混凝土裂縫控制技術(shù)在南京地鐵工程中的應(yīng)用

宋銜坤

（南京地鐵建設(shè)有限責(zé)任公司 江蘇南京 210000）

1 工程背景及意義

南京地鐵2號(hào)線西延線螺塘街站毗鄰秦淮新河，為地下兩層車站，采用明挖法施工。車站主體長(zhǎng)216m，標(biāo)準(zhǔn)段寬22.1m，深約17.11m。

目前地鐵工程結(jié)構(gòu)開裂滲漏現(xiàn)象普遍，混凝土開裂是造成地下結(jié)構(gòu)滲漏的主要原因。本工程結(jié)合螺塘街車站建設(shè)，開展了抗裂混凝土的原材料品質(zhì)控制、配合比優(yōu)化和施工工藝控制等工作，解決了車站主體結(jié)構(gòu)混凝土裂縫控制的問(wèn)題，有效降低了主體結(jié)構(gòu)混凝土的開裂風(fēng)險(xiǎn)，為南京地區(qū)軌道交通地下工程的防滲抗裂提供了技術(shù)參考。

2 主體結(jié)構(gòu)C35P8混凝土配合比設(shè)計(jì)

2.1 原材料品質(zhì)控制

水泥采用P.O.42.5水泥；粉煤灰采用I級(jí)粉煤灰；碎石采用5～25mm連續(xù)級(jí)配碎石；砂采用優(yōu)質(zhì)的贛江中砂；混凝土中添加了江蘇蘇博特新材料公司生產(chǎn)的HME-V混凝土（溫控、防滲）高效抗裂劑。

水泥和粉煤灰的化學(xué)組成，如表1所示。

2.2 配合比試配及選擇

螺塘街站混凝土配合比按強(qiáng)度、耐久性能和抗裂性能進(jìn)行設(shè)計(jì)，本工程混凝土設(shè)計(jì)等級(jí)為C35P8，抗裂性指標(biāo)如表2所示。

表1 水泥化學(xué)組成（wt.%）

在滿足強(qiáng)度、耐久性及抗裂性要求的基礎(chǔ)上，基于經(jīng)濟(jì)性原則，提出南京地鐵螺塘街車站結(jié)構(gòu)抗裂C35P8混凝土的配合比設(shè)計(jì)如表3所示。

表3 C35P8抗裂混凝土配合比設(shè)計(jì)（kg/m3）

3 主體結(jié)構(gòu)抗裂混凝土的構(gòu)造措施

本工程主體結(jié)構(gòu)混凝土受水化溫升、環(huán)境溫度變化影響大，為使混凝土內(nèi)部應(yīng)力分布更加均勻，有利于抗裂性提升，宜配置細(xì)而密的分布筋，側(cè)墻、頂板每側(cè)分布筋最小配筋率為0.25%，鋼筋間距為100～150mm；底板每側(cè)分布鋼筋最小配筋率為0.2%，鋼筋間距為100～150mm。

本工程于夏季施工，對(duì)長(zhǎng)度27m、厚度0.7m、高5m的側(cè)墻采用了冷卻水管降溫的構(gòu)造措施，目的為降低混凝土的溫度。對(duì)于長(zhǎng)度為20～23m的側(cè)墻未采取冷卻措施。

圖1 夏季某段長(zhǎng)度27m的側(cè)墻采取了冷卻水管控溫措施

4 主體結(jié)構(gòu)抗裂混凝土的施工措施

4.1 控制混凝土入模溫度

混凝土原材料溫度及其入模溫度，夏季不應(yīng)高于30℃，冬季不應(yīng)低于5℃。本工程主體結(jié)構(gòu)混凝土澆筑為控制混凝土入模溫度，做出如下措施：①骨料應(yīng)存放在封閉式或半封閉式的高塔式骨料倉(cāng)或地倉(cāng)式堆場(chǎng)中，不得直接露天堆放、暴曬；②拌和采用深層地下水，混凝土出廠時(shí)對(duì)罐車的罐子進(jìn)行灑水降溫；③盡可能在夜間澆筑；④加強(qiáng)對(duì)混凝土入模溫度的監(jiān)測(cè)。

