地铁地下结构裂缝的产生及防治研究

地铁地下结构裂缝的产生及防治研究

发表时间：2019-04-02T14:57:14.620Z 来源：《基层建设》2019年第1期作者：田听雨[导读] 摘要：随着我国地铁建设的快速发展，深基坑施工技术在地铁建设中发挥着越来越重要的作用。辽宁省交通规划设计院有限责任公司辽宁沈阳 130000

摘要：随着我国地铁建设的快速发展，深基坑施工技术在地铁建设中发挥着越来越重要的作用。然而，深基坑施工既危险又困难，容易引起基坑周围局部土体的位移和沉降，造成安全事故和巨大的经济损失。因此，本文就本人的工作经验结合施工实例介绍了地铁车站深基坑的施工技术与施工中的问题处理。

关键词：地铁地下；结构裂缝；产生；防治研究

导言

结构裂缝产生的原因很复杂，根据国内外的调查资料，引起裂缝有两大类原因，一种由外荷载（如静、动荷载)的直接应力和结构次应力引起的裂缝，其机率约20%；一种是结构因温度、膨胀、收缩、徐变和不均匀沉降等因素由变形变化引起的裂缝，其机率约80%。裂缝发生与材料、设计、施工和维护有关，现作以下分析。

1材料缺陷

在变形裂缝中收缩裂缝占有80%的比例，从砼的性质来说大概有：

1.1温差收缩

水泥水化是个放热过程，其水化热为165～250焦尔/克，随砼水泥用量提高，其绝热温升可达50～80℃。研究表明，当砼内外温差10℃时，产生的冷缩值εc=△T/α=10/110-5=0.01%，如温差为20～30℃时，其冷缩值为0.02～0.03％，当其大于砼的极限拉伸值时，则引起结构开裂。

1.2塑性收缩

砼初凝之前出现泌水和水份急剧蒸发，引起失水收缩，此时骨料与水泥之间也产生不均匀的沉缩变形，它发生在砼终凝之前的塑性阶段，故称为塑性收缩。其收缩量可达1％左右。在砼表面上，特别在抹压不及时和养护不良的部位出现龟裂，宽度达1～2mm，属表面裂缝。水灰比过大，水泥用量大，外加剂保水性差，粗骨料少，振捣不良，环境温度高，表面失水大等都能导致砼塑性收缩而发生表面开裂现象。

1.3干燥收缩

研究表明，水泥加水后变成水泥硬化体，其绝对体积减小。每100克水泥水化后的化学减缩值为7～9ml，如砼水泥用量为350kg/m3，则形成孔缝体积约25～30L/m3之巨。这是砼抗拉强度低和极限拉伸变形小的根本原因。研究表明，每100克水泥浆体可蒸发水约6ml，如砼水泥用量为350kg/m3，当砼在干燥条件下，则蒸发水量达21L/m3。毛细孔缝中水逸出产生毛细压力，使砼产生“毛细收缩”。由此引起水泥砂浆的干缩值为0.1～0.2%；砼的干缩值为0.04～0.06%。而砼的极限拉伸值只有0.01～0.02%，故易引起干缩裂缝。

1.4自生收缩

密封的砼内部相对湿度随水泥水化的进展而降低，称为自干燥。自干燥造成毛细孔中的水分不饱和而产生负压，因而引起砼的自生收缩。高水灰比的普通砼（OPC）由于毛细孔隙中贮存大量水分，自干燥引起的收缩压力较小，所以自生收缩值较低而不被注意。但是，低水灰比的高性能砼（HPC）则不同，早期强度较高的发展率会使自由水消耗较快，以至使孔体系中的相对湿度低于80%。而HPC结构致密，外界水泥很难渗入补充，在这种条件下开始产生自干收缩。研究表明，龄期2个月水胶比为0.4的HPC，自干收缩率为0.01%，水胶比为0.3的HPC，自干收缩率为0.02%。HPC的总收缩中干缩和自收缩几乎相等，水胶比越小自收缩所占比例越大。由此可知，HPC的收缩性与OPC完全不同，OPC以干缩为主，而HPC以自干收缩为主。问题的要害是：HPC自收缩过程开始于水化速率处于高潮阶段的头几天，湿度梯度首先引发表面裂缝，随后引发内部微裂缝，若砼变形受到约束，则进一步产生收缩裂缝。这是高标号砼容易开裂的主要原因之一。 2对于地铁地下结构的裂缝控制措施

