郭志超

（中鐵十二局集團(tuán)第二工程有限公司，山西 太原 030032）

城市地鐵結(jié)構(gòu)混凝土質(zhì)量缺陷治理探究

郭志超

（中鐵十二局集團(tuán)第二工程有限公司，山西 太原 030032）

文章通過對多條地鐵線施工質(zhì)量的追蹤調(diào)查，分析了地鐵混凝土結(jié)構(gòu)的驗(yàn)收要求、病害原因、表面缺陷原因、缺陷處置方案、施工工藝以及處置措施。

地鐵；混凝土；病害；施工；處置措施

1 城市地鐵結(jié)構(gòu)混凝土質(zhì)量的驗(yàn)收要求

一般城市地下結(jié)構(gòu)中承重構(gòu)件的耐火等級(jí)為一級(jí)，屬甲類人防工程，工程防核武器抗力級(jí)別為6級(jí)，防常規(guī)武器抗力級(jí)別為6級(jí)，防化等級(jí)不低于丁級(jí)，抗震7級(jí)以上。地下車站和機(jī)電設(shè)備集中區(qū)段的防水等級(jí)為一級(jí)。鋼筋混凝土構(gòu)件（不含臨時(shí)構(gòu)件）正截面的裂縫控制等級(jí)一般為三級(jí)，即允許出現(xiàn)裂縫。車站主體結(jié)構(gòu)按正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算，迎土側(cè)裂縫寬度不大于0.2mm，背土側(cè)裂縫寬度不大于0.3mm。

2 病害出現(xiàn)原因分析

2.1 裂縫原因分析

（1）頂板產(chǎn)生裂縫的原因：車站頂板產(chǎn)生裂縫的主要成因是外荷載與變形作用（溫度、收縮、不均勻沉降）。一般車站工程在尚未承受覆土荷載與附加荷載（一般設(shè)計(jì)時(shí)取20kPa）的情況下出現(xiàn)裂縫，且裂縫已趨于穩(wěn)定，無繼續(xù)發(fā)展趨勢，結(jié)構(gòu)也無變形，顯然裂縫不是由外荷載引起的。而從裂縫的發(fā)生時(shí)間、擴(kuò)展過程、與荷載的關(guān)系以及施工條件等方面的原因分析，裂縫是由于變形作用引起，包括水泥的水化熱、氣溫變化、生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的溫度變化、混凝土的收縮等。施工中后澆混凝土沒有按后澆帶的方法及施工時(shí)間差的疏忽也容易引起頂板裂縫，此外鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的梁、柱、墻、板在環(huán)境的溫度濕度發(fā)生變化時(shí)，也會(huì)使其產(chǎn)生溫度變形和收縮變形。

（2）側(cè)墻裂縫產(chǎn)生原因：側(cè)墻的裂縫可分為表面裂縫和貫穿裂縫。表面裂縫是指地鐵車站側(cè)墻澆筑中，側(cè)墻中混凝土的會(huì)有一個(gè)快速升溫的過程?；炷翝仓瓿珊?，混凝土的溫度很快上升到最大值。從裂縫出現(xiàn)的情況和形態(tài)來看，側(cè)墻拆模后混凝土降溫的過程中，側(cè)墻的表面很快出現(xiàn)從中部向上下延伸的豎向表面裂縫?？梢娺@些裂縫主要是由于內(nèi)約束的作用而產(chǎn)生的。

貫穿裂縫是指在混凝土結(jié)構(gòu)中，隨著混凝土的硬化，水泥水化熱反應(yīng)率越來越小，結(jié)構(gòu)的整體溫度不斷降低，體積不斷收縮。而側(cè)墻與底板之間由于新混凝土墻澆注在老混凝土板上，產(chǎn)生粘結(jié)力。新老混凝土的彈性模量及收縮程度有區(qū)別，所以側(cè)墻的收縮受到底板的約束。特別是在已發(fā)生表面裂縫的地方，由于表面裂縫的存在使水分蒸發(fā)深入到內(nèi)部，使干縮作用深入到結(jié)構(gòu)內(nèi)部。又由于結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度上升得很大，所以冷卻過程中收縮也會(huì)很大。同時(shí)隨著混凝土齡期的不斷增加，彈性模量不斷增加，徐變越來越小。事實(shí)上，混凝土的彈性模量在澆筑后7天就基本達(dá)到與最終值相當(dāng)?shù)拇笮?。綜合以上原因，混凝土側(cè)墻在底板約束下會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的拉應(yīng)力。而混凝土是脆性材料，抗拉強(qiáng)度只是抗壓強(qiáng)度的1/10左右。當(dāng)拉應(yīng)力大于混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)就會(huì)出現(xiàn)貫穿性裂縫。在側(cè)墻的上部基本處于無外約束的自由變形狀態(tài)中。所以地下車站側(cè)墻中的裂縫一般是豎向，且發(fā)生在側(cè)墻的中下部。

