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浅谈地铁工程混凝土裂缝控制

来源:用户上传      作者: 姜颖

  摘 要:随着我国城市轨道交通工程的发展,地铁建设日益重要。地铁的混凝土结构经常出现裂缝,不但影响地铁施工的工程质量,而且会对地铁的安全性和使用寿命带来影响。我们在施工中要着重对混凝土拌制过程、振捣过程、养护过程进行严格控制,取得了良好的效果。由于混凝土施工、本身变形和约束等一系列问题,使混凝土裂缝成了隧道工程中最常见的工程病害。文章详细论述了地铁工程混凝土裂缝控制。
  关键词:地铁工程;混凝土裂缝;技术;控制措施
  地铁兴建于地下,经常用混凝土作为地铁工程和项目的被覆、支撑、密闭和结构的主要构成物,由于操作、技术、管理和施工环境的影响。在地铁工程建设过程中,混凝土浇注常常会出现结构裂缝,影响工程建设质量,乃至地铁将来能否有良好的安全性能和使用寿命长短的一个重要因素。在施工过程中良好的预防和补救措施,是防治防水混凝土裂缝发生,降低裂缝危害的有效方法。只要严格按规范规定施工,认真积极的探索裂缝产生的原因,及早采取相应的预防措施,就能有效地控制混凝土结构的裂缝。
  1 地铁工程混凝土裂缝产生的原因
  1.1 混凝土裂缝是一个普遍存在而又难以解决的工程实际问题,地下工程由于受到地质条件等众多因素影响而出现混凝土裂缝现象更为突出。由于水化热作用,构件表面温度较高,当气温较低或拆模时,由于混凝土表面与大气间的温差较大,表面收缩变形较大,在内部混凝土约束下产生裂缝。影响防水混凝土施工质量的因素是复杂多样的,如混凝土的性质、质量、施工地点的地质条件、施工地区的温度变化、周围建筑情况、施工工艺等都是影响防水混凝土施工之恋格的因素。混凝土浇筑成型后,养护工作不到位,没有及时地进行表面履盖,表面水份散失过快,导致混凝土内部与外部不均匀收缩。混凝土水泥水化反应出现泌水和水分急剧蒸发现象。引起收缩移动裂缝模板强度或刚度不够,尚未凝固的混凝土在自重和振捣器作用下,很轻易因变形而引起裂缝。
  1.2 因为工序衔接原因,在侧墙浇筑时,底板一般已经浇筑了较长时间,其收缩变形大部分已经完成,两者之间浇筑混凝土的间隔时间越长,两者之间的收缩差就越大,出现裂缝的可能性就越高。由于体积大、混凝土数量多,工程条件复杂,且现场浇筑、养护等特点,时常产生混凝土结构裂缝,对混凝土外观及耐久性造成较大影响,给车站的防水及后期列车运营带来重大隐患。混凝土拌合物流动性不足出现漏振、欠振或流动性过大出现过振,从而在混凝土凝固过程中出现表面裂缝。一些技术能力较差的商品混凝土拌和站为达到混凝土强度等级,一味的增加水泥用量,从而造成水化热和收缩相对加大,造成裂缝。
  2 地铁工程混凝土裂缝的危害
  2.1 为了防止结构产生有害裂缝,就必须根据工程的具体条件,因地制宜地采取相应措施,才能使地铁主体结构裂缝得到较好地控制。结构设计实质上是增强混凝土的自防水功能,因为地铁混凝土的抗裂的最终目的是防渗,所以结构设计是和抗裂的最终目标紧密联系的。贯穿裂缝,无论对坝体的整体受力,还是防渗效果的影响比之浅层表面裂缝的危害都大得多。造成车站结构混凝土开裂的原因有不同类型,因此其混凝土裂缝控制也是一个系统工程,必须从混凝土的源头、浇筑、后期养护与施工组织等全过程、全方位进行控制。
