地道側(cè)墻混凝土裂縫防治方法

盧寶成

（天津港建設(shè)工程質(zhì)量安全監(jiān)督站，天津300461）

地道側(cè)墻混凝土裂縫防治方法

盧寶成

（天津港建設(shè)工程質(zhì)量安全監(jiān)督站，天津300461）

混凝土裂縫的存在將降低混凝土結(jié)構(gòu)的正常使用功能并增大結(jié)構(gòu)的失效風(fēng)險(xiǎn)，因此裂縫控制是大體積混凝土施工質(zhì)量的重要保證。地道側(cè)墻混凝土施工由于各種原因?qū)е铝芽p產(chǎn)生進(jìn)而影響工程質(zhì)量。以新躍進(jìn)路與八號(hào)路立交工程地道側(cè)墻澆筑為例，通過加強(qiáng)原材料控制、優(yōu)化混凝土配合比、選擇抗裂劑、改善混凝土施工工藝等方面，在保證結(jié)構(gòu)正常使用功能情況下使地道側(cè)墻裂縫明顯減少。

側(cè)墻；裂縫；工藝；防治

1 工程概況

天津港新躍進(jìn)路與八號(hào)路立交工程位于天津港北疆港區(qū)，主線總長(zhǎng)2 020 m，其中地道結(jié)構(gòu)長(zhǎng)612 m。地道結(jié)構(gòu)高度4.545～11.31 m，其中底板厚度0.95～1.35 m，頂部護(hù)欄高度1.15 m，扣除底板高度及頂部1.15 m護(hù)欄高度后，側(cè)墻高度2.445～8.81 m，側(cè)墻厚度0.9～1.2 m。進(jìn)港三線地道涵結(jié)構(gòu)混凝土為C50P12F200；其余地道結(jié)構(gòu)均采用C40P8防腐抗凍抗?jié)B（DF≥70%）混凝土，按照設(shè)計(jì)變形縫，地道最大段結(jié)構(gòu)澆筑長(zhǎng)度41 m，最小段澆筑長(zhǎng)度10 m。地道施工順序首先為地道底板施工澆筑側(cè)墻至第2道支撐，其次施工側(cè)墻至第1道支撐，最后為施工剩余側(cè)墻（頂板）。

2 側(cè)墻裂縫情況

一期主線根據(jù)地道支撐設(shè)置，在地道底板完成后，分1～2次澆筑，一次澆筑高度2.445～4.79 m。一期地道側(cè)墻于2013年8月開始施工，側(cè)墻拆模后，出現(xiàn)豎向裂縫，間距1.5 m左右一道。裂縫在拆模時(shí)就出現(xiàn)，背水面裂縫寬度在0.1～0.35 mm，部分裂縫為貫通。設(shè)計(jì)要求迎水面裂縫寬度應(yīng)不大于0.2 mm，背水面裂縫寬度應(yīng)不大于0.3 mm，不允許有貫穿性裂縫。

3 側(cè)墻裂縫原因分析

側(cè)墻下部有三軸攪拌樁（裙邊、縱橫向格柵及變形縫兩側(cè)加固）加固，且基底有1.2 m鉆孔灌注抗浮樁，排除了沉降和受力造成混凝土開裂的可能，認(rèn)為側(cè)墻裂縫應(yīng)是多種因素綜合作用結(jié)果。

工程主體結(jié)構(gòu)混凝土為高性能混凝土，要求防腐、抗凍、抗?jié)B、抗裂。對(duì)原材料的質(zhì)量要求

較高，配合比中摻合料和外加劑種類較多。原材料的質(zhì)量特性、彼此間的相適應(yīng)性和配合比等都有可能影響到混凝土裂縫的產(chǎn)生?；炷磷陨淼氖湛s變形，尤其是早期干縮變形，是形成混凝土裂縫的主要原因之一?；炷磷陨砩禍夭詈痛髿鈺円箿夭畹纫鸬臏囟葢?yīng)力超過混凝土自身的抗拉強(qiáng)度，造成混凝土開裂。因深基坑施工作業(yè)的客觀需要，側(cè)墻與底板澆筑間隔時(shí)間較長(zhǎng)，此時(shí)底板混凝土收縮變形基本完成，之后澆筑的側(cè)墻混凝土的收縮變形被底板約束，產(chǎn)生應(yīng)力集中，造成側(cè)墻混凝土開裂，這也是形成混凝土裂縫的主要原因之一。最后混凝土的施工工藝的細(xì)部缺陷也可能造成混凝土出現(xiàn)裂縫，如混凝土的振搗、拆模時(shí)間、養(yǎng)生方法、降溫和保溫措施等。

