某地區(qū)地鐵車(chē)站裂縫原因分析與控制

張軍

摘 要：文章針對(duì)某地區(qū)地鐵車(chē)站裂縫進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的課題研究，分析其類(lèi)型與產(chǎn)生的原因，并對(duì)節(jié)段間的裂縫、溫度裂縫、施工冷縫及其它裂縫等幾類(lèi)裂縫從預(yù)防角度提出了相應(yīng)的控制措施，以期防止裂縫的發(fā)生。最終總結(jié)要保證車(chē)站的整體質(zhì)量和使用壽命，必須從根源出發(fā)，科學(xué)對(duì)待每一項(xiàng)工作，細(xì)處入手、規(guī)范施工才是解決問(wèn)題、控制問(wèn)題之道。

關(guān)鍵詞：地鐵車(chē)站；裂縫；原因分析；控制

中圖分類(lèi)號(hào)：U231.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）29-0154-02

混凝土工程裂縫既是個(gè)從來(lái)未曾間斷的、老的質(zhì)量通病，也是個(gè)頗受各方關(guān)注的技術(shù)課題，具有很重大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義。有關(guān)工程技術(shù)人員很少不曾遇到，有時(shí)甚至為此相當(dāng)困惑。對(duì)于地鐵車(chē)站來(lái)講，雖然施工技術(shù)已經(jīng)很成熟，但是仍然存在各種質(zhì)量缺陷，尤其是裂縫問(wèn)題，這也是從未避免的質(zhì)量通病，也受到各方的關(guān)注。但由于經(jīng)常發(fā)生，不論是管理方還是施工方都習(xí)以為常，并沒(méi)有真正引起重視或者足夠的重視，也就沒(méi)有花精力從根源上去解決，只一味的治標(biāo)不治本——對(duì)出現(xiàn)滲漏處的裂縫進(jìn)行封堵，花了不少錢(qián)不說(shuō)，混凝土感觀(guān)質(zhì)量較差。

所有的裂縫的發(fā)生及生成后如不加以控制，則會(huì)由窄變寬、由淺變深、由短變長(zhǎng)，從而進(jìn)一步引起各種變化，縮短結(jié)構(gòu)的使用壽命，甚者發(fā)生重特大安全事故。因此對(duì)裂縫的控制與處置尤為重要，且要及時(shí)進(jìn)行，否則將造成巨大的、可怕的、不可挽回的損失。這里筆者就中國(guó)西南地區(qū)某市在地鐵建設(shè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的車(chē)站裂縫進(jìn)行了分類(lèi)、分析，并提出了各類(lèi)裂縫的預(yù)防控制措施，以防止裂縫的發(fā)生、保證結(jié)構(gòu)使用壽命、減少經(jīng)濟(jì)損失，希望能給廣大的建設(shè)者提供參考。

1 混凝土裂縫成因分析

車(chē)站的裂縫分布，按具體位置則有：側(cè)墻裂縫、底板裂縫、中板裂縫、頂板裂縫；按走向有：縱向裂縫（包括斜向）、水平裂縫、豎向裂縫（立向）三種線(xiàn)型立體走向。為了便于論述，在此按照裂縫所處車(chē)站的分布位置進(jìn)行原因分析。

1.1 側(cè)墻裂縫

側(cè)墻裂縫有四種表現(xiàn)形式：豎向、水平、斜向、不規(guī)則。

①標(biāo)準(zhǔn)車(chē)站長(zhǎng)約180 m，一般按照20 m左右長(zhǎng)度進(jìn)行分段施工，兩段之間施工縫設(shè)置止水鋼板；由于施工縫接合面處理不當(dāng)，新舊混凝土之間結(jié)合不牢，造成混凝土自然收縮形成裂縫，雖然側(cè)墻有外包防水，墻內(nèi)有止水鋼板，但一旦前兩道防線(xiàn)失效則出現(xiàn)側(cè)墻滲漏水，這是其一；由于施工縫處理不當(dāng)，混凝土收縮引起裂縫原因；在設(shè)計(jì)有配線(xiàn)的車(chē)站，由于車(chē)站主體結(jié)構(gòu)長(zhǎng)，每段的徐變收縮變形產(chǎn)生拉應(yīng)力對(duì)每節(jié)段間的薄弱點(diǎn)——連接位置施工縫產(chǎn)生豎向裂縫。這種裂縫表現(xiàn)為筆直的豎向裂縫，混凝土的收縮徐變引起的裂縫，是其二。

