某地鐵站場超長混凝土結構無縫施工及質量控制

高承敏 羅杰 鄭曉亮

（成都軌道建設管理有限公司，四川成都 610096）

1 工程概況

本工程為四川省成都市某地鐵蓋下停車場基地，占地面積約16 公頃，長度約1100m，最大寬度約205m，為地下一層結構，層高10.3m。由于蓋下車輛基地的功能需求對結構防水要求較高，結構單體最大跨度分別達到570 米。該結構設計減少了后期維護困擾，但同時極大的增加了工程實施難度，在技術及質量管理方面也提出了更高的要求。

該站場結構板長度超500m，遠超普通結構伸縮縫設置要求，屬于超長結構，在混凝土收縮、溫度改變等條件下，混凝土板內將會產生較大的拉應力。結構板由于外因（受力、濕度、溫度場變化等）而變形時，在物體內各部分之間產生相互作用的內力，以抵抗這種外因的作用，并試圖使物體從變形后的位置恢復到變形前的位置。這種相互作用的內力致使結構開裂，削減停車場結構的質量穩定性。

2 超長混凝土無縫結構設計措施

為解決超長混凝土結構可能發生的開裂問題，本工程根據實際情況采取措施。分別在原材料選擇、誘導槽和后澆帶布置等方面下功夫，從源頭確保超長混凝土結構施工質量。

2.1 合理設置誘導槽

混凝土收縮應力易造成大單體結構開裂，探究在應力較為集中的位置泄掉內力，即布置誘導槽。使應力在設定位置釋放，確保整體結構完整。

參照溫度應力分析結果，本工程在庫區中部、咽喉區（跨度尺寸突變處）各設置一條誘導槽（如圖1）。誘導槽部位，鋼筋斷開設置，混凝土保持連續，且在結構內設置止水帶、下部設置接水槽等加強措施，保證防水效果。側墻考慮施作U 型誘導槽，釋放側墻應力（如圖2、3）。

圖1 誘導槽平面示意

圖2 誘導槽三維示意

2.2 采用補償收縮混凝土

補償收縮混凝土是在混凝土中摻入適量膨脹劑配制而成的一種微膨脹混凝土。它可以針對普通混凝土收縮變形大、易產生裂縫的弊病,起到相對補償的效果。配制應使用礦渣水泥，摻入控制混凝土彈性模量的適量膨脹劑及聚丙烯纖維。同時添加減水劑及粉煤灰，控制水量。

2.3 結構板設置預應力鋼絞線

圖3 誘導槽剖面示意

設置預應力鋼絞線是一種主動裂縫防治措施，可減小溫度變化和混凝土收縮對結構的影響。本工程配置無粘結預應力鋼絞線（如圖4）。預應力是為了改善結構工作性能，在施工時給結構預先施加壓應力。結構工作期間預加的壓應力可全部或部分抵消荷載產生的拉應力，避免結構脆性破壞。預應力使結構的拉應力抑制在較小范圍，如裂縫產生時，預應力筋的“套箍”效應將持續控制裂縫的發展。

圖4 板內預應力筋曲線示意

3 超長混凝土結構質量管控措施

本工程最大不設縫結構長度為570 米，大體量混凝土的產生的水化熱使結構的內部溫度急劇升高。受限于混凝土導熱性差的特性，硬化過程中內外溫差大，形成內部約束應力。內部約束應力的存在使混凝土結構表面受拉（內約束越強拉力越大）。

超長混凝土結構質量控制關鍵是控制裂縫，控制裂縫要提高混凝土自身的抗拉強度，需從原材料選用、選擇合理骨料級配、加強振搗與養護等方面做好質量管控。

3.1 選擇合理的原材料及混凝土配合比

3.1.1 水泥

使用滿足《通用硅酸鹽水泥》要求的水泥。建議使用PO42.5 的礦渣水泥。添加粉煤灰及減水劑，使用水量減少，水灰比降低，降低混凝土水化熱。避免使用溫度較高的水泥，防止混凝土溫升與環境溫度差幅度過大而形成溫度裂縫。

3.1.2 粉煤灰

使用滿足《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB/T 1596-2005）要求的I 級粉煤灰，粉煤灰應品質穩定、燒失量低。

3.1.3 骨料

砂、石各項指標應滿足國家現行標準《普通混凝土用砂、石質量標準及檢測方法》（JGJ52-2017）。配置混凝土所用的骨料應滿足現行國家標準及規范規定的質量要求。粗骨料含泥量須小于百分之一。