地下車站結(jié)構(gòu)中側(cè)墻混凝土厚度較大，一般為60～80cm在沒有特殊降溫措施下，混凝土內(nèi)部最大溫度高達(dá)50～60℃，前后溫差最高可達(dá)40℃。由于澆注時(shí)間的先后，側(cè)墻的溫差收縮時(shí)主要受到底板混凝土的約束。如把底板混凝土視為老混凝土，而側(cè)墻為新混凝土，則新老混凝土結(jié)構(gòu)之間存在著較大的收縮差。因此當(dāng)側(cè)墻收縮時(shí)，底板會(huì)對其產(chǎn)生巨大的收縮約束。在收縮過程中，老混凝土齡期較長，收縮變形已趨穩(wěn)定，從而約束了新澆注混凝土的自由收縮，在新混凝土內(nèi)出現(xiàn)拉應(yīng)力，新老混凝土粘結(jié)面內(nèi)出現(xiàn)剪應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力或剪應(yīng)力大于新混凝土自身的抗拉強(qiáng)度或新老混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度時(shí)，就產(chǎn)生了貫穿裂縫。

2.2 混凝土表面缺陷原因分析

（1）混凝土表面麻面產(chǎn)生原因：①使用了表面粗糙或粘有雜物未清理干凈的模板；②模板表面未濕潤或濕潤不夠，模板吸收了混凝土的水分，混凝土產(chǎn)生麻面；③脫模劑涂刷不均勻或者漏刷，模板上粘結(jié)了混凝土，拆模過程中形成了麻面；④混凝土漏振，氣泡沒有排除。

（2）混凝土表面蜂窩產(chǎn)生原因：①混凝土離析，骨料與漿液分離；②攪拌時(shí)間不足，砂漿少、骨料多；③混凝土澆筑落差大，料堆周邊骨料集中砂漿少；④封堵的模板縫不嚴(yán)，造成漏漿；⑤混凝土缺振或者漏振。

（3）混凝土表面露筋產(chǎn)生原因：①鋼筋墊塊移位或者墊塊放置不夠，鋼筋下墜；②混凝土離析，靠模板部位處跑漿；③鋼筋定位措施不夠，導(dǎo)致鋼筋位移貼模；④鋼筋太密，混凝土澆筑時(shí)振搗不到位，混凝土與鋼筋架空；⑤拆模過早，混凝土缺棱掉角導(dǎo)致露筋。

（4）混凝土表面孔洞產(chǎn)生原因：①混凝土振搗不到位或漏振使混凝土架空，特別是邊角或架立筋很多的地方較多；②混凝土中包裹泥土的地方。

（5）混凝土表面爛根產(chǎn)生原因：①模板拼裝不規(guī)范，根部縫隙處理不當(dāng)漏漿；②澆注前未下同混凝土配合比成份相同的砂漿，鋼筋和模板粘掉大量砂漿，造成局部石子過多；③混凝土和易性差，水灰比過大石子沉底；④澆注高度過高，混凝土布料工藝不規(guī)范，混凝土離析形成石子堆積；⑤振搗不規(guī)范，漏振。

（6）混凝土表面缺棱掉角產(chǎn)生原因：①混凝土拆模過早，在混凝土強(qiáng)度未達(dá)到要求時(shí)，在拆模過程中磕碰造成；②木模未提前濕潤，澆注后木模膨脹造成混凝土角拉裂；③模板縫拼裝不規(guī)范，漏漿造成；④模板未涂刷隔離劑或涂刷不佳，造成拆模粘連，拆模過程中形成缺棱掉角；

（7）混凝土表面錯(cuò)臺(tái)產(chǎn)生原因：①測量誤差；②模板移位，支模沒有成一條線；③模板傾斜或漲模形成錯(cuò)臺(tái)。

3 混凝土缺陷處治方案

3.1 裂縫灌止水膠處理

裂縫，包括滲水和不滲水的裂縫，用高壓注漿的方式注入環(huán)氧樹脂止水膠。部分裂縫中由于有流水使止水膠難以正常固化止水，采用壓力灌注水泥-水玻璃雙液漿與環(huán)氧止水膠相結(jié)合。

