地铁工程混凝土裂缝控制技术探析

2023-09-11魏阳

城市建设理论研究（电子版） 2023年22期

魏阳

中铁二十一局集团轨道交通工程有限公司山东济南 250000

城市的运行离不开交通建设。近年来，城市交通突飞猛进，地铁线路逐渐增多，逐渐在城市交通领域占据突出地位。地铁建设过程中难免会出现一些问题，特别是在项目开发过程中受各种因素影响可能出现的混凝土裂缝。在实际进行施工的过程中，需要对程序流程进行严格的控制，对监测标准进行制定，尽量减少混凝土裂缝对地铁施工质量的负面影响，确保地铁土建施工和地铁运营安全。

1 混凝土材料的性能

混凝土不是单一的材料，而是多种材料的混合物，具备一定的柔韧性和凝固性。由于混凝土本身具备一定的承受挤压的能力，因此将其应用到建筑物中能够更好地发挥其特性。当整体的挤压力超出了混凝土自身所承受的范围，就会出现裂缝。混凝土是有不同材料组成的混合物，其强度大多数情况很高，而建筑物的施工过程就是一个逐渐提升混凝土强度的过程。施工过程中应注意混凝土的最大应力值。一旦应力值超过其自身的峰值，就可能引起裂纹。同时，施工过程中的环境变化和温度变化也会妨碍混凝土的性能。混凝土的强度也会随着混合材料的比例而变化。由于混凝土本身属于是脆性、异质性的合成材料，其抗拉强度与常规材料之间进行对比没有特别大的优势，地铁施工中裂缝的发生难以控制。预防和控制裂缝的危害性，避免裂缝的发生，降低路段和地铁车站的防渗能力，尽可能保证地铁工程的正常施工和后续使用[1]。

2 裂缝带来的危害

从裂纹的位置和性质来看，裂纹主要包含以下的类型，如贯通裂纹、深裂纹以及表层裂纹。无论哪种类型，一旦出现裂缝，都可能对地铁的正常运营造成效果，同时也会对地铁站台和地铁路段的安全造成不利的隐患。以上三种裂缝均对地铁的安全运营造成危害，其中以贯通裂缝危害最大，主要是由于贯通裂缝不仅会造成混凝土结构变形，还可能引起混凝土结构的变化。结构的受力情况，使得结构性能的各个方面都受到效果。贯通裂缝的产生还可能造成结构中混凝土不能够实现对钢筋的保护工作，从而导致钢筋慢慢的出现腐蚀，加速结构变化。对于地铁建设来说，穿透性裂缝大多数情况是破坏力最大的裂缝，所以这种裂缝也是地铁建设过程中研究的重点。一般来说，造成贯通裂纹的因素很多。例如，结构表面的不平整可能造成应力集中处形成贯通裂纹。在施工过程中，应注意长构件或大跨度构件的应力集中处，尽可能避免贯穿裂缝。温度裂缝也是一种贯通裂缝，或者因为施工过程中混凝土的运送存在不及时，当新的混凝土达到现场时，旧混凝土一直是处于终凝的状态，从而会造成贯通裂缝的发生。贯通裂缝的发生并非上述单一条件所致，有些地铁施工过程可能同时满足上述多种条件，因此贯通裂缝的发生大多数情况是多因素的、深层次的。贯通裂纹结合裂纹的位置、浇注时的温度环境和外界约束而变化，因此研究贯通裂纹与各种环境因素的线性规律也是一个重要的方向。

3 现阶段地铁车站土建施工混凝土裂缝成因

3.1 工程设计及裂缝形成因素

考虑到地铁工程的实际情况和施工需要，地铁工程的混凝土结构设计存在一定的偏差。目前，许多施工单位设计的混凝土结构都大同小异。最为常见的问题是不容易考虑到施工现场的一些实际情况。混凝土浇筑中，形体内角、缺口外角等处没有标准合理的模板工艺；程序简化，施工粗糙；混凝土配筋计算不能准确合理，预埋管线位置规划不当，预埋管线经常重叠或集中在一处，从而致使混凝土厚度减弱；,工程质量不能在混凝土浇筑后一次性达标。

3.2 环境影响

外部环境因素不仅包含火灾、地震、剧烈碰撞等偶然的因素，同时还有高温、雨雪、潮湿等方面的自然因素。自然因素对混凝土开裂的影响是特别大的，混凝土开裂后，会快速失水。主要是因为在高温环境下，混凝土浇筑场地的内外温差也会导致发生失水过多。因此，需要高度重视混凝土的温度、湿度控制，并做好养护工作。低温浇筑混凝土时，室内外环境温差会慢慢的减小，拉应力会过度的进行集中，从而导致混凝土发生开裂[2]。

