地鐵土建施工中的混凝土裂縫控制探討

霍志剛

摘要：近些年來，城市交通迅猛發展，為城市的運轉帶來極大的便利。在城市交通中，地鐵是重要通行工具，雖然地鐵的發展時間不是很長，但是其便利性以及發展的速度在交通界占據重要地位。不可否認在地鐵的建設發展中，由于各種因素的影響，施工項目的混凝土會出現裂縫的問題，影響地鐵運行的安全性。為此必須要對混凝土裂縫有效控制，盡可能降低混凝土裂縫造成的危害，使地鐵土建施工建設以及運行的安全性得到保障。本次研究就對地鐵土建施工中的混凝土裂縫控制情況進行探討。

關鍵詞：地鐵;土建施工;混凝土裂縫;控制

Abstract： In recent years， the rapid development of urban transportation has brought great convenience to the operation of cities. In urban transportation， the subway is an important means of transportation. Although the development time of the subway is not very long， its convenience and development speed occupy an important position in the transportation industry. It is undeniable that in the construction and development of the subway， due to various factors， the problem of cracks in the concrete of the construction project will affect the safety of the subway operation. For this reason， it is necessary to effectively control concrete cracks， reduce the damage caused by concrete cracks as much as possible， and ensure the safety of subway civil construction and operation. This study discusses the control of concrete cracks in subway civil construction.

Keywords： Subway; civil construction; concrete cracks; control

一、前言

社會經濟發展、城市化水平提高，交通量也呈現出快速增長的趨勢，城市中交通堵塞的情況日漸嚴重。為高效利用城市底下空間，地鐵工程開始大量建設，其運行能夠很好的緩解地面城市交通的擁堵壓力，也是城市發展必經之路。地鐵土建工程是一項民心工程，主要通過鋼筋、混凝土進行搭建的。在混凝土施工中，裂縫問題是比較常見的一種質量問題，怎樣減少混凝土裂縫出現，提高地鐵土建工程施工的質量就成為當前需要解決的重點問題。

二、混凝土裂縫類型

在地鐵土建施工建設中，混凝土裂縫分類不同，下面就依據裂縫的成因、形狀、時間、危害性等方面對混凝土裂縫進行類型劃分[1]。

（一）成因

依據混凝土裂縫的成因分析，混凝土裂縫主要有兩種，分別是結構性裂縫、非結構性裂縫。

結構性裂縫是由于各種外部荷載造成的。

非結構性裂縫是混凝土在凝結硬化或固化利用過程中，由于構成材料在大氣環境中出現物理化學性質變化，導致內應力出現變化而引起的裂縫。

（二）形狀

依據裂縫的形狀，可以將混凝土裂縫分為縱向裂縫、橫向裂縫。

縱向裂縫指的是與結構地面平行的裂縫。

橫向裂縫是與結構地面相垂直的裂縫。

（三）時間

按照混凝土裂縫形成時間早晚，有早期裂縫、后期裂縫之分。

早期裂縫是施工過程中沒有按照嚴格的規定操作出現的裂縫。

后期裂縫是使用過程中，由于外界因素的影響而出現的裂縫。還有些后期裂縫是由于早期裂縫擴大造成的。

（四）危害性

依據對地鐵土建過程造成的危害性，可以將混凝土裂縫劃分為有害和無害兩種。

有害的裂縫就是比較寬、深的裂縫，會對地鐵土建工程的承載能力以及實用性造成危害和影響。

無害裂縫就是比較小的裂縫，這些裂縫不會影響地鐵土建工程的承載能力。

三、地鐵土建施工中混凝土裂縫出現的原因分析

（一）普通混凝土裂縫出現原因

1.溫度裂縫

混凝土出現溫度的裂縫是因為在地鐵土建施工中，內部、外部溫度差異比較大，在水化作用下，混凝土表面溫度在短時間內散去，而混凝土內部的溫度短時間內是不能散去的，內外溫差差異就會導致溫度裂縫的出現。一般而言，混凝土溫度裂縫的出現原因主要分為三種。

