地鐵工程建設中防水混凝土裂縫成因及施工處治

婁雨

地鐵工程的施工環(huán)境復雜、質(zhì)量要求高，需合理應用施工技術。實際施工中，防水混凝土凝結(jié)階段可能會由于方法不合理或外部因素等方面的作用而出現(xiàn)裂縫，輕則影響結(jié)構(gòu)的美觀，重則誘發(fā)結(jié)構(gòu)受損、受力性能下降等問題，嚴重威脅結(jié)構(gòu)的耐久性。為此，必須準確探明裂縫的成因，進而采取有效的處治措施。

一、工程概況

天津西站交通樞紐配套市政公用工程北竹林車站，總建筑面積為為17683m2，兩柱三跨島式結(jié)構(gòu)，全長167m，盾構(gòu)井段、標準段的基坑寬度分別為27.1m、23.1m，基坑深度23.94～24.937m。圍護結(jié)構(gòu)地連墻厚度1.0m，標準段、盾構(gòu)井段兩部分的地連墻深度分別為42m、45m，圍護結(jié)構(gòu)施工以混凝土材料為主，工程量約3000m3。根據(jù)車站防水要求，采用防水鋼筋砼，外包全封閉防水卷材。防水混凝土的抗?jié)B等級如表1所示。

表1 防水混凝土的抗?jié)B等級

二、防水混凝土裂縫成因

1.荷載引起的裂縫

（1）混凝土結(jié)構(gòu)的承載力不足，難以達到工程的承載力要求，由于受力效果較差而產(chǎn)生裂縫。對于混凝土承載力不足的情況，主要與荷載計算時漏項、計算方法不合理、實際承載力偏低等因素有關。

（2）混凝土建造強度未達標，在實際使用中，受大型機械等外力的沖擊作用，結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形現(xiàn)象，局部有不同規(guī)模的裂縫。

（3）混凝土結(jié)構(gòu)強度達到要求，但部分區(qū)域承受的荷載作用明顯偏強，此時將產(chǎn)生裂縫，此現(xiàn)象在薄弱結(jié)構(gòu)處體現(xiàn)得更為明顯。

2.溫度變化引起的裂縫

混凝土對溫度較為敏感，具有熱膨脹和冷收縮的特性。建筑物外部環(huán)境發(fā)生變化時，混凝土的形態(tài)隨之改變，若約束混凝土的變形，將在結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生應力，而該應力值超過自身的抗拉承載極限時，將顯現(xiàn)出裂縫。

3.施工工藝引起的裂縫

（1）施工中，未嚴格控制混凝土防護層的厚度（偏大），或是上層鋼筋綁扎到位后受到明顯的重壓，受負彎矩的鋼筋保護層厚度增加，構(gòu)件的作用高度較之于正常狀態(tài)有所減小，此時混凝土出現(xiàn)裂縫，并且在受力鋼筋縱向部位最為明顯。

（2）混凝土結(jié)構(gòu)松散、缺乏平整性，表面有較為明顯的麻面、空洞等問題，外部環(huán)境對混凝土內(nèi)部的影響增強，有鋼筋銹蝕以及混凝土裂縫等病害。

（3）混凝土施工量較大時，通常以分層或分段的方式施工，此時接縫部位較為薄弱，可能會在新舊混凝土結(jié)合部位出現(xiàn)裂縫。

三、防水混凝土的防滲、防裂措施

1.防滲措施

結(jié)構(gòu)自防水是有效提高防滲水平的重要途徑。在實際施工中，需要選擇合適等級的防水混凝土，工程對混凝土質(zhì)量的要求較高時，摻入適量的高性能添加劑，以提高混凝土的防滲性能，而后將具體的施工工作落實到位。

（1）結(jié)構(gòu)主體以分段的方式澆筑，嚴格控制各段的長度，以免因長度過大而出現(xiàn)裂縫。

（2）重點關注防水混凝土結(jié)構(gòu)的各細部，例如預埋鐵件、穿墻管道、鋼筋高密度分布區(qū)等部位，采取有效的防控措施。防水混凝土內(nèi)部的鋼筋數(shù)量豐富，應合理梳理，不可碰觸模板。選用的各類模板必須具有足夠的強度和剛度，表面保持光潔，配套支撐裝置，發(fā)揮出支撐的作用，提高模板的穩(wěn)定性。

（3）施工縫、變形縫較為薄弱，宜在該處設置止水條和止水帶，施工時采取環(huán)向封閉措施。對于設置在縱橫向施工縫接頭部位的止水條，需要有效頂緊，不可發(fā)生松動。在澆筑施工縫、變形縫的混凝土時加大振搗力度，提高該處的密實性。