3.2 粘貼芳綸纖維布

對側(cè)墻裂縫，注膠后再粘貼一層芳綸纖維布，對裂縫起進(jìn)一步的封閉作用。纖維方向垂直于裂縫方向，布跨縫長度0.5m。裂縫處理后，進(jìn)行批面處理，外觀與其他部位基本一致。

3.3 混凝土表層缺陷處理

對混凝土表層的蜂窩、麻面、露筋、孔洞、爛根、缺棱掉角、錯(cuò)臺(tái)等缺陷，先進(jìn)行基層處理，然后較淺的采用抹壓水泥漿、較深的采用環(huán)氧砂漿或環(huán)氧混凝土進(jìn)行。

4 施工工藝

4.1 高壓注漿止水

（1）材料。環(huán)氧樹脂堵水材料是以環(huán)氧樹脂為主劑，配以各種助劑制成的一種固化快、在有水條件下具有較高粘接強(qiáng)度的一種環(huán)氧樹脂堵水材料。產(chǎn)品粘度適中，可灌性好。固化時(shí)間短，可調(diào)節(jié)在20分鐘以內(nèi)固化。濕面粘結(jié)強(qiáng)度高，可在水下固化粘結(jié)。材料性能符合Q/HGXT6-2011《環(huán)氧樹脂堵漏材料》要求，如表1所示。

表1 環(huán)氧樹脂堵漏材料基本性能指標(biāo)表

（2）施工工藝流程：裂縫檢查標(biāo)注→埋高壓注漿嘴→注環(huán)氧止水膠→檢查注膠效果→補(bǔ)注環(huán)氧止水膠→再次檢查注膠效果→對有水導(dǎo)致膠不能正常固化的裂縫注聚氨酯止水膠與環(huán)氧止水膠直至完全將水止住→拆灌漿嘴→槽孔修補(bǔ)→檢查→驗(yàn)收。①查看分析裂縫情況，布置灌漿孔位置及間距。施工處理的區(qū)域要做好表面清理工作，鑿除砼表面析出物，用鋼刷子將漏水縫（點(diǎn)），刷干凈，表面不得有浮灰、砂子等；②使用鉆孔工具沿孔洞四周鉆泄壓孔，鉆頭直徑為0.14m，鉆孔角度控制宜小于60度。泄壓孔間距0.20～0.50m。相鄰兩孔交錯(cuò)布置在裂縫兩側(cè)，保證灌漿時(shí)漿液可注入到裂縫兩側(cè)混凝土內(nèi)。在鉆好的孔內(nèi)安裝灌漿嘴，針頭后帶膨脹橡膠，并用專用內(nèi)六角扳手?jǐn)Q緊，使灌漿嘴周圍與鉆孔之間無空隙，不漏水。這樣灌漿可以從深層至表層完全密實(shí)灌漿。堵塞所有孔洞、縫隙；③按甲組分（環(huán)氧樹脂混合物）：乙組分（固化劑）=（8～10）：1的重量比，將乙組分倒入甲組分內(nèi)并充分?jǐn)嚢杈鶆?；④使用高壓灌漿機(jī)向注漿孔內(nèi)灌注化學(xué)灌漿料。從裂縫一端開始，單孔逐一連續(xù)進(jìn)行。當(dāng)相鄰孔開始出漿后，保持壓力3～5分鐘，即可停止本孔灌漿，改注相鄰灌漿孔；⑤流水裂縫注膠。對有水從裂縫中流出，導(dǎo)致環(huán)氧止水膠不能正常固化的，采用聚氨酯止水膠結(jié)合注入。注漿時(shí)先將淺的注漿嘴注入聚氨酯止水膠，水流減小或完全止住后，再對深的注漿嘴中注入環(huán)氧止水膠。為減少裂縫中流水對環(huán)氧止水膠止水效果的影響，保證注膠止水效果，應(yīng)在降水持續(xù)期間安排本裂縫注膠工作。如降水停止側(cè)墻外側(cè)水位上升水壓增高，水流增大，再注環(huán)氧止水膠勢必會(huì)影響固化效果而降低止水效果；⑥灌漿施工接收24小時(shí)后，滲漏點(diǎn)不滲漏即可去掉外露的灌漿嘴，將溢漏出的已凝固灌漿液清理干凈，做好表面修復(fù)工作。經(jīng)檢查各孔無滲水現(xiàn)象后，進(jìn)行后續(xù)處理。