（1）澆筑混凝土時，存在著強烈的水化熱現象，導致混凝土內外溫差比較大，當混凝土全部澆筑完畢后，就會出現溫度裂縫。

（2）當混凝土內部溫度達到最高時，溫度會逐漸下降，然后降到最小，這時最高溫度與最低溫度相差比較大，混凝土表面就容易出現裂縫問題。

（3）拆除混凝土模板后，其表面溫度開始下降，但是其內部溫度無法在短時間內降下來，導致混凝土內外溫差大，進而發生混凝土裂縫問題。

2.荷載裂縫

荷載帶來的直接應力導致的裂縫。在工程設計計算環節出現的裂縫，對混凝土受力情況進行計算時，調查不認真，使得計算出的受力與實際結構受力之間有偏差，進而出現混凝土裂縫。在施工過程中，結構受力關注不到位，隨意在混凝土上放置雜物，導致混凝土變形，進而出現裂縫問題。還有就周圍土體系遭到破壞，地下暗挖部分需要承受額外的土壓力，出現土體裂縫的情況。

荷載帶來的次生應力造成的裂縫。沒有注意計算錯誤的受力，導致一些部位出現次應力。開洞、鑿槽時也會出現混凝土開裂的情況，如果不能很好的處理結構轉角位置、構件突變位置等，就容易出現裂縫問題。

荷載不同，荷載裂縫特征也呈現出不同的特點，裂縫常出現在受拉區、受剪區或振動嚴重部位，需要注意如果受壓區出現起皮的情況，或者在受壓方向上有短裂縫，表明結構已經達到極限的承載力，這是結構出現破壞的前兆，主要原因是截面尺寸偏小[2]。

3.材料質量以及配比

如果混凝土的材料質量、配比等方面出現問題，混凝土就容易出現裂縫，進而對地鐵土建工程的施工質量效果產生影響。比如水灰太大、水泥沙的含量太高，添加劑的添加時間以及數量等不準確都會影響混凝土的質量效果[3]。

混凝土配比時會影響混凝土的凝結作用，導致凝結過程中出現裂縫。因此地鐵土建工程中，在對混凝土進行施工時，對材料以及配比的要求是很嚴格的。

4.地基變形

地基出現水平方向上的位移或者豎向上的不均勻沉降，導致結構中出現附加應力，這種附加應力明顯高于混凝土結構的抗拉能力，就會造成結構開裂。

5.鋼筋銹蝕

混凝土保護層較薄，質量不高，由于二氧化碳侵蝕，混凝土保護層炭化到鋼筋表面，使其周邊混凝土堿度降低，鋼筋周圍氯離子含量高，破壞鋼筋表面的氧化膜，鋼筋中的鐵離子與進入到混凝土中的水分、氧氣發生銹蝕反應[4]，銹蝕物體積就會增大，周圍混凝土會出現膨脹應力，使得保護層混凝土開裂，出現裂縫。銹蝕會減小鋼筋有效斷面的面積，鋼筋與混凝土握裹力降低，結構承載力不足，還會出現其他形式的裂縫，鋼筋銹蝕更加嚴重，結構出現破壞，如圖1所示。

（二）大體積混凝土裂縫出現原因

對于大體積混凝土結構，造成鋼筋混凝土出現裂縫的主要原因就是溫度收縮應力。裂縫有表面和貫通裂縫兩種。對于高強度的混凝土，其早期收縮大，因為其中的水泥被30%～60%礦物細摻合料替代，高效減水劑摻量占到膠凝材料總量的1%～2%，水膠比是0.25～0.40[5]，混凝土微觀結構得到改善，高強混凝土出現很多好的特點，但是其收縮裂縫出現的幾率也會增加。高強混凝土收縮主要是干燥收縮、溫度收縮、塑性收縮、化學收縮和自收縮。

可以通過混凝土初現裂紋的時間判斷其出現的原因。對于塑性收縮裂紋，一般是在澆筑后的幾小時到十幾小時出現。溫度收縮裂紋是在澆筑的2到10天出現。自收縮裂紋在混凝土凝結硬化后幾天到幾十天。干燥收縮裂紋一般在1年左右。

