地下交通工程箱体结构裂缝的防治

地下交通工程箱体结构裂缝应该怎么防治？控制标准是什么？请看鲁班乐标编辑的文章。

1工程概况

开发区地下车库配套交通空间工程总建筑面积为36723.5m2，总长度为2.1km，采用单向双车道标准，主体标准断面宽11.2m，高6.3m，为箱型结构。地基坐落在淤泥质粘土上，结构标准断面埋深10.5m，覆土深度2.7～3.1m。开发区地下交通空间一期工程总计地下封闭段的箱体数量为38个，敞开段数量为15个，主体箱体结构底板厚1100mm，顶板厚1100mm，侧墙厚900mm，箱体净高为4.6m，从结构尺寸看，属于大体积钢筋混凝土结构。设计变形缝按箱体长度每35～45m一道并要求每15～25m设置一道环形施工缝。混凝土强度等级为C30，设计要求二级防腐，添加8%钢筋阻锈剂。

2控制标准

主体结构防裂控制是该工程的重点。混凝土结构裂缝的控制相对比较复杂，它涉及到设计、施工（包括养护）、材料的选择（包括混凝土的配比）等诸多因素。一般地下混凝土结构主要渗漏的部位是变形缝（包括温度伸缩缝、沉降缝）和施工缝。根据地下结构的特殊要求，一般在满足结构受力及正常使用条件下，混凝土结构设计按允许出现裂缝考虑，但不允许出现通缝，墙面允许有少量、偶见的湿迹，但不允许有滴漏。其控制标准见表1。表1各部位混凝土结构裂缝控制标准。

3裂缝成因

钢筋混凝土结构产生裂缝的因素比较复杂，一般认为有温差（包括收缩）、材料的弹性模量、线膨胀系数、混凝土的极限拉伸、混凝土板厚度（或墙高度）、结构连续长度、混凝土本身的徐变及约束等原因。根据裂缝在结构表面的分布形状和基本走向可归纳为2种：一种为无序状态裂缝，即裂缝的方向不同，分布较均匀，长度较短，深度较浅，这种裂缝多因混凝土的内外收缩不均匀造成的；另一种裂缝为较规则的连续裂缝，通常以一定间距平行出现，其主要是因混凝土结构受到外部的约束造成，裂缝方向与所受约束方向垂直或斜交，有时可贯穿整个构件断面，这也是地下结构产生裂缝的主要形式。针对混凝土结构产生的裂缝，一般只要裂缝不继续发展，同时采取适当的补救措施，就不会对结构的承载力造成损害，但对于引起结构渗漏和超过允许宽度范围的裂缝则要进行堵漏处理。

4控制方法

1）必须严格按照设计设置变形缝的同时，严格控制沿箱体长度方向设置环向施工缝。同配比混凝土的不同期间收缩率不同，箱体施工必然先将地板混凝土浇筑完成后进行侧墙和顶板施工，所以，地板和侧墙混凝土收缩值不同，从而造成底板混凝土对侧墙混凝土的约束，形成对侧墙混凝土的拉应力，当侧墙混凝土的粘结力小于拉应力的情况下，就产生侧墙混凝土的裂缝。

在前期完工主体结构一个月内就发现墙体产生裂缝，裂缝分布存在规则性的，在底板与墙体水平施工缝与墙体与顶板交界处之间，裂缝长度72%分布在自墙体与底板水平施工缝到顶板的2/3H(H为墙体高度)，裂缝沿墙体纵向3～5m内间隔分布。在主体完成1a内维修过程中，凡是裂缝都存在渗水现象，但未发现底板和顶板产生裂缝。针对上述发生的裂缝，必须控制环向施工缝在15m以内，减少段落底板对墙体混凝土的总的约束应力，越长约束应力越大，产生裂缝就多而宽，不可只依据试验室的对混凝土产生膨胀的配合比，须经过施工现场试验，调整好膨胀剂的掺量使其膨胀率适合段落长度。

2）将主体结构分底板、侧墙、顶板三次浇筑。钢筋混凝土箱体结构的形式使侧墙对顶板、底板对侧墙的约束应力产生的裂缝宽度、长度不同，防治方法也不同。墙体由于整体坐落在底板之上，因此底板会对墙体整体作用，产生的裂缝长，底部宽，上部细，而顶板是以侧墙的尺寸宽度坐落在墙体上，因此产生的应力作用对顶板要小，而且是局部的，通过增加纵向配筋或者局部加强可以防治，以后治理工作量也少。施工中期地下交通空间工程采取将底板、墙体、顶板三次浇筑方法，使结构裂缝明显减少。

3）严格控制大体积混凝土结构施工质量。大体积混凝土裂缝属于材料型裂缝，是由非受力变形变化引起的，其与因结构单元或者构件混凝土收缩不同，大体积混凝土收缩主要是由温度差异引起应力，其应力与结构单元收缩应力的叠加，进一步增强混凝土结构裂缝宽度，因此要减少混凝土内外温差。