4.2 抗裂混凝土的澆筑與振搗

混凝土運(yùn)輸應(yīng)采用混凝土拌合車，運(yùn)輸時(shí)間應(yīng)小于60min，坍落度損失控制在允許值內(nèi)，以保證混凝土入模坍落度及其灌注的連續(xù)性?；炷恋臐仓捎帽盟腿肽?，對(duì)混凝土入模溫度、入模坍落度進(jìn)行測(cè)試并做好記錄，確保側(cè)墻、頂板混凝土入模坍落度小于200mm，底板、中板混凝土入模坍落度小于220mm。

混凝土拌合物做到分層澆注，并振搗密實(shí)，應(yīng)避免漏振、過(guò)振。

圖2 現(xiàn)場(chǎng)施工及抗裂混凝土質(zhì)量控制

4.3 抗裂混凝土保溫、保濕養(yǎng)護(hù)工藝

車站主體結(jié)構(gòu)側(cè)墻采用大鋼模澆筑，側(cè)墻拆模時(shí)間根據(jù)溫度歷程監(jiān)測(cè)結(jié)果確定，通常情況下，在溫峰過(guò)后24h內(nèi)拆除模板（此時(shí)混凝土強(qiáng)度可滿足承載力要求），一般自澆筑成型起不超過(guò)2d。模板拆除后，立即在側(cè)墻露于空氣中的外立面表面貼覆保溫、保濕養(yǎng)護(hù)布材料，使得墻體結(jié)構(gòu)溫降速率≤3℃/d，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于7d。

施工過(guò)程中，對(duì)主體結(jié)構(gòu)混凝土溫度-應(yīng)變歷程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，混凝土內(nèi)外最大溫差不應(yīng)超過(guò)15℃；并根據(jù)混凝土所處環(huán)境條件、監(jiān)測(cè)結(jié)果與設(shè)計(jì)要求及時(shí)調(diào)整養(yǎng)護(hù)措施，確保各項(xiàng)措施落實(shí)到位，如圖3所示。

5 主體結(jié)構(gòu)抗裂混凝土監(jiān)測(cè)及實(shí)施效果

5.1 抗裂混凝土的監(jiān)測(cè)

本工程采用江蘇蘇博特新材料公司開發(fā)的“SBT-CDMI型混凝土溫度-應(yīng)變無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車站側(cè)墻結(jié)構(gòu)混凝土的溫度、應(yīng)變歷程，如圖4所示。

圖3 抗裂混凝土保溫、保濕措施

圖4抗裂混凝土現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)

圖5 為螺塘街站側(cè)墻監(jiān)測(cè)的溫度和變形歷程。側(cè)墻混凝土中摻入HME-V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。結(jié)果表明，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。從實(shí)測(cè)結(jié)果來(lái)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，大幅度降低了混凝土開裂風(fēng)險(xiǎn)。

圖5 地下負(fù)二層側(cè)墻結(jié)構(gòu)混凝土溫度和變形監(jiān)測(cè)結(jié)果

5.2 抗裂混凝土的實(shí)施效果

本工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)體檢測(cè)合格率滿足規(guī)范要求，外觀質(zhì)量較好。對(duì)螺塘街全站進(jìn)行了觀測(cè)，未發(fā)現(xiàn)貫穿裂縫。

圖6 抗裂混凝土實(shí)施效果

6 總結(jié)

南京地鐵螺塘街站結(jié)構(gòu)施工從混凝土生產(chǎn)、運(yùn)輸、施工、養(yǎng)護(hù)各個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)混凝土質(zhì)量進(jìn)行控制，并在施工過(guò)程中對(duì)側(cè)墻及頂板進(jìn)行了溫度和變形監(jiān)測(cè)，在施工結(jié)束后定期對(duì)實(shí)體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了質(zhì)量檢驗(yàn)，實(shí)體結(jié)構(gòu)混凝土未發(fā)現(xiàn)有貫穿性收縮裂縫。