混凝土裂縫有無害、有害之分，具體判別標準如下：

1.無害裂縫

δf ≤ 0.3 mm;深度h ≤ 0.5 H，δf ≤ 0.2 mm;貫穿1.0 mm ≥ δf > 0.3 mm;L ≤ 0.1 B。

2.有害裂縫

δf>0.3 mm縱深裂縫;h>0.5 H，δf>0.2 mm貫穿全截面;裂縫影響使用功能;δf>0.3 mm非貫穿，可能造成鋼筋銹蝕裂縫;結構承載力下降的裂縫[6]。

其中，δf——裂縫寬度;L——裂縫長度;h——裂縫深度;H——裂縫深度B——沿裂縫長方向的結構寬度。

四、地鐵土建施工中的混凝土裂縫控制策略

（一）普通混凝土裂縫控制策略與處理方法

1.普通混凝土裂縫控制策略

（1）選擇使用滿足質量標準的材料

選擇和使用的混凝土材料需要滿足質量標準，在混合各種材料時也需要保證比例的合理性。水泥要使用水化熱低、泌水性小、質量穩定并且有抗侵蝕性的旋窯水泥。水則使用自來水。砂石料需要滿足《普通混凝土用砂質量標準及驗收方法》和《普通混凝土用碎石或卵石質量標準及驗收方法》規定，同時石子粒徑<40 mm[7]，其中泥土含量要滿足要求，同時不能是塊狀，或者石子外面有泥土包裹。吸水率小于1.5%。根據試驗明確高效減水劑、抗裂纖維外加劑以及微膨脹劑的添加含量，誤差允許控制在1%內。

（2）溫差裂縫控制

要有效的控制溫差造成的混凝土裂縫問題，就需要對溫度進行有效的控制。地鐵土建施工前，需要做好模擬試驗，測量混凝土絕熱溫升參數，明確溫差值。澆筑時，若條件允許可以使用專業設備，如電子測溫儀測量混凝土內部的溫度，有效的調節內外部溫差。施工過程中結合實際情況使用水化熱低的水泥。

混凝土入模時也要嚴格控制溫度，使內外溫差控制在一定范圍內容，一般是25 ℃左右。混凝土澆筑時要注意周圍環境以及天氣情況，不能在一天中最寒冷、最熱的時候進行施工。要選擇溫差比較小的時間澆筑。混凝土拆模也要選擇低溫的時間，拆模之后馬上做好覆蓋保護工作，避免表面溫差太大產生裂縫問題。

（3）嚴格控制施工科學性

地鐵土建工程施工建設時，要對其質量進行嚴格控制，必須要實時監督控制施工的質量以及整體進程，保證混凝土施工的科學性。在工程流水段的劃分過程中，要全面了解各工作條件以及要素，利用大體積混凝土澆筑技術、控溫、保濕方法，科學養護，統籌管理施工現場的各種要素，不能為了追趕工期隨意擴大流水作業段的施工面積，盡可能減少人為因素造成的混凝土裂縫問題。

（4）做好混凝土養護工作

在對混凝土養護時，一般使用覆蓋澆水養護、噴膜養護的方式，要在混凝土終凝前進行自然養護。塑料薄膜養護時，要嚴密的將外部表面包裹，塑料中要有凝結水。當天使用噴壺灑水，使混凝土表面濕潤。如果混凝土是利用硅酸鹽水泥、普通水泥、礦渣水泥拌制的，養護要超過7天。如果混凝土是火山灰質硅酸鹽水泥，粉煤灰硅酸鹽水泥拌制的，養護時間一般為半個月。對于摻加了緩凝型外加劑的混凝土，養護時間也不能低于2周。養護柱時，不僅要灑水，拆模之后要立即覆蓋塑料薄膜，保濕降溫。