4 裂縫防治措施

嚴(yán)格控制原材料的質(zhì)量，不合格的材料不得使用[1-5]。粉煤灰指標(biāo)必須滿足II級(jí)以上；用級(jí)配良好的中粗砂，砂的細(xì)度模數(shù)不小于2.6，要求砂含泥量不大于1%（規(guī)范要求大體積混凝土中不大于3%）；采用以5～25 mm為主，適當(dāng)加入20～40 mm的粗骨料摻配成連續(xù)級(jí)配，減少粉塵對(duì)混凝土危害，碎石含泥量不大于0.7%（規(guī)范要求不大于1%），嚴(yán)格控制針片狀含量，不得使用粉料含量較大的混合料。由拌合站在施工前做綜合試配，做到防腐、抗凍、抗?jié)B、抗裂特性相互適配[6]。

4.1 混凝土膨脹劑使用

砂的細(xì)度模數(shù)由原來的2.5調(diào)整為不小于2.6，摻加UEA膨脹劑，摻量為36 kg，用水量不變，水膠比由0.38降至0.35（見表1）；嚴(yán)格控制混凝土坍落度（160±20）mm并盡可能小一些，降低混凝土干縮性，達(dá)到減少裂縫的目的。試驗(yàn)證明，側(cè)墻摻加UEA膨脹劑后裂縫數(shù)量顯著減少。

表1 膨脹劑使用效果對(duì)比表Table1 Using effect contrastofexpanding agent

為了有效預(yù)防和減少側(cè)墻裂縫，2013年11月，在U5段側(cè)墻混凝土澆筑過程中采用摻加不同型號(hào)的膨脹劑進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)（見表2），試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)采用江蘇蘇博特HME（V）混凝土（溫控、防滲）高效抗裂劑施工的西側(cè)墻無明顯裂縫。

U5西側(cè)墻一次澆筑長(zhǎng)度10 m，寬度1.2 m，一次澆筑高度5 m。澆筑過程中曾發(fā)生邊側(cè)模跑模現(xiàn)象（與其他段支撐一樣），HME（V）抗裂劑屬于溫控性抗裂劑，主要特點(diǎn)之一是延遲、降低水泥的水化熱峰值（見圖1），另外當(dāng)時(shí)室外氣溫較低，混凝土凝結(jié)時(shí)間較長(zhǎng)（約30 h）加大了混凝土對(duì)模板、支撐的側(cè)壓力。根據(jù)這一經(jīng)驗(yàn)，后期夏季、冬季施工過程中適當(dāng)調(diào)整膨脹劑的摻量。

4.2 根據(jù)季節(jié)進(jìn)行混凝土配合比的調(diào)整

4.2.1 夏季施工

2014年夏季，對(duì)2013年11月份施工U5配合比進(jìn)行了適當(dāng)調(diào)整。適當(dāng)減少了膠凝材料摻量，膨脹劑繼續(xù)采用江蘇蘇博特HME（V）高效抗裂劑，調(diào)整后的配合比水泥由原來的325 kg減少為280 kg；膨脹劑由原來的34 kg變?yōu)?6 kg。骨料摻配成連續(xù)級(jí)配，適當(dāng)加入20～40 mm的粗骨料；用級(jí)配良好的中粗砂，砂的細(xì)度模數(shù)由2.5調(diào)整為不小于2.6；摻加適量礦粉。水膠比由0.34調(diào)整為0.37，參數(shù)如表3所示。裂縫條數(shù)明顯減少。

在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了下穿八號(hào)路涵S2-3（24 m）、S2-4（24 m）、S3（20 m）三段側(cè)墻施工，中隔墻厚

0.9 m，邊側(cè)墻厚度為1.2 m，側(cè)墻一次澆筑最大高度4.79 m，采用噴淋養(yǎng)護(hù)配合專用養(yǎng)生膜（一布一膜）。拆模后側(cè)墻裂縫間距約3 m一道，較原夏季施工1.5 m一道有明顯改觀，背水面裂縫寬度0.25 mm以下，無裂縫上下貫通。