3.3 混凝土材料配比不当

在地铁工程建设中，高强混凝土的水灰比主要是控制在0.25～0.39相互间的值。对于普通混凝土，水灰比需要能够控制在0.5左右。另外，当使用的水泥材料为同一类型以及强度，混凝土的强度等级需要结合水灰比来确定。在地铁工程进行施工的过程中，为了更好的保障混凝土的流动性，更好的保障浇筑质量，对水灰比的需求非常大，但是，当水泥升温后，实际情况与预期之间是有很大差别的。剩余的水分很容易留在混凝土内部并产生相应的水泡。容易降低混凝土的荷载阻力，造成有效截面。周边有受力集中的可能，板材表面容易出现裂纹。

4 地铁土建施工混凝土裂缝防治措施

4.1 选材与不断增强

在混凝土施工的过程中，材料的选择与配比也会极大的影响实际应用效果。在地铁土建施工过程中，对具体建材要严格控制管理，按比例混合选用，确保施工过程符合国家标准，防止在混凝土施工过程中发生相应的问题。混凝土的材料主要由水泥、中砂、砾石和外加剂。其中水泥主要选用低中水化热低碱水泥PO42.5。同时，水泥中C3A的含量不应超过7%，这样才能更好地稳定发热量和升温速度。水泥的水化热需要能够控制在265kJ/kg。中砂一般是使用硬质低碱的中砂，含泥量需要能够将其控制在1%以下，细度模数2.5～3.2。这类低碱中砂能够更好的减少用水量，另外，可以控制水化反应，有助于对混凝土的温升以及收缩进行降低。混合料为可以使用优质的粉煤灰。主要是由于粉煤灰中的高活性物质有助于更好的吸收混凝土中的碱，防止发生碱骨料反应，造成非常大的裂缝，从而导致混凝土的初始强度增长比较慢。通过对高效抗裂防水剂进行添加，能够提升CSA补偿收缩和自张力，能够获得非常大的0.2～0.7MPa的自张力值，对混凝土的抗裂和抗渗性能进行提升。

4.2 合理化配比

材料配合比的科学性也会对地铁工程混凝土施工质量产生极大的影响。在混凝土质量进行管理的过程中，需要能够对浇筑地点、施工工艺、现场条件以及技术操作特点进行综合分析，从而能够实现对混凝土的科学配合比，做好对粗细骨料配比的试验工作。在使用微硅粉以及含量特别细的矿渣，原料砂石的质量一定要精准管理，可结合施工工艺和现场环境条件选择添加剂。为减少用水量，采取使用高增塑剂，混凝土采取使用泵送处理，冬季施工早期补水，夏季综合增施浓度变化，地下结构添加防水剂，有效改善混凝土物理性能其他特性：如流体变化特性、固化时间以及耐久性也需要进行调整，从而能够更好的适应建筑结构，使其能够符合相应的强度要求，避免混凝土强度发生开裂。在对配合比进行调整时，需要对混凝土强度所需材料的质量以及性能进行综合分析，对于不含砂石的石灰石粉进行使用，以保证所需材料的低元素含量和质量满足明确规定通用标准。当然，最好选择水化热低的水泥混凝土，以保证不实用。此外，在混凝土强度的均匀混合中，具备高吸水能力的石灰石粉能够在提升水泥混凝土吸水能力效率方面发挥重要作用，改善混凝土强度的快速收缩，根据现有的基础知识，提高混凝土强度强度。此外，为促进混凝土强度和贯入度的不断提高，一定要控制聚羧酸减水剂的用量。最后，专业配合比设计师一定要实地考察，可参考施工现场的混凝土浇筑工艺、工作等级、结构构件截面积等，合理选择混凝土强度和设计。制作混凝土混合物。参照现场砂石料采购质量，及时调整产品成本，有利于现场结构件的维修。参考影响现场设计和施工环境温度、海洋气候、施工工期等因素，对脱硫石膏或聚羧酸减水剂等聚羧酸减水剂的用量进行调整，从而能够让现场施工人员更好的进行浇筑，混凝土强度收缩一次性补偿技术比较、大体积混凝土等作业。

4.3 控制施工温度

控制施工环境的温度，能够防止混凝土强度在温度变化下发生变形，形成非常大的裂缝。在地铁工程进行施工的过程中，现场施工人员还需要做好现场施工的管理，尤其是提前15天检测项目施工现场的环境温度，可以更好的了解施工现场的具体情况。在炎热的天气，对混凝土进行浇筑时，需要做好对浇筑厚度的要求，从而能够让混凝土强度的水化热可以快速的散发，并控制浇筑动作的速度，使混凝土强度达到正常的初凝状态，降低裂纹形成的大概率。现场施工人员可在工程施工过程中布置红外测温管，做好工程施工过程中的实时自动温度控制。从红外测温管获取环境温度数据库数据后，应对其进行记录和核对。环境温度最好不要控制在25℃以内。在拆除的具体过程中，一定要严格控制混凝土强度的内部温度，防止内部温度的突然变化引起拉应力。浇筑设计施工完成后，若要做好大体积混凝土工程，应在上部覆盖一层泡沫塑料薄膜，以防止水分蒸发过多而逐渐形成大裂缝。