3.1.4 膨脹劑

為了有效補償混凝土的收縮，膨脹劑應采用滿足《混凝土膨脹劑》（GB23439－2009）中II 型要求，且限制膨脹率好。膨脹劑加入到混凝土中，拌水后生成大量膨脹性結晶水化物，使其產生適度的膨脹，在鋼筋和鄰位的約束下，產生的膨脹能轉為壓應力，這一應力可抵消砼在硬化中的收縮拉應力，從而減少裂縫。

3.1.5 水

拌合用水需滿足《混凝土用水標準》要求。需使用自來水、能飲用的潔凈天然水、不含會影響水泥硬化的有害雜質、泥污或油脂、糖類的水。

本工程的混凝土配合比針對超長混凝土結構，增加混凝土組分（即特殊外加劑），對降低水化熱、抵抗溫度應力、防止混凝土收縮、減少非荷載裂縫有明顯效果。本工程補償收縮混凝土拌合料由以下原材料組成（如圖5），各項材料用量應根據試驗確定。

圖5 補償收縮混凝土配合比

3.2 制定合理的施工方案

為了解決結構超長大體積混凝土開裂的通病，本工程采用跳倉法進行施工。

3.2.1 跳倉法施工

跳倉法是充分利用了混凝土在五到十天期間性能尚未穩定，沒有徹底凝固前容易將內應力釋放出來的“抗與放”特性原理。一般將大面積混凝土平面結構劃分成若干區域，隔塊施工，即隔一段澆一段。相鄰兩段間隔時間不少于七天，以避免混凝土施工初期部分強烈溫差及干燥作用。

本工程在施工前，結合場地布置、立柱位置、結構尺寸、施工能力等因素，將主體結構劃分為9 區（A1-A7,B1-B2）108 塊結構板（如圖6、7），跳倉的最大分塊長度不大于40m，后期分塊補倉，將結構連為整體。

圖6 分倉劃分

圖7 分倉現場施工圖

3.2.2 設置后澆帶

后澆帶是在現澆鋼筋混凝土結構施工過程中, 為了克服由于溫度變化、混凝土收縮而可能產生的有害裂縫而設置的臨時施工縫。本工程按照間距80-100m 布置后澆帶，寬度0.8m（如圖8）。待后澆帶兩側結構澆筑完成60 日后，再用混凝土填充澆筑，封閉結構。原則上使用比兩側結構高一等級的微膨脹砼填充。

圖8 后澆帶布置

3.3 混凝土澆筑控制

3.3.1 施工前的準備工作。

第一，優選混凝土供應商?；炷吝B續澆筑是保障大體量混凝土質量的關鍵。按照一主一備原則，通過實地考察和綜合評估，確定不少于3 家實力雄厚、質量可靠的拌合站，并簽署混凝土保供協議，確?；炷吝B續供應。

第二，根據分工和工序開展情況配備足夠的技術人員。圍繞技術要求對全員實施技術交底，并嚴格督促各級人員按照技術管理要求履行各自職責。為確保材料保質保量及時供應，項目部指定專業材料管理員負責工程主要材料的調查、采購、管理、發放及監控工作。

第三，提前演練應急措施。對混凝土澆筑過程中中斷無法繼續的情況，需做好技術處理方案，并提前進行演練。

3.3.2 混凝土澆筑控制

澆筑施工時，加強對混凝土和澆筑過程的質量控制。結構混凝土采用商品混凝土，嚴控混凝土坍落度，混凝土汽車泵或拖泵泵送入倉，分層分塊進行澆筑。立柱與承臺結合部或立柱與板、梁結合部的混凝土標號不同時，分層先澆筑高標號混凝土，再澆筑同層低標號混凝土，確保高標號混凝土澆筑到位。立柱澆筑至梁底0.2m，立柱頂部剩余部分（柱頭）與板、梁部分一起澆筑。混凝土嚴格控制下料高度≤1.5m 和厚度≤0.5m，并分層振搗，且上一層混凝土振搗須插入下一層混凝土不小于10cm。使用插入式振搗器時振搗棒不得擾動鋼筋和預埋件。振搗時不應欠振或過振，注意振搗到位使混凝土充滿端頭、角落。

3.3.3 混凝土溫控及養護

按照大體積混凝土施工要求，預先在澆筑區域埋入測溫計，按規范頻次監測混凝土內外溫度變化。建立嚴格的混凝土養護制度。在混凝土表面開始變干時開始養護，養護總齡期不應少于14 天。

圖9 測溫計安裝

4 結論

本工程施工完畢后結構未出現明顯裂縫、滲漏等質量問題，取得了良好的效果。在站場超長混凝土結構管理中，應在仔細認真研究工程建筑形式、結構特點的基礎上，在結構設計、材料選擇、施工管控等方面采取與工程項目相適應的有效措施，輔以科技信息管控手段，將超長混凝土結構無縫施工做好將越來越容易。