②溫度裂縫，表現(xiàn)為豎向、斜向、不規(guī)則三類(lèi)。由于整個(gè)車(chē)站施工跨度時(shí)間長(zhǎng)，多數(shù)時(shí)候跨越整個(gè)夏季，而地下車(chē)站的特點(diǎn)決定了其多半部分結(jié)構(gòu)處于地表以下，頂板（在頂板形成前為中板）被暴露在外接收陽(yáng)光照射，形成板與下部空間之間可高達(dá)約25 ℃的溫差，同時(shí)車(chē)站結(jié)構(gòu)無(wú)伸縮變形釋放空間，同時(shí)混凝土變形受到鋼筋的約束，導(dǎo)致溫差裂縫，而且溫差越大或者反復(fù)則出現(xiàn)裂縫數(shù)量越多、越長(zhǎng)、越深、越寬，且分部均勻，除個(gè)別基本垂直外，多數(shù)都呈現(xiàn)為傾斜扇形狀發(fā)展。隨著車(chē)站結(jié)構(gòu)層離地面越近則出現(xiàn)裂縫的條數(shù)越多。這里還要補(bǔ)充的是，一種處于車(chē)站端頭擴(kuò)大段與標(biāo)準(zhǔn)段之間的斜向裂縫，因?yàn)槠渌幍奈恢脤儆谧兘孛嫣?，也是屬于?yīng)力集中點(diǎn)，因此該處受溫度應(yīng)力集中影響而發(fā)生斜向裂縫，不能單純地與前述原因混淆或合并。

③除了豎向和斜向而外還有第三種就是不規(guī)則的裂縫。由于個(gè)別單位施工工藝為三角支撐大模板工藝——即一層結(jié)構(gòu)的底板、中板、側(cè)墻按位置分三次澆筑成型；為了加快三角支撐大模板周轉(zhuǎn)速度，縮短工期，三角支撐大模板在混凝土達(dá)到滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)不損壞結(jié)構(gòu)棱角情況下即進(jìn)行拆除，混凝土強(qiáng)度一般在15～20 MPa之間，而此時(shí)混凝土內(nèi)水泥水化熱高，拆除模板后形成內(nèi)外溫差，同時(shí)混凝土表面水分隨著周邊環(huán)境條件的變化而蒸發(fā)，導(dǎo)致混凝土既受到溫差影響又因內(nèi)部失去水分而開(kāi)裂，加上混凝土的不均勻性，從而出現(xiàn)了不規(guī)則的裂縫，如遇大風(fēng)、烈日、干燥天氣，這種裂縫尤為明顯，且發(fā)展速度快。

④地鐵車(chē)站主要分布在城市里，因此其混凝土供應(yīng)主要是通過(guò)商混站進(jìn)行，而各站點(diǎn)地處城市道路交叉口，道路交通繁忙，交通擁堵是不可避免的，因此決定了車(chē)站混凝土在澆筑過(guò)程中存在斷斷續(xù)續(xù)的可能，外加上個(gè)別施工單位組織能力不足、商混站盈利的天性，導(dǎo)致了部分車(chē)站混凝土在澆筑過(guò)程中出現(xiàn)短暫的斷供或施工不連續(xù)現(xiàn)象，從而在車(chē)站的側(cè)墻出現(xiàn)施工冷縫。這種冷縫分布走向是沒(méi)有固定方向的，其與混凝土澆筑方向、布料方式、分層厚度有直接關(guān)聯(lián)，可能為斜向，可能為水平，一般情況下是接近水平狀態(tài)。