（1）原材料水泥。由于温差主要是由水化热产生的，所以为了减小温差就要尽量降低水化热，为了降低水化热，要尽量采取早期水化热低的水泥；采用中热硅酸盐水泥和低热矿渣水泥。在不影响水泥活性的情况下，要尽量使水泥的细度适当减小，因为水泥的细度会影响水化热的放热速率，试验表明比表面积每增加100cm2/g，1d的水化热增加1～21J/g，7d和20d均增加4～12J/g。掺加粉煤灰和矿粉。为了减少水泥用量，降低水化热并提高和易性，把部分水泥用粉煤灰代替。由于粉煤灰具备活性，取代部分水泥从而减少水泥用量，降低混凝土的热胀；由于粉煤灰颗粒较细，能够参加二次反应的界面相应增加，在混凝土中分散更加均匀；同时，粉煤灰的火山灰反应进一步改善了混凝土内部的孔结构，使混凝土中总的孔隙率降低，分布更加合理，使硬化后的混凝土更加致密，相应收缩值也减少。矿粉。在混凝土中添加矿粉替代粉煤灰有着弥补粉煤灰28d强度不足的作用，因此采取双掺。

加入矿粉改变水泥与骨料的微观结构；矿粉活性成份与Ca(OH)2反应成C-S-H胶凝，使界面的Ca(OH)2颗粒变小，从而减小混凝土的孔隙率，增加混凝土的抗渗性能。骨料。宜采用级配良好的中砂和中粗砂，最好用中粗砂，因为其孔隙率小，总表面积小，这样混凝土的用水量和水泥用量就可以减少，水化热就低，裂缝就减少，另一方面，要控制砂子的含泥量，石料必须采用连续级配、坚硬的石料。加入外加剂。缓凝剂对混凝土开裂的影响，缓凝剂的作用一是延缓混凝土放热峰值出现的时间，由于混凝土的强度会随龄期的增长而增大，所以等放热峰值出现时，混凝土强度也增大了，从而减小裂缝出现的机率。本工程配合比见表2。

（2）混凝土浇筑过程质量控制浇筑过程中要进行振捣，振捣时间应均匀一致以表面泛浆为宜，间距要均匀，以振捣力波及范围重叠1/2为宜。浇筑完毕后，表面要压实、抹平，以防止表面裂缝。另外，浇筑混凝土要求分层浇筑，分层流水振捣，同时要保证上层混凝土在下层初凝前结合紧密。避免纵向施工缝、提高结构整体性和抗剪性能。

（3）表面隔热保护大体积混凝土的温度裂缝主要是由内外温差过大引起的。混凝土浇筑后，由于内部较表面散热快会形成内外温差，表面收缩受内部约束产生拉应力，但是这种拉应力通常很小，不至于超过混凝土的抗拉强度而产生裂缝。而如果此时受到冷空气的袭击或者过分通风散热，使表面温度降温过大就很容易导致裂缝的产生，所以在混凝土拆模后，特别是低温季节，应立即采取表面保护措施，防止表面降温过大，引起裂缝。另外，当日平均气温在2～3d内连续下降≮6～8℃时，28d龄期内混凝土必须进行表面保护。

（4）养护混凝土浇筑完毕后，应及时洒水养护以保持混凝土表面经常湿润，这样既减少外界高温倒灌，又防止干缩裂缝的发生，促进混凝土强度的稳定增长。一般在浇筑完毕后12～18h内立即开始养护，连续养护时间不少于28d或设计龄期。

4）变形缝的处理。地下交通工程的变形缝是考虑长期箱体结构不均匀沉降而设计的，其对结构裂缝的控制越来越重要。但是变形缝往往因为施工质量控制不好，发生渗漏，给二次堵漏带来极大困难，也会给工程投入运营后带来极大隐患。因此必须对缝的处理要严格施工，同时也要考虑以后发生渗漏的导流。变形缝早期材料选用及后期引流。地下交通空间工程初期，采取严格按照设计作法进行施工，设计采用的钢边橡胶止水带，其采取冷接，后发现此处经常渗水，提出采取橡胶止水带热熔硫化焊接，防水效果非常明显。

由于箱体结构上为车行道路，在初期沉降及车辆动载影响下，箱体结构也产生微动，因此凡是漏水的变形缝，即使后期采取在缝内填筑止水胶条、涂抹水不漏、聚氨酯注浆等措施，都不能达到全部止水的效果；为此研究确定引流与封堵同时进行的方案。在箱体顶板和侧墙设置不锈钢接水盒，不锈钢接水盒能够将顶板及侧墙的渗水，引导到墙体与地面交接处见图1和图2。

单位：mm图1顶板变形缝构造单位：mm图2侧墙变形缝构造引导管及二次封堵设置。在变形缝处设置了准15mmPE管并在PE管上每隔0.5m打直径3mm的孔，孔向下设置，埋置在变形缝表面以下2cm，变形缝采用中核2000弹性防水涂料材料进行封堵，再沿管上涂抹中核2000弹性防水涂料3道并铺设无纺布2道。引流管一边伸进止水盒内，另一边引进排水沟内，引进排水沟管的高度在紧贴道路二次混凝土的顶面。

5）施工缝处理。通过采取聚氨酯注浆2～3次，能够达到根治的效果。其主要是因为缝隙较小，若在施工过程中严格按照规范施工即可，但是需要注意的是钢边橡胶止水带或者只采取铺设防水胶条止水的做法不可取。水平施工缝使用钢板止水带，环向施工缝使用350mm以上橡胶止水带。

5结语

通过采取有效预防措施和控制方法，避免了裂缝的发生，工程竣工后地下混凝土箱体无明显渗漏现象。地下结构混凝土的裂缝及渗漏始终是一个较为复杂的技术问题，要通过不断地实践和总结，科学的混凝土配比，严格的施工组织和完善的工艺措施相结合，才能确保混凝土的施工质量，达到地下混凝土结构裂缝控制之目的。

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