2.防裂措施

（1）以不影響混凝土的強度和抗?jié)B性為基本前提，適度優(yōu)化防水混凝土的材料取用方式，例如摻入適量的磨細粉煤灰或石粉等材料，采取此方法減少水泥的用量，緩解水泥水化熱現(xiàn)象。除此之外，施工中嚴格控制混凝土的入模溫度，以免因溫度不合理而出現(xiàn)裂縫。

（2）頂板的大開口部位可能會產(chǎn)生大規(guī)模的裂縫，為規(guī)避此問題，調(diào)整開口處的混凝土類型，即選用有機纖維添加劑混凝土，憑借此類材料的抗裂性能優(yōu)勢達到規(guī)避裂縫的效果。

（3）防水混凝土終凝后，隨即安排至少14d的養(yǎng)護，在這一過程中要注重對溫濕度的控制，確保養(yǎng)護過程中混凝土表面可始終維持濕潤狀態(tài)。準備拆模時先檢測混凝土表面溫度與環(huán)境溫度，要求兩者的差值≤15℃，否則不允許拆模。

（4）大體積防水混凝土施工中，溫度的檢測與控制也極為關鍵，應有效抑制水泥水化熱，減小混凝土的內(nèi)外部溫差，以免因溫度差異過大而產(chǎn)生裂縫。通常混凝土的內(nèi)外溫差控制在20℃以內(nèi)。

四、防水混凝土裂縫的處治措施

1.頂面裂縫的處治

裂縫表面可用角磨機予以打磨，同時準確確定裂縫的具體發(fā)生位置，以劃線的方式形成醒目的標記；用云石鋸開槽，槽的尺寸為深度2～4cm、寬度2～3cm，將其中的碎屑、粉塵等雜物清理干凈，沿裂縫頂面刷涂阻銹劑；刷涂施工期間，槽內(nèi)壁可能沾染阻銹劑，因此用云石鋸清理（在槽底阻銹劑表干后進行）；準備快硬高強砂漿修復材料，將其填入槽內(nèi)，經(jīng)3～4h后，用角磨機打磨修復區(qū)域的表面，保證該處有足夠的平整性；以裂縫為中心，在其左、右側(cè)各15cm內(nèi)進行膏體硅烷浸漬處理，采取此方法全面提升裂縫周邊的防水性能。

2.混凝土裂縫、施工縫滲漏水的處治

（1）用鑿子沿裂縫方向開槽，槽深3～4cm、槽寬2～3cm，成型的槽呈U形或方形，深度超過寬度，否則可能出現(xiàn)黏結(jié)不穩(wěn)定的情況；隨后清理槽縫的灰塵；用水預濕內(nèi)表面，但不可形成明水。

（2）若有流水，用快干水凝水泥封堵，若無流水則直接跳過該步驟。按比例調(diào)制快干水凝水泥，遵循隨拌隨用的原則，自兌水開始算起，在1min內(nèi)使用完畢。操作人員佩戴手套，將粉團填塞至裂縫內(nèi)，此后材料在短時間內(nèi)凝固，起到封堵的作用。施工中控制好快干水凝水泥的用量，通常需達到填充槽深度的1/3左右。

（3）槽縫的處理思路為：按比例選用高效防水材料，將此部分調(diào)和成團，封堵至槽深的2/3；按照比例取用快干水凝水泥速凝封堵材料，封堵槽的剩余部分，為了充分發(fā)揮出快干水凝水泥速凝封堵材料的應用優(yōu)勢，需要在調(diào)和后的15min內(nèi)使用完畢。

3.側(cè)墻無滲水痕跡裂縫的處治

用云石鋸順裂縫開槽，槽寬、槽深均控制在2～3cm；全面清理槽內(nèi)殘留的粉塵及其它雜物；用封縫膠將注膠底座穩(wěn)定黏結(jié)在裂縫的正上方，注膠底座間距統(tǒng)一控制在25～35cm；對注膠底座間的槽口做封閉處理，一方面保證封閉效果，另一方面避免封縫膠填滿槽口；經(jīng)一段時間后，封縫膠強度提高，達到特定要求后從底部開始注灌封膠，在此期間觀察上一個注膠底座的實際情況，若該處有出膠現(xiàn)象開始對第2個底座做注膠處理，此時進一步觀察第3個注膠底座，若該處出膠關閉第1個注膠底座，并開始從第3個底座進行注漿，按照前述提及的流程有序推進，直至完成各項注膠作業(yè)為止。灌封膠的強度達到要求后，用角磨機打磨殘留在表面的封縫膠以及底座，再對裂縫左右側(cè)15cm做膏體硅烷浸漬處理。

五、結(jié)語

防水混凝土的裂縫會直接對結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性和安全性造成影響，針對此問題，需要明確具體的原因，再采取針對性的施工處治措施。經(jīng)過本文的分析，提出地鐵工程防水混凝土裂縫的成因以及處治措施，希望所提內(nèi)容能夠作為同仁的參考。