1.2 底板、中板、頂板裂縫

由于都是板類(lèi)，且裂縫表現(xiàn)形式和成因基本一致，所以這里將其合并論述。①橫向裂縫——即車(chē)站橫斷面方向出現(xiàn)的、在節(jié)段之間的裂縫，形成原因和側(cè)墻豎向由于施工分段位置處理方式不當(dāng)造成裂縫原因一樣。②車(chē)站的每節(jié)段板面積較大，在澆筑混凝土至面層時(shí)，由于收面完成后未及時(shí)養(yǎng)護(hù)，出現(xiàn)混凝土失水產(chǎn)生干縮裂縫。③另外需要指出的是，個(gè)別站點(diǎn)由于拆除支架順序不符合要求或者支架拆除時(shí)混凝土強(qiáng)度不足，二者均導(dǎo)致在板混凝土自重及板上部物資材料、荷載作用下開(kāi)裂，這種裂縫走向不確定，一般在斷面最薄弱位置（強(qiáng)度低、斷面變化等位置）出現(xiàn)明顯。這種裂縫深度多數(shù)都貫穿板上下，危害較大，直接影響結(jié)構(gòu)的使用壽命和安全性，須加以嚴(yán)格控制。④同樣，個(gè)別站點(diǎn)超挖土方回填處置不當(dāng)或局部地基承載力不足，造成基礎(chǔ)沉降不均導(dǎo)致底板開(kāi)裂，一般其走向?yàn)闄M向。⑤頂板在施工完畢后，由于其頂部承受荷載超過(guò)其極限值或者受到?jīng)_擊荷載而導(dǎo)致頂板出現(xiàn)裂縫，比如存放物資集中且超重，比如覆土回填時(shí)壓實(shí)機(jī)械選擇不當(dāng)或施工參數(shù)選擇不當(dāng)導(dǎo)致頂板承受不當(dāng)荷載而超限等原因?qū)е马敯宄霈F(xiàn)受力裂縫。

2 混凝土裂縫控制

2.1 節(jié)段間施工縫裂縫的控制

首先，在下一節(jié)段施工前，必須將前一節(jié)段施工縫處進(jìn)行充分的鑿毛，鑿毛不是簡(jiǎn)單的打上坑眼，必須將其表面水泥砂漿全部鑿除，深度在2～3 cm，裸露出新鮮界面，且全部面均應(yīng)完成鑿毛，并將接合面清洗干凈。其次是在澆筑下一節(jié)段混凝土?xí)r，前后兩節(jié)段之間的施工縫位置（含止水鋼板兩側(cè)）必須振搗充分，翻漿飽滿(mǎn)。第三是澆筑完畢后，結(jié)合處應(yīng)進(jìn)行二次收面，并及時(shí)采取措施進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)，且養(yǎng)護(hù)要充分，其中底板養(yǎng)護(hù)設(shè)施拆除必須晚于其它部位。第四是必須加強(qiáng)節(jié)段施工縫處的防水處理，防水接縫必須與施工縫位置適當(dāng)錯(cuò)開(kāi)并加強(qiáng)處理，防止防水層被破壞。第五是如車(chē)站有配線(xiàn)段設(shè)計(jì)、主體結(jié)構(gòu)較長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)該對(duì)施工組織進(jìn)行調(diào)整，采取從兩端往車(chē)站中間且分節(jié)段跳孔施工，讓每一節(jié)段混凝土的最初收縮徐變?cè)跐仓乱恢虚g節(jié)段混凝土前應(yīng)處于緩慢變化狀態(tài)，避免混凝土徐變收縮變形大引起裂縫產(chǎn)生。

2.2 溫度裂縫的控制

首先，需要從控制溫度出發(fā)，對(duì)于成型的結(jié)構(gòu)，必須采取降溫措施，控制結(jié)構(gòu)內(nèi)外空間之間因外界陽(yáng)光直射造成的溫差。例如在車(chē)站頂板覆蓋一層吸水的材料，如麻袋、草袋、海綿等，然后在其上再覆蓋一層模板等吸熱隔熱的材料；又或者在頂板上灌水、關(guān)水，吸熱降溫等。通過(guò)降溫隔熱措施降低其頂板與負(fù)一層之間的溫差，從而減少或避免產(chǎn)生裂縫。如條件許可則應(yīng)盡可能選擇在溫差較小的季節(jié)完成全部結(jié)構(gòu)施工，或者施工完畢一段及時(shí)進(jìn)行頂板覆土回填一段。其次是在采用三角支撐大模板作業(yè)時(shí)，必須要在混凝土強(qiáng)度滿(mǎn)足要求，且水化熱從高峰走向趨于穩(wěn)定，內(nèi)外溫差在10 ℃以?xún)?nèi)且采取措施如覆膜、噴霧等措施后才能拆除模板，防止混凝土內(nèi)外溫差造成的溫度裂縫及因水分蒸發(fā)產(chǎn)生的干縮裂縫。以上兩種類(lèi)型溫度裂縫的控制，還需指出的是降溫養(yǎng)護(hù)措施的實(shí)施是比較關(guān)鍵的，不能采取直接澆自來(lái)水或地下水方式進(jìn)行養(yǎng)護(hù)或降溫，因?yàn)樽詠?lái)水或地下水水溫較低，二者的溫度一般均在10℃以下，直接澆水造成混凝土表面，混凝土內(nèi)部水化熱產(chǎn)生的溫度與水溫之間產(chǎn)生溫差，從而受到水沖刷位置的混凝土與其它地方混凝土產(chǎn)生不均勻性降溫，造成混凝土的不均勻性收縮，反而加劇了已產(chǎn)生裂縫的擴(kuò)展或者新產(chǎn)生裂縫或造成混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)破壞，影響使用壽命。

