王蒙 蘇廣寧

中鐵九局集團(tuán)有限公司大連分公司 遼寧大連 116000

地鐵的出現(xiàn)使我國道路擁擠的問題得到了很大程度的緩解，為我國基礎(chǔ)建設(shè)的快速發(fā)展貢獻(xiàn)力量。地鐵車站施工由于水泥用量大，發(fā)熱量高以及前期水化速率過快等因素，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)散熱困難，很容易引起局部溫差過大，當(dāng)溫差產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度，會(huì)引發(fā)混凝土內(nèi)部和表面裂縫的產(chǎn)生[1]。

1 工程概況

本研究以某市地鐵二號(hào)線某標(biāo)段車站為工程背景。該車站基坑進(jìn)行側(cè)墻的澆筑：側(cè)墻的長寬高分別為19.8m×0.7m×6m。采用單側(cè)支架對(duì)模板進(jìn)行加固，模板長高分別為6m×1.8m。澆筑的側(cè)墻，背部接觸基坑的地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)，底部接觸的是鋼筋混凝土的底板結(jié)構(gòu)，同時(shí)側(cè)墻的兩個(gè)端頭分別接觸的是混凝土側(cè)墻與木模板，導(dǎo)致通風(fēng)性能不好而且散熱性較差。

2 設(shè)計(jì)措施

地鐵地下車站和線路區(qū)間在設(shè)計(jì)時(shí)通常采用單向板結(jié)構(gòu)，容易產(chǎn)生橫向裂縫，需要考慮提高結(jié)構(gòu)縱向剛度，并通過應(yīng)力釋放和約束進(jìn)行裂縫控制。對(duì)于單向板，應(yīng)通過設(shè)計(jì)梁結(jié)構(gòu)分段約束板結(jié)構(gòu)合攏后的應(yīng)力，增加底板的橫向梁結(jié)構(gòu)（如果受站內(nèi)凈空影響，改為設(shè)置暗梁）。一方面在單向板的基礎(chǔ)上考慮了空間受力特征，加強(qiáng)了雙向的剛度；另一方面在超長縱向單向板結(jié)構(gòu)中，利用圍護(hù)結(jié)構(gòu)的約束抵御了結(jié)構(gòu)合攏在跳季度降溫后的結(jié)構(gòu)開裂[2]。

3 細(xì)部構(gòu)造及施工

①對(duì)接槽和對(duì)接板須配合使用，為了防止出現(xiàn)對(duì)接板無法順利插入對(duì)接槽的情況，對(duì)接槽的寬度要比對(duì)接板的厚度寬1-1.5mm。在對(duì)接槽與對(duì)接板對(duì)接前，對(duì)接槽內(nèi)塞有橡塑海綿，防止混凝土進(jìn)入對(duì)接槽造成堵塞，對(duì)接時(shí)將橡膠海綿拿出即可。②陰塊構(gòu)件和陽塊構(gòu)件均采用T型鋼。T型鋼成型好，便于直接制作兩種構(gòu)件，且具有較好的防水、耐腐蝕性能，能夠在地下環(huán)境中保存較長的時(shí)間。③地下連續(xù)墻連接縫需與內(nèi)襯側(cè)墻環(huán)向施工縫錯(cuò)開，方可保障該防水裝置的防水效果。④在圍護(hù)墻施工中，待圍護(hù)墻鋼筋籠綁扎完成之后，分別將2個(gè)陰塊構(gòu)件的陰塊固定板焊接在第1幅圍護(hù)墻鋼筋籠和第2幅圍護(hù)墻鋼筋籠上，預(yù)留工字鋼頭連接所產(chǎn)生的地下連續(xù)墻連接縫位置，保證陰塊構(gòu)件焊接位置與連接縫相距一定距離，約為15-20cm。⑤將陰塊構(gòu)件朝內(nèi)，分幅吊裝地下連續(xù)墻鋼筋籠，澆筑混凝土；將陽塊構(gòu)件固定在內(nèi)襯側(cè)墻鋼筋籠上，注意調(diào)整陽塊構(gòu)件的位置，精確測(cè)量陰塊構(gòu)件間距，然后在內(nèi)襯墻鋼筋籠上控制相同間距安裝陽塊構(gòu)件，保證陰塊構(gòu)件與陽塊構(gòu)件能夠配合使用。

4 側(cè)墻結(jié)構(gòu)混凝土監(jiān)測(cè)

