地铁车站施工混凝土裂缝控制

2021-11-23王蒙苏广宁

商品与质量 2021年16期

王蒙苏广宁

中铁九局集团有限公司大连分公司辽宁大连 116000

地铁的出现使我国道路拥挤的问题得到了很大程度的缓解，为我国基础建设的快速发展贡献力量。地铁车站施工由于水泥用量大，发热量高以及前期水化速率过快等因素，导致混凝土结构散热困难，很容易引起局部温差过大，当温差产生的拉应力超过混凝土的抗拉强度，会引发混凝土内部和表面裂缝的产生[1]。

1 工程概况

本研究以某市地铁二号线某标段车站为工程背景。该车站基坑进行侧墙的浇筑：侧墙的长宽高分别为19.8m×0.7m×6m。采用单侧支架对模板进行加固，模板长高分别为6m×1.8m。浇筑的侧墙，背部接触基坑的地下连续墙结构，底部接触的是钢筋混凝土的底板结构，同时侧墙的两个端头分别接触的是混凝土侧墙与木模板，导致通风性能不好而且散热性较差。

2 设计措施

地铁地下车站和线路区间在设计时通常采用单向板结构，容易产生横向裂缝，需要考虑提高结构纵向刚度，并通过应力释放和约束进行裂缝控制。对于单向板，应通过设计梁结构分段约束板结构合拢后的应力，增加底板的横向梁结构（如果受站内净空影响，改为设置暗梁）。一方面在单向板的基础上考虑了空间受力特征，加强了双向的刚度；另一方面在超长纵向单向板结构中，利用围护结构的约束抵御了结构合拢在跳季度降温后的结构开裂[2]。

3 细部构造及施工

①对接槽和对接板须配合使用，为了防止出现对接板无法顺利插入对接槽的情况，对接槽的宽度要比对接板的厚度宽1-1.5mm。在对接槽与对接板对接前，对接槽内塞有橡塑海绵，防止混凝土进入对接槽造成堵塞，对接时将橡胶海绵拿出即可。②阴块构件和阳块构件均采用T型钢。T型钢成型好，便于直接制作两种构件，且具有较好的防水、耐腐蚀性能，能够在地下环境中保存较长的时间。③地下连续墙连接缝需与内衬侧墙环向施工缝错开，方可保障该防水装置的防水效果。④在围护墙施工中，待围护墙钢筋笼绑扎完成之后，分别将2个阴块构件的阴块固定板焊接在第1幅围护墙钢筋笼和第2幅围护墙钢筋笼上，预留工字钢头连接所产生的地下连续墙连接缝位置，保证阴块构件焊接位置与连接缝相距一定距离，约为15-20cm。⑤将阴块构件朝内，分幅吊装地下连续墙钢筋笼，浇筑混凝土；将阳块构件固定在内衬侧墙钢筋笼上，注意调整阳块构件的位置，精确测量阴块构件间距，然后在内衬墙钢筋笼上控制相同间距安装阳块构件，保证阴块构件与阳块构件能够配合使用。

4 侧墙结构混凝土监测

①侧墙混凝土入模温度约20.5℃，实体结构自浇筑开始约1.5d后达到温峰，侧墙结构混凝土的中部中心、中部边、边中心部位最高温升值与模拟计算结果吻合。②侧墙混凝土中掺入HME抗裂剂。混凝土的变形与温度历程有关，在温升阶段的膨胀有助于存储膨胀预压应力，在开裂风险较高的温降阶段仍能有效补偿收缩变形有助于提高混凝土的抗裂性。为进一步说明问题，将该实体侧墙结构混凝土监测结果与钢筋约束条件下的构件混凝土试验结果进行比较。各部位测得的温升阶段膨胀变形和温降阶段收缩变形有所差异，尤其是温降阶段收缩变形，如中心部位混凝土单位温度收缩比构件试验时测试值降低了30%以上，这可能与实体结构体量更大、约束更强有关。总体而言，从实测结果来看，抗裂功能材料在实体结构中的抗裂效果更为显著，开裂风险可以有效降低[3]。

5 应力分布的测量与分析

在开始阶段，随着混凝土的浇筑高度增加，模板侧压力也随之增大。此时混凝土在振捣作用的影响下，可以看作是完全塑形流体，在重力的作用下，压力主要表现为混凝土的竖向沉降和横向膨胀。同时，由于模板的存在，阻止混凝土的横向膨胀，导致了模板侧压力的出现。在混凝土浇筑完成之后，模板侧压力开始降低。因为此时混凝土已不再是完全的塑性流体，水化产物的相互联结，制约了混凝土的流动性，同时混凝土自身开始产生收缩导致模板侧压力开始下降。在这之后，模板侧压力开始急剧增大，此时混凝土发生初凝，开始失去塑形流体状态，随着水泥水化放热产生的膨胀量大于混凝土自身收缩量，混凝土整体表现为体积的膨胀，导致模板所受到的力增大，模板侧压力数值增加。在15h之后，模板侧压力开始趋于稳定。

6 材料及要求

混凝土材料应注意以下方面：①优选原材料，采用低水化热水泥；②采用低收缩率和低绝热温升的混凝土配合比；③采取降温措施和运输隔热措施，降低预拌混凝土出槽温度和入模温度；4.控制混凝土的收缩率等抗裂指标。

7 混凝土抗裂技术措施

混凝土的温控防裂应从控制混凝土的水化升温、延缓降温速度减小混凝土收缩、提高混凝土的极限拉伸强度、改善约束条件和设计构造等方面考虑技术措施。主要包括：严控混凝土配合比，按设计强度、抗渗标号通过试验确定最佳配合比；在满足强度、密实性、耐久性、抗渗等级和泵送混凝土的和易性（即塌落度及其损失）要求的前提下，最大限度地控制混凝土的水泥用量，严格控制水胶比，选用低水化热水泥以及采用双掺技术（优质粉煤灰或磨细矿渣加上高效减水剂）；分层连续浇筑，加强保温、保湿养护，信息化监测混凝土温度，实时反馈指导养护和拆模。