2.3 施工冷縫的控制

前面原因提到施工冷縫主要是由于施工組織不力造成的中斷或間斷時(shí)間長(zhǎng)，導(dǎo)致前后混凝土之間出現(xiàn)施工冷縫。因此其控制措施首先從對(duì)商混站的選擇上，包括供應(yīng)能力、運(yùn)距、道路交通狀況以及混凝土配合比設(shè)計(jì)能力上，綜合判斷、擇優(yōu)選擇；然后是施工單位與商混站之間的溝通上，什么時(shí)候需要混凝土，商混站必須全力組織應(yīng)對(duì)，錯(cuò)開(kāi)交通堵塞高峰期及備選交通路線(xiàn)，同時(shí)及時(shí)通過(guò)當(dāng)?shù)亟煌◤V播媒體了解實(shí)時(shí)道路交通狀況，選擇性的通過(guò)并最終到達(dá)；第三是施工單位派駐聯(lián)絡(luò)員到商混站，商混站派駐聯(lián)絡(luò)員到澆筑地，充分起到信息聯(lián)絡(luò)與溝通、監(jiān)督，確保混凝土供應(yīng)的連續(xù)性；第四是施工現(xiàn)場(chǎng)做好設(shè)備應(yīng)急準(zhǔn)備，如混凝土泵遇到故障時(shí)的應(yīng)急，支架模板變形監(jiān)測(cè)與應(yīng)急，澆筑方式短時(shí)間中斷的應(yīng)急處置措施等。

2.4 其它裂縫的控制

①由于收面不及時(shí)產(chǎn)生的干縮裂縫，主要措施還是人力資源的組織得當(dāng)和養(yǎng)護(hù)措施，如保濕膜的及時(shí)使用即可有效控制。②支架拆除不當(dāng)產(chǎn)生的裂縫，則需要嚴(yán)格控制拆除時(shí)間、強(qiáng)度的控制以及拆除順序。施工單位除了加強(qiáng)教育、培訓(xùn)外，就是施工過(guò)程切實(shí)做到拆除作業(yè)許可制，不盲目作業(yè)，不違章指揮。③地基承載力不足造成的裂縫，則需要在開(kāi)挖基坑過(guò)程中及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常，通知地勘、設(shè)計(jì)單位進(jìn)行處理；其次是嚴(yán)格控制開(kāi)挖量，在基坑土方開(kāi)挖至基底以上300 mm，即應(yīng)停止機(jī)械作業(yè)，改為人工清理，避免超挖。④外部荷載造成的裂縫，則只有對(duì)現(xiàn)場(chǎng)管理人員進(jìn)行教育與技術(shù)培訓(xùn)，做好技術(shù)交底和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控工作，規(guī)范過(guò)程控制。

3 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)對(duì)各類(lèi)裂縫產(chǎn)生的原因分析，知曉其來(lái)龍去脈，從根源上控制其發(fā)生、發(fā)展，使得車(chē)站結(jié)構(gòu)質(zhì)量得以保證，還得需要施工單位從細(xì)處入手，精細(xì)化施工、標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，科學(xué)面對(duì)每一項(xiàng)工作。

參考文獻(xiàn)：

[1] 余洪川，徐佳彥，王達(dá)興.地鐵車(chē)站結(jié)構(gòu)混凝土滲水裂縫的分析與控 制[J].建筑施工，2005，（10）.