①側(cè)墻混凝土入模溫度約20.5℃，實(shí)體結(jié)構(gòu)自澆筑開始約1.5d后達(dá)到溫峰，側(cè)墻結(jié)構(gòu)混凝土的中部中心、中部邊、邊中心部位最高溫升值與模擬計(jì)算結(jié)果吻合。②側(cè)墻混凝土中摻入HME抗裂劑?；炷恋淖冃闻c溫度歷程有關(guān)，在溫升階段的膨脹有助于存儲(chǔ)膨脹預(yù)壓應(yīng)力，在開裂風(fēng)險(xiǎn)較高的溫降階段仍能有效補(bǔ)償收縮變形有助于提高混凝土的抗裂性。為進(jìn)一步說明問題，將該實(shí)體側(cè)墻結(jié)構(gòu)混凝土監(jiān)測(cè)結(jié)果與鋼筋約束條件下的構(gòu)件混凝土試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較。各部位測(cè)得的溫升階段膨脹變形和溫降階段收縮變形有所差異，尤其是溫降階段收縮變形，如中心部位混凝土單位溫度收縮比構(gòu)件試驗(yàn)時(shí)測(cè)試值降低了30%以上，這可能與實(shí)體結(jié)構(gòu)體量更大、約束更強(qiáng)有關(guān)。總體而言，從實(shí)測(cè)結(jié)果來看，抗裂功能材料在實(shí)體結(jié)構(gòu)中的抗裂效果更為顯著，開裂風(fēng)險(xiǎn)可以有效降低[3]。

5 應(yīng)力分布的測(cè)量與分析

在開始階段，隨著混凝土的澆筑高度增加，模板側(cè)壓力也隨之增大。此時(shí)混凝土在振搗作用的影響下，可以看作是完全塑形流體，在重力的作用下，壓力主要表現(xiàn)為混凝土的豎向沉降和橫向膨脹。同時(shí)，由于模板的存在，阻止混凝土的橫向膨脹，導(dǎo)致了模板側(cè)壓力的出現(xiàn)。在混凝土澆筑完成之后，模板側(cè)壓力開始降低。因?yàn)榇藭r(shí)混凝土已不再是完全的塑性流體，水化產(chǎn)物的相互聯(lián)結(jié)，制約了混凝土的流動(dòng)性，同時(shí)混凝土自身開始產(chǎn)生收縮導(dǎo)致模板側(cè)壓力開始下降。在這之后，模板側(cè)壓力開始急劇增大，此時(shí)混凝土發(fā)生初凝，開始失去塑形流體狀態(tài)，隨著水泥水化放熱產(chǎn)生的膨脹量大于混凝土自身收縮量，混凝土整體表現(xiàn)為體積的膨脹，導(dǎo)致模板所受到的力增大，模板側(cè)壓力數(shù)值增加。在15h之后，模板側(cè)壓力開始趨于穩(wěn)定。

6 材料及要求

混凝土材料應(yīng)注意以下方面：①優(yōu)選原材料，采用低水化熱水泥；②采用低收縮率和低絕熱溫升的混凝土配合比；③采取降溫措施和運(yùn)輸隔熱措施，降低預(yù)拌混凝土出槽溫度和入模溫度；4.控制混凝土的收縮率等抗裂指標(biāo)。

7 混凝土抗裂技術(shù)措施

混凝土的溫控防裂應(yīng)從控制混凝土的水化升溫、延緩降溫速度減小混凝土收縮、提高混凝土的極限拉伸強(qiáng)度、改善約束條件和設(shè)計(jì)構(gòu)造等方面考慮技術(shù)措施。主要包括：嚴(yán)控混凝土配合比，按設(shè)計(jì)強(qiáng)度、抗?jié)B標(biāo)號(hào)通過試驗(yàn)確定最佳配合比；在滿足強(qiáng)度、密實(shí)性、耐久性、抗?jié)B等級(jí)和泵送混凝土的和易性（即塌落度及其損失）要求的前提下，最大限度地控制混凝土的水泥用量，嚴(yán)格控制水膠比，選用低水化熱水泥以及采用雙摻技術(shù)（優(yōu)質(zhì)粉煤灰或磨細(xì)礦渣加上高效減水劑）；分層連續(xù)澆筑，加強(qiáng)保溫、保濕養(yǎng)護(hù)，信息化監(jiān)測(cè)混凝土溫度，實(shí)時(shí)反饋指導(dǎo)養(yǎng)護(hù)和拆模。

8 結(jié)語

地鐵車站施工混凝土裂縫與高層構(gòu)筑物有明顯差異，需要在設(shè)計(jì)、施工、材料方面采取相應(yīng)技術(shù)措施進(jìn)行裂縫控制。有必要在研究房建工程、鐵道工程相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，建立地鐵結(jié)構(gòu)混凝土抗裂技術(shù)規(guī)程，全過程指導(dǎo)地鐵主體混凝土結(jié)構(gòu)的建造。