对表面进行处理，防止水汽进入混凝土内对结构钢筋产生锈蚀，处理方法为在裂缝表面分次涂刷水泥净浆，水泥净浆浓度由低到高逐次涂刷，以使缝内充满水泥浆。

(2) 对于宽度大于0.2 mm的不贯穿裂缝以及不渗水裂缝，先采用高压空气带水对缝内进行清洗，烘干缝隙内，注亲水性环氧树脂对结构裂缝位置进行封闭和补强处理。

(3) 对于宽度大于0.2 mm的贯穿裂缝，往往会从缝隙内留出白色的碳酸钙化合物，对这种裂缝不宜使用聚氨酯等耐久性差的材料进行堵漏，宜采用比表面积为9 000 cm2/g的研磨水泥(超细水泥)进行灌浆堵漏，或使用亲水性环氧树脂进行补强处理。

5.2 防止出现裂缝的措施

(1) 在满足设计要求的前提下调整配合比并经验证通过：①尽量选用低水化热水泥，减小混凝土浇筑后水泥在水化过程中产生热量过大，引起内外温差过大产生开裂。②添加适量的减水剂和缓凝剂，减少水泥用量。

(2) 加强混凝土浇筑振捣后的温度测量，采取保温措施(如覆盖塑料薄膜、适当延迟拆模时间等)，按设计要求控制混凝土内外温差；加强混凝土的保湿、养护措施。

(3) 加强对混凝土原材料的质量控制和现场混凝土的质量检测。

6 结束语

通过对该工程侧墙裂缝的分析和采取防治处理措施后，对于宽度不大于0.2 mm的裂缝，在裂缝底部渗出碳酸钙体一段时间后封闭了裂缝，渗漏减缓，最后全部自封和自愈了，对结构表面进行装修处理即可。对其他裂缝灌注超细水泥后，裂缝基本不再发展，也不再发生渗漏。

地铁作为百年工程，对土建钢筋混凝土结构的耐久性要求也较高，而在土建施工阶段，结构裂缝虽然是一种极其常见的质量通病，形成原因也比较复杂，但是如果在施工过程中对可能会造成结构产生裂缝的各种因素加以防范，裂缝出现的频次和对混凝土质量的危害是可以大大减轻的。

[1] 王铁梦. 工程结构裂缝控制[M]. 北京: 中国建筑工业出版社，1997.

[2] 刘虎. 超细水泥灌浆技术在处理混凝土渗水裂缝中的应用[J]. 海河水利, 2007(2).