表2 不同膨脹劑使用效果對(duì)比表Table2 Using effectcontrastofdifferentexpanding agents

4.2.2 冬季施工

砂的細(xì)度模數(shù)由原來的2.6調(diào)整為2.7；膨脹劑由夏季的26 kg變?yōu)?0 kg，參數(shù)如表4所示。

圖1 混凝土高效膨脹劑性能對(duì)比圖Fig.1 Performance contrastofhigh efficient concrete expanding agents

表3 夏季施工混凝土配合比調(diào)整表Table3 Adjustmentsheet of concrete mix proportion in summer construction

表4 冬季施工混凝土配合比調(diào)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，連續(xù)5 d日平均氣溫為5.7°C，2014年11月28日，氣溫8～2°C，澆筑F線KF0+467—KF0+492南側(cè)側(cè)墻，配合比按冬施配合比施工，采用自然養(yǎng)護(hù)，拆模后側(cè)墻出現(xiàn)了每3 m左右一道裂縫，裂縫寬度0.05～0.15 mm，未形成上下貫通。

（2）冬施暖棚施工，養(yǎng)護(hù)4 d拆棚，拆模

2014年11月30日，氣溫第一天出現(xiàn)零度以下，2014年12月7日開始采用暖棚法進(jìn)行FK0+ 467—FK0+492北側(cè)墻混凝土冬施，暖棚采用活動(dòng)支架進(jìn)行搭設(shè)，在每段側(cè)墻澆筑前完成搭設(shè)。棚內(nèi)設(shè)2臺(tái)22 kW熱風(fēng)機(jī)供熱，并掛溫度計(jì)。

澆筑4 d后拆棚，拆模時(shí)未發(fā)現(xiàn)裂縫。拆模第3 d發(fā)現(xiàn)墻中間出現(xiàn)細(xì)小裂縫，間距3 m左右，裂縫寬度0.05～0.15 mm，未形成上下貫通。

（3）冬施暖棚施工，養(yǎng)護(hù)7 d拆棚，拆模

FK0+442—FK0+467南側(cè)墻于2014年12月7

日施工，F(xiàn)K0+417—FK0+442北側(cè)墻于2014年12月10日施工，均采用暖棚法進(jìn)行。測(cè)溫情況與FK0+467—FK0+492北側(cè)側(cè)墻溫度相符合。

裂縫情況：養(yǎng)護(hù)7 d后拆暖棚，拆模，拆模后發(fā)現(xiàn)墻中間出現(xiàn)細(xì)小裂縫，間距3 m左右，裂縫寬度0.05～0.15 mm，未形成上下貫通。

4.3 控制商品混凝土質(zhì)量

施工時(shí)安排1名技術(shù)人員和1名試驗(yàn)人員駐守拌和站，確?；炷僚浜媳鹊臏?zhǔn)確性，檢查控制原材料質(zhì)量，檢測(cè)砂石料的含水量，動(dòng)態(tài)調(diào)整拌和用水，確?；炷劣盟坎淮笥谂浜媳戎械挠盟?。適當(dāng)增加拌和時(shí)間，全部材料投入后開始起算，不少于120 s，保證拌和均勻。拌和好的混凝土應(yīng)連續(xù)供應(yīng)，避免長(zhǎng)時(shí)間放置。

夏季拌和站采用冰水進(jìn)行拌和，控制混凝土的入模溫度不大于28℃。冬季采用熱水拌合，入模溫度不低于5℃。

4.4 嚴(yán)格工藝控制

夏季混凝土澆筑選擇在一天中氣溫較低時(shí)段進(jìn)行，冬季選擇一天氣溫較高時(shí)進(jìn)行?？刂苽?cè)墻鋼筋混凝土保護(hù)層的厚度，避免因保護(hù)層厚度過厚而引起表層開裂?；炷吝\(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)后，澆筑前進(jìn)行溫度和坍落度的檢測(cè)，混凝土坍落度大于18 cm的不準(zhǔn)使用，進(jìn)行清退。2014年夏季采用冰水拌合混凝土，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)入模溫度在24～28℃，坍落度在16～18 cm。2014年冬季采用熱水拌合混凝土，實(shí)測(cè)混凝土入模溫度12℃左右?？刂苹炷帘密嚦隽峡谥翝仓娓叨龋坏贸^2 m。嚴(yán)格分層澆筑和振搗，分層厚度不大于40 cm，使用不小于50 mm振搗棒順次振搗，振搗間距不大于30 cm，不漏振和過振，確?；炷琳駬v實(shí)。