2.普通混凝土裂縫處理方法

（1）表面修復

比較常見的方法就是壓實抹平，涂抹環氧粘結劑，噴涂水泥砂漿，壓抹環氧膠泥，環氧樹脂粘貼下班絲布，增加整體面層，鋼錨栓縫合等，如圖2所示。

（2）局部修復

常見的方法是充填法，預應力法，鑿除部分混凝土后重新澆筑。

裂縫使用修補材料直接填充，這種方法比較簡單，成本低。這種方法的裂縫寬度小于0.3 mm，并且是深度淺的裂縫，使用灌漿法無法達到理想的效果，所以需要填充處理。如圖3所示。

（3）水泥壓力灌漿法

這種方法修補的裂縫是穩定的，并且寬度≥0.5 mm。是利用壓送設備將補縫漿液注入砼裂隙，實現閉塞的效果。還可以通過彈性補縫器在裂縫中注縫膠，效果比較理想。

（4）結構補強

由于荷載造成的裂縫、長時間不處理裂縫致使混凝土耐久性不足以及火災等因素造成的裂縫等，都可以通過結構補強法進行處理。主要涉及斷面補強法、錨固補強法、預應力法等。

（二）大體積混凝土裂縫的控制策略

1.無害裂縫處理

對于無害裂縫可以通過以下幾種方法進行處理。

（1）二次壓面法

這種裂縫不深、不寬，如果混凝土有塑性，可以壓抹一遍，并做好養護工作。如果混凝土已經硬化了，可以將水泥漿滲入到裂縫中，并用鐵抹子抹平壓實。

（2）表面涂抹砂漿法

在處理過程中能夠，將裂縫周圍混凝土表面的鑿毛或沿裂縫鑿成凹槽。打掃干凈，同時灑水濕潤。先刷水泥凈漿一度，用1∶1～2水泥砂漿分2～3層，涂抹15 mm左右壓光[8]。出現滲漏水問題，要用水泥凈漿和水泥砂漿交替涂抹4到5層，3到4個小時之后覆蓋，然后灑水養護。

（3）表面貼條法

如果裂縫移動范圍內不局限在一個平面上，并且需要達到防水要求，無法進行鑿槽修補的活裂縫，就可以通過貼條法進行修補。將聚丁橡膠密封條貼在裂縫上，并用聚丁橡膠粘結劑將周邊黏結到混凝土上，讓密封條中部可以跟著裂縫活動而自由的活動，如圖4所示。

2.有害裂縫處理

在處理有害裂縫的時候主要有水泥灌漿法和化學灌漿法兩種。兩種方法都需要鉆孔、沖洗、密封、埋管、試壓、灌漿。

五、結束語

總而言之，地鐵是城市發展的重要交通工具，地鐵土建工程施工的質量效果將決定城市交通安全穩定的運行。所以在施工建設中要對混凝土裂縫問題有效的控制和處理，保證地鐵工程高質量的施工建設。

參考文獻：

[1]趙以奇.試論如何控制地鐵工程施工中混凝土裂縫的產生[J].黑龍江科技信息， 2014（11）：130.

[2]黃滿斌，陳鵬.防水混凝土裂縫在地鐵施工中的成因與控制措施[J].江西建材， 2013（01）：153-154.

[3]趙明華.土建施工中大體積混凝土溫度計量與裂縫控制技術研究[J].合肥學院學報（自然科學版）， 2012，22（03）：83-85+96.

[4]習永立.地鐵施工中防水混凝土裂縫的成因與控制措施[J].中小企業管理與科技（下旬刊）， 2011（03）：230.

[5]林向陽.地鐵施工中混凝土裂縫的成因與控制措施[J].城市建設理論研究（電子版）， 2017（01）：198-199.

[6]王建輝.地鐵施工中防水混凝土裂縫的成因與控制措施[J].建筑技術開發， 2016，43（11）：165-166.

[7]劉雄.地鐵施工中防水混凝土裂縫的成因與控制措施[J].建材與裝飾， 2016（41）：248-249.

[8]楊軍.地鐵土建施工中大體積混凝土裂縫控制探析[J].科技資訊， 2019，17（04）：53+55.