  2.2 如果采取一定的设计和施工措施,很多裂缝是可以克服和控制的混凝土裂缝的控制是一个质量难题。由于裂缝的存在和发展通常会使内部的钢筋等材料产生腐蚀,降低钢筋混凝土材料的承载能力、耐久性及抗渗能力,影响建筑物的外观、使用寿命,严重的将威胁到人民的生命、财产安全。由于地铁工程混凝土属于大体积混凝土,所以环境条件是造成开裂的最重要的影响因素,尤其以温度与湿度场的影响最大。混凝土裂缝有表面裂缝、贯穿裂缝和深层裂缝。在进行地铁混凝土抗裂设计时,首先需要弄清造成拉应力产生的因素及分布特征,然后分别设计预应力筋解决荷载平衡与整体传力问题。表面裂缝也可能成为深层裂缝的诱发因素,对坝体的抗风化能力和耐久性有一定影响。
  3 地铁工程混凝土裂缝控制措施
  3.1 混凝土结构在建设和使用过程中出现不同程度、不同形式的裂缝是一个相当普遍的现象。从温度控制、约束控制等多方面采取一系列的控制手段,增加对裂缝控制有利的因素,减少裂缝产生的因素。为降低水化热的峰值,控制混凝土内外的温差,可以在混凝土内部安装冷却水管,通过注入温度较低的水吸收混凝土水化热量,从而降低混凝土内部温度。混凝土的拌制、振捣等方面是为了改善混凝土本身的物理性质,尤其是增加其密实性,减少内部微裂缝与微孔洞,从而大大降低宏观裂缝的形成机率。
  3.2 粉煤灰中高活性物质消耗吸收凝土中的碱,降低混凝土中的碱含量,避免碱集料反应产生的裂缝,并可使混凝土的强度前期增长缓慢。对于地下水压大,涌水量多的特殊环境,一般通过桩间埋设泄压管或在底板下设置排水盲沟,以静力释放地下水的浮力,这些泄压措施可使主体结构减少承受的水压,而降低混凝土结构开裂的可能性。采用缓凝型高效减水剂,推迟水化热温度峰值时间;粗骨料采用连续级配,细骨料选用中砂等。在配合比的选配时,应掺用外加剂和掺合料,通过调整外加剂、掺合料的用量。混凝土浇筑时严格执行分层浇筑措施,分层浇筑不仅有利于振捣,提高混凝土密实度和防水能力。在配筋率不变的前提下,也可以通过合理设置分布钢筋,采用小直径、密间距的钢筋等,有效增加粘结力,减小裂缝产生和宽度。
  3.3 设计过程中应尽量保持构件截面均匀,避免截面突变出现尖角、棱角,以减小混凝土收缩应力和荷载应力的集中。在规范的范围内和满足混凝土设计要求的情况下,尽量适度提高粉煤灰的掺量,降低混凝土的水化热。计量、拌制和运输混凝土的坍落度在搅拌站和浇筑地点分别取样检测,每一工作班不少于两次。设专人加强现场指挥和调度,做到现场运输道路畅通无阻,避免拥挤堵塞造成混凝土供应不连续。当工程在夏季施工时,即使晚上气温也较高,必须对骨料采取遮阳通风、洒水降温,通过加冰等措施降低拌和用水的温度等综合措施控制混凝土的入模温度。地铁工程应优先选用低水化热、凝结时间长的普通硅酸盐水泥,避免使用早强水泥,禁止使用刚出炉的水泥;通过掺用粉煤灰等掺合料,减小水灰比。为控制混凝土表面温度与环境温度之间的温差,通过延迟拆模时间,保证降温能连续缓慢进行。
  4 结语
  地铁工程是我国城市建设过程中重要的百年工程,一定要把地铁建设成为人民满意的放心工程。想提高地铁隧道的耐久性,就应该要有效的控制混凝土裂缝的发生和发展,隧道的混凝土渗漏是不可忽视的环节。由于混凝土开裂,严重削弱了混凝土本身的防水能力,给地铁运营带来诸多隐患。只有对地铁施工中混凝土裂缝的成因进行细致科学的分析,才能找到预防和控制混凝土裂缝的有效措施。
  参考文献
  [1] 李迎春.论地铁工程施工中混凝土裂缝的控制[J].华东科技:学术版,2012(12).
  [2] 张海云.浅议地铁工程混凝土裂缝控制[J].中国新技术新产品, 2011(20).
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