（3）施工注意事項(xiàng)：①注漿時(shí)，注漿管尖合理布置，整個(gè)注漿過程中密切關(guān)注注漿壓力，以防爆管；②做好安全防護(hù)工作，注漿人員應(yīng)配戴防保用品，以防止?jié){液濺到眼內(nèi)和損傷手；③灌注施工時(shí)，確保安全，并使用特定的灌漿材料、止水針頭及相關(guān)配件設(shè)備；④如間斷灌漿，需要應(yīng)及時(shí)用甲苯或丙酮將注漿機(jī)器清洗干凈，嚴(yán)禁注漿料在機(jī)器中長期存放，如閑置不用時(shí)清洗完后，再倒入機(jī)油對機(jī)器循環(huán)潤滑；⑤禁止超極限壓力施工或灌注液體中含有顆粒如砂漿、水泥等，否則容易造成齒輪軸負(fù)載過大斷裂、高壓管爆裂、壓力表及真空泵浦損壞等；⑥本機(jī)以普通機(jī)油為正規(guī)測試壓力，不能用粘度的液體測試工作壓力；⑦化學(xué)成分的灌漿材料應(yīng)密封儲(chǔ)存在冷暗的庫內(nèi)，并有專人保管，嚴(yán)禁煙火；⑧工作人員應(yīng)戴防毒口罩、橡皮手套，并穿長統(tǒng)靴和抗酸工作服；⑨當(dāng)漿液濺入人眼睛或接觸皮膚時(shí)，應(yīng)立即用大量的清水重復(fù)沖洗，嚴(yán)重時(shí)醫(yī)療。

4.2 粘貼芳綸纖維布

對前面灌止水膠處理中，如因裂縫中有水流而使膠不能正常固化，后采用了聚氨酯止水膠配合的這部分，在注膠將滲水止住后，再粘貼一層芳綸纖維布，以進(jìn)一步封閉裂縫。布纖維方向垂直于裂縫，纖維長度50cm。芳綸纖維布規(guī)格280g/m2，根據(jù)設(shè)計(jì)要求選用符合GB/T21491-2008規(guī)范要求的合格產(chǎn)品，芳綸纖維布配套粘貼材料按要求選用。

（1）施工工藝流程：定位放樣→混凝土表面處理→（配制底層樹脂、配制找平材料）對不平整處修復(fù)處理→涂刷底層樹脂→（配制浸漬樹脂）粘貼芳綸纖維布→表面防護(hù)。

（2）施工方法：①基層表面的牢固、清潔、平整程度以及基層的含水率和堿性等是影響粘貼芳綸纖維布工程質(zhì)量的關(guān)鍵。對基層處理用電動(dòng)鋼絲輪對基體表面打磨，除去表面的銹跡、浮灰、風(fēng)化層、殘漿等污染物，打磨后吹灰除塵干凈；②按要求配合比配制底層樹脂，涂刷時(shí)要求薄而均勻，在存有鋼筋及表面不平等難于涂刷部位須反復(fù)涂刷，但涂刷底層樹脂厚度應(yīng)控制小于1mm。樹脂表面干燥后，立即進(jìn)入下一工序；③樹脂涂刷后半小時(shí)，基層中氣泡清除后，混凝土表面部位用找平材料填補(bǔ)平整，要求靠尺測量平整度小于3mm，且不應(yīng)留有棱角，并對芳綸纖維布拐角的地方須作圓弧處理，圓弧半徑大于3cm，處理完成后將混凝土表面清理干凈，找平材料表面指觸干燥后，進(jìn)行下一工序的施工；④配制浸漬樹脂，均勻涂抹于需要粘貼的混凝土表面上；⑤芳綸纖維布要按要求剪好尺寸，粘貼于特定部位，用輥筒沿同一方向反復(fù)滾壓，使氣泡排除，使芳綸纖維布充分浸漬浸漬樹脂，操作時(shí)不要破壞芳綸纖維布。

5 結(jié)束語

城市地鐵在快速發(fā)展，施工人員應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范，增強(qiáng)主人翁責(zé)任感；建筑單位需優(yōu)化施工組織，進(jìn)行科學(xué)管理，共同創(chuàng)造地鐵結(jié)構(gòu)混凝土施工的完美明天。

U231+.3

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2096-2789（2016）11-0020-02