2.1 外部荷载裂缝应对措施

针对由于外部荷载而引起的裂缝情况，可以使用以下几个方面的预防措施：（1) 进行施工的时候，不要将荷载直接作用于混凝土构件中，可以在实施混凝土构件受力工作之前，详细的计算出构件自身承受的能力，以便因超出标准而出现开裂情况。（2) 合理控制混凝土支撑体系拆除的时间，防止出现强度下降问题；如果混凝土受压区域的变量上升，那么结构变形情况是不可避免的。（3) 保护好浇注成型的混凝土构件尺寸。

2.2对于塑性裂纹的控制措施

要想全面预防混凝土结构塑件发生开裂情况，重点在于合理的控制混凝土的沁水量。预防措施表现在以下几个方面。（1) 选择干缩值较少、强度性能高的硅酸盐；（2) 控制好水灰的实际比例，使用减水剂来增加混凝土性能，不要使用过多的水泥。（3) 当遇到高温或者下雨的时候，设置必要的遮阳或者防雨设备，做好后期养护工作。

2.3 温度控制措施

因为结构的内部和外部空间会受到外部阳光的影响，所以会出现相应的温差现象。因此，首先要做的是通过冷却来合理控制温差。例如，用吸水材料覆盖空间站的顶板，然后用隔热材料覆盖。此外，当使用三角形支撑模板进行工作时，必须确保混凝土强度的稳定性。并且要在内外差温度处于10℃以内的情况下使用喷雾等方法，以此将模板拆掉，以便混凝土受到温差的影响或者水分蒸发过快出现裂缝情况。另外需要注意，不可以直接直接使用地下水方式来实施降温工作。

2.4 地基沉陷的控制

（1) 在施工之前，要加固填土地基的结构，确保其安全性。

（2) 在进行混凝土浇注期间，防止地基遭到过度浸泡。

（3) 提升模板的整体性能，确保地基的受力均衡性。

（4) 进行模板搭设的时候，做好预防措施。

（5) 在拆除模板的时候，要合理把握好时间，遵循规范的操作流程。

2.5 水热化裂缝的控制措施

（1) 对于混凝土的原材料选择；混凝土原材料，主要包含水泥、外加剂、骨料等相关的材料。对于混凝土中的外加剂要明确注意，必须确保其和规定要求相符合。添加掺合料的目的是为了减少混凝土的水化热情况。

（2) 对于混凝土的配合比设计；在设计期间，不要过度的使用水泥，尽可能减少用量，降低混凝土干缩情况。同时，要在遵循相关要求和规定区域内合理的配置粉煤灰掺料，减少混凝土中存在的水化热现象。

2.6注意事项

2.6.1对参加堵漏注浆的全体工人进行安全知识培训，堵漏注浆过程中，必须保证爬梯牢固，施工人员应佩带好防护眼镜，防止砼碎渣和灰尘伤及脸部和眼睛。

2.6.2输浆管必须有足够的强度，装拆方便。

2.6.3灌浆时，操作泵的人员应时刻注意浆液的灌入量，同时观察压力变化情况。一般压力突然升高可能由于浆液凝固、管路堵塞或由于浆液逐渐充填沉降缝，此时立即停止灌浆。压力稳定上升，但仍在一定压力之内，此时是正常的。有时出现压力下降情况，这可能是由于孔隙被冲开，浆液大量进入沉降缝深部所致，此时可持续灌浆。随着大量浆液进入缝隙，压力会逐渐上升并稳定。压力降低的另一个原因是由于封缝或管道接头漏浆造成的，需及时停止灌浆，进行处理。有时由于泵压力增大，将浆液压入沉降缝深处，使大量浆液流失，这时可调节浆液固结时间，使之缩短凝结时间或采用间歇灌浆的方法来减少浆液损失。

2.6.4每次灌浆结束后，必须及时清洗所有设备和管道，灌浆结束后应用水泥砂浆封闭灌浆孔。

2.6.5及时清除施工场地的积水，上下人员的楼梯、工作平台等人员活动多的部位保持干燥。

2.6.6加强用电和设备管理，定期对注浆用的仪表、设备进行检查，杜绝漏电现象。

结束语

地铁车站公共墙深基坑施工在地铁施工过程中起着至关重要的作用。因此，地铁车站深基坑施工技术的研究应不断加强。在施工过程中，应考虑周围建（构)筑物和交通的实际情况以及工程本身的特点，综合考虑车站建设和未来运营要求，做好深基坑开挖和支护，加强监测工作，采取措施控制地下水和地基沉降，以达到工程的质量和安全。

参考文献：

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