天津地鐵1號線主體結構混凝土裂縫控制措施

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摘要：本文論述了地鐵主體結構混凝土裂縫產生的原因，并從工程設計、混凝土原材料選擇、配合比以及施工工藝等幾個方面，介紹了天津地鐵1號線工程在主體結構混凝土裂縫的控制
　　1、概述
　　天津地鐵1號線全長26.2Km，北起劉園，南至雙林。該工程的試驗段工程全長1.58Km，已于2000年10月正式開工，部分工程的主體結構已經竣工。由于天津市地下水位高，地鐵的主體結構均位于含水層中，因此，天津地鐵的主體結構將長期受到地下水的有害作用。如果沒有可靠的防水措施，地下水不僅可以滲入地鐵的主體結構內而直接影響地鐵主體結構的正常使用，而且嚴重地危害到地下結構物的壽命。為此，天津地鐵主體結構采用了“結構自防水為本，附加防水為輔”的防水方法，二者相結合，能夠達到“剛柔結合，協(xié)調匹配，優(yōu)勢互補，標本兼治”的防水目的，可有效解決地下結構滲漏現(xiàn)象的發(fā)生。
　　所謂混凝土結構自防水，主要是在混凝土中摻加外加劑，使混凝土致密不裂或把裂縫控制在一定范圍內，達到不滲不漏的目的。因此，對防水混凝土不能只追求抗?jié)B等級，而不注意防止裂縫的產生。否則抗?jié)B等級雖高，裂縫嚴重時照樣滲水。
　　由此可見，地鐵工程防水的成敗，關鍵是控制地鐵主體結構防水混凝土裂縫的產生。
　　2、混凝土裂縫產生的原因
　　為避免和減少裂縫，就必須分析防水混凝土產生裂縫的原因，然后在施工中采取相應的控制措施。防水混凝土的裂縫通常有以下幾種：
　　2.1收縮裂縫
　　2.1.1失水收縮
　?、匍_始凝結的混凝土在強烈風、陽光直射或濕度下降的影響下，外露表面的水分迅速蒸發(fā)，產生收縮應力，最后導致裂縫產生。這種裂縫一般是不規(guī)則的表面龜裂。
　?、谝涯Y的防水混凝土由于養(yǎng)護不及時，早期失水，會產生干燥收縮裂縫。這種裂縫也是不規(guī)則的，而且易于貫通結構而引起滲漏。
　　2.1.2水化收縮
　?、倩炷了嗨磻a生大量的熱量，使混凝土內部溫度升高。到達一定程度后，混凝土中心溫度超過外界溫度時，混凝土就要向外界散熱，這是一個降溫的過程，此過程將使混凝土產生冷縮。
　?、诨炷了嗨磻霈F(xiàn)泌水和水分急劇蒸發(fā)現(xiàn)象引起收縮。
　?、鬯嗨^程生成新的水化產物，以及水泥水化物Ca（OH）2吸收空氣中的CO2而引起的收縮現(xiàn)象。
　　2.2移動裂縫模板強度或剛度不夠，尚未凝固的混凝土在自重和振搗器作用下，很容易因變形而引起裂縫。此外，木模板吸水、漏水、漏漿，也容易使混凝土產生裂縫。
　　2.3結構裂縫結構設計考慮不周，如鋼筋用量不足、配筋錯誤、地基不均勻下沉、超荷載、過度振動（如地震）等，都會使混凝土拉應力過大而產生裂縫。
　　總之，引起混凝土裂縫的原因是非常復雜的。但總體上講，裂縫主要可分為受力裂縫和其他因素如收縮、溫度、不均勻沉陷等引起的裂縫。工程實踐中結構物由變形引起的裂縫幾乎占80％以上，而其中混凝土收縮又是占主要的。屬于由外力引起的裂縫約占20％左右，這類裂縫在設計上是可以避免和控制的。
　　3、防水混凝土裂縫控制措施
　　地鐵主體結構裂縫是不可避免的，但其有害程度是可以控制的。地鐵主體結構產生裂縫現(xiàn)象與設計、原材料的選擇、混凝土配合比和施工工藝等方面密切相關，尤其是原材料的品質、混凝土配合比和施工工藝影響較大。在地鐵工程建設中，為防止防水混凝土結構裂縫的產生，就必須從防水混凝土裂縫產生的原因入手，著重加強以下幾個方面控制。
　　3.1精心進行防水混凝土結構設計
　　防水混凝土的結構設計一般都要進行裂縫開展的驗算。即使如此，也很難保證防水混凝土在干縮應力、荷載和溫度變化的影響下不產生收縮裂縫。設計過程中應盡量保持構件截面均勻，避免截面突變出現(xiàn)尖角、棱角，以減小混凝土收縮應力和荷載應力的集中。通過裂縫寬度驗算調整主筋配筋量，把裂縫最大寬度控制在迎水面不大于0.2mm，背水面不大于0.3mm.結構配筋應加強縱向分布鋼筋，其配筋應按細而密的原則配置，鋼筋間距宜控制在150mm以內，必要時可加設擴張金屬網，以提高混凝土的極限拉應變，控制混凝土的收縮裂縫。天津地鐵試驗段工程洪湖里車站，主體結構側墻與頂板原設計配筋采用Φ18mm@200mm，配筋率為0.36%.施工中為提高主體結構抗裂性，將原設計配筋改為Φ16mm@150mm，配筋率為0.38%。另外，為平衡結構收縮應力，在側墻中部1m的范圍內和頂板中部3m范圍內，將水平構造筋間距調為100mm.此外，設計中還應對施工段長度的劃分提出指導性意見，適當縮短施工縫間距，分段長度宜控制在12m以內。