夏季混凝土拆模后立即進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，采用噴淋養(yǎng)護(hù)配合專用養(yǎng)生膜（一布一膜），將養(yǎng)生膜粘貼或擠壓在混凝土表面上，經(jīng)試驗(yàn)單次加水能保濕12 h左右，能較好地防止養(yǎng)護(hù)時(shí)的干濕交替，避免人為養(yǎng)護(hù)不及時(shí)的現(xiàn)象，使混凝土始終處于潮濕狀態(tài)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于7 d。

冬季采用保溫棚養(yǎng)護(hù)，暖棚采用活動(dòng)的可拆裝鋼支架，支架外采用定制的保溫棉加塑料布包裹，棚內(nèi)設(shè)2臺(tái)22 kW熱風(fēng)機(jī)供熱養(yǎng)護(hù)。保溫棚在混凝土澆筑前搭設(shè)。保溫時(shí)間4～5 d。

4.5 合理安排底板和側(cè)墻的施工時(shí)間

底板施工完成后，只要不受支撐影響，就及時(shí)安排側(cè)墻施工，縮短二者間隔時(shí)間，降低底板混凝土對(duì)側(cè)墻混凝土收縮約束影響。2013年一期地道側(cè)墻與底板澆筑時(shí)間間隔為20～68 d；2014年夏季施工側(cè)墻與底板之間澆筑時(shí)間間隔在18～41 d；2014年冬季地板與側(cè)墻澆筑時(shí)間間隔在8～16 d。

4.6 其它治理措施

延長(zhǎng)混凝土拆模時(shí)間，2013年夏季，驗(yàn)證了2 d、3 d、5 d、7 d模板拆除時(shí)間，證明拆模時(shí)間對(duì)裂縫影響不大。2014冬季驗(yàn)證了暖棚、模板4 d、7 d拆除，證明拆模時(shí)間對(duì)裂縫影響不大。

現(xiàn)場(chǎng)采用竹膠板+PVC板做側(cè)模模板進(jìn)行所有側(cè)墻施工，2013年夏季，試用了單獨(dú)一層竹膠板進(jìn)行側(cè)墻施工，證明模板材質(zhì)對(duì)裂縫影響不大。

5 結(jié)語

混凝土裂縫雖是大體積混凝土施工的質(zhì)量通病，地道側(cè)墻裂縫不同于地面以上構(gòu)筑物裂縫，由于地道結(jié)構(gòu)側(cè)墻絕大多數(shù)在地下水位以下，一旦防水失效，會(huì)造成裂縫滲水，嚴(yán)重影響地道結(jié)構(gòu)的耐久性。天津港新躍進(jìn)路與八號(hào)路立交側(cè)墻工程在施工中加強(qiáng)各種管控措施，分析裂縫成因，并對(duì)混凝土膨脹劑使用、不同季節(jié)施工配合比參數(shù)進(jìn)行對(duì)比研究，管控商品混凝土質(zhì)量、完善側(cè)墻施工工藝，合理安排底板和側(cè)墻施工時(shí)間，從而達(dá)到控制有害裂縫、降低無害裂縫的出現(xiàn)的目的，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)要求。

[1]CCJ 2—2008，城市橋梁工程施工與質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S]. CCJ 2—2008,Code for construction and quality acceptance of bridge works in city[S].

[2]DB 29-51—2003，城市橋梁工程質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)[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術(shù)規(guī)范（橋梁工程部分）[S]. DB J 10405—2004,Technical specification municipalengineering construction in Tianjin:Bridge engineering[S].

[4]GB 50010—2010，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S]. GB 50010—2010,Code fordesign ofconcrete structures[S].

[5]GB 50204—2002，混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S]. GB 50204—2002,Code for acceptance ofconstructional quality of concrete structures[S].

[6]JGJ/T 55—2011，普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)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

盧寶成（1983—），男，天津市人，工程師，主要從事工程質(zhì)量安全監(jiān)督及管理工作。E-mail：lubaochengmail@sohu.com