4.4 加强监督维护

施工企业在施工过程中要依据标准化流程和具体要求，对相关施工人员和技术人员的操作行为进行约束，同时还需要做好对施工监理人员的管理工作，可以对全程管理制度进行优化，防止发生预防和处理结构裂缝等情况，从而能够保障施工项目的顺利开展。施工过程中混凝土裂缝的防治是重中之重，对混凝土质量产生影响的因素非常多。在地铁土建进行施工的过程中，应采取相应措施控制施工质量和效率，充分保证混凝土施工强度。开工前应进行比较全方位、系统的分析，充分考虑施工期的各种要求和混凝土浇筑过程中涉及的各种因素，合理划分施工流程段的长度。20m，最大不超过25m。浇筑完成后，一定需要做好养护、保湿以及温度等方面的控制，避免因为人为失误造成混凝土裂缝的发生，充分避免混凝土裂缝对地铁施工的效果[3]。

4.5 做好定期巡检和实时管控

地铁土建工程施工过程中，应定期对竣工结构进行检查，主要检查混凝土裂缝的产生情况、位置、大小及其后的变化趋势。并按裂纹深度分为贯通裂纹、深裂纹和面裂纹。分析裂纹产生的原因，参照结合裂纹产生的原因和类型进行有针对性的处理。贯通裂缝和深裂缝妨碍结构质量，一定要小心处理。必要时可与设计单位协商或聘请专家。严禁擅自处理，表面裂纹危害较小。一般来说，早凝混凝土的内拉力较小，应当需要保证内外拉力一致。可借助延长拆模时间、延长养护时间、增强养护措施等措施加以改善，消除对工程质量造成额外多余的效果。

4.6 做好养护工作

钢筋混凝土结构浇筑完成后，应按既定方案进行大体积混凝土，尽可能延长钢筋混凝土结构产品的使用寿命。日常养护三个月后，应密切关注混凝土强度环境温度，积极采取有效措施控制内外温差，确保内外温差在允许范围内范围。絮凝沉积物的基本结构。在日常保养的具体过程中，如果是在冬天，要注意保温和补救措施，而在夏天，则需要重点检查和控制水量。通过一段时间的日常维护后，应检查钢筋混凝土结构的质量。定制模板只有在强度达到标准后才能拆除。不可过早拆除，以免影响钢筋混凝土结构的质量。

5 混凝土结构裂缝处理技术

5.1 修复技术

施工企业及时采取使用修复技术，可降低钢筋混凝土结构的裂缝处理难度，确保地铁建设工程的结构质量、稳定性以及安全性。大裂缝的大小和分布情况，结合地铁建设项目的基本结构特点和用途，合理选择可修复工艺。此外，还应积极引进先进技术，提高修复工作的效率和效果。目前，得以有效解决混凝土结构裂缝问题的修复技术是钢纤维混凝土技术，它能够借助新材料的优点，提升混凝土材料的性能，有效避免混凝土结构裂缝等问题。地铁工程的施工过程，从而提升施工企业的施工效率。地铁工程结构的水平和稳定性。

5.2 加固技术

加固技术比修补技术的操作困难相更大。这也需要施工企业在确保施工人员专业水平满足相应的标准后，需要对科学的结构加固方案进行制定，避免在实际施工过程中，发生结构裂缝，并能够及时处理。建筑公司在对混凝土结构进行裂缝加固时，能够借助加钢筋或浇注混凝土的方式来提高加固效果。科学的加固技术不仅有助于对混凝土结构的抗压能力进行提升，同时还有助于对混凝土结构的安全性能以及裂缝处理效果进行提升。对于现阶段的情况来看，施工企业在地铁施工中大多数情况采取使用粘钢板加固技术对裂缝进行加固，从而能够避免裂缝的发展，造成混凝土主体结构的稳定性破坏。该技术的主要原理是利用粘合钢板提升薄弱部位的牢固性。在准备阶段，施工单位一定要清理裂缝以确保钢板质量。

5.3 注浆技术

注浆技术混凝土施工技术更常用于处理严重的裂缝。与以上两种不同的加工工艺相比，混凝土施工工艺更为复杂，质量和性能也更高一些。具体操作时，现场施工人员应预先确定钢筋混凝土结构金属表面大裂缝的位置和大小，清理死角，然后能够对满足要求的混凝土强度混凝土进行浇筑。在前期进行准备的过程中，现场施工人员还应在混凝土施工中提高真空状态增压控制装置的使用，以降低操作难度。大裂缝中的混凝土施工凝固后，现场施工人员将修复基本结构金属表面。此外，混凝土注浆技术不仅能有效地解决基础结构的大裂缝，还有助于对钢筋混凝土结构渗水、水管渗漏等质量问题进行解决，延伸钢筋混凝土结构和主要结构工程的使用时间。