浅谈地铁叠合墙结构裂缝控制施工关键技术

浅谈地铁叠合墙结构裂缝控制施工关键技术摘要：本文以某地铁站工程为例，详细介绍了叠合墙结构基本概念及自身特点，对地铁叠合结构车站侧墙混凝土所受的温度应力、收缩变形、自身体积变形等进行了分析，得出了地铁叠合墙结构裂缝控制施工关键技术的几点结论，以期对今后类似地下工程的施工具有一定的参考价值。关键词：叠合墙结构；裂缝；结构自防水；温差；水化热abstract:thistoametrostationengineeringforcases,detaileddescribeshasstackscollectionwallstructurebasicconceptandtheitselffeatures,onmetrostackscollectionstructurestationsidewallconcretebybyoftemperaturestress,andshrinkdeformation,anditselfvolumedeformation,forhasanalysis,concludedthathasmetrostackscollectionwallstructurecrackcontrolconstructionkeytechnologyofseveralpointsconclusions,toonfuturesimilarundergroundengineeringofconstructionhasmustofreferencevalue.keywords:compositewallstructurescrackstructuralwaterproofingtemperaturedifferenceheatofhydration中图分类号：tu74文献标识码：a文章编号：由于叠合墙结构不像复合墙体系那样设置外包卷材防水层，而是通过对地下连续墙表面凿毛、设置剪力槽和锚筋等办法使两者密贴刚接成一个整体的，故结构自防水就成为唯一的一道防线，其防渗漏效果将直接关系到整个工程的质量。引发渗漏的主要原因是内衬墙收缩裂缝和施工缝的出现，纵观以往同类工程，这是内衬墙施工的两大顽症。施工缝的渗漏一直是土木工程界的难题,在地铁车站施工中则更为突出。因此，减少混凝土裂缝及渗漏水面积乃是地铁叠合墙结构施工的重中之重。、八、•一、前言地铁设计中地下墙的围护结构形式主要有两种，叠合墙体系围护结构与内衬墙间无防水层，钢筋接驳器连接，叠合后二者视为整体，使用阶段共同受力；复合墙体系是围护结构和内衬墙之间设置防水层，与主体结构的顶、底板防水层形成密封的整体，使用阶段土压力由围护结构和内衬墙共同受力，水压力则主要由内衬墙受力。叠合墙的混凝土结构不可避免地存在着裂缝和施工缝隙，这些裂缝（包括外力裂缝、内应力裂缝、温度裂缝等）及施工缝隙（施工缝、后浇带、穿墙管道周圈等）是导致地下工程渗漏的主要因素。由于地铁车站的工程结构特点，以及叠合墙相对于复合墙而具有的自身特点，除了普通的温度裂缝、化学裂缝、碳化裂缝和徐变裂缝外，基于结构上考虑的渗漏主要是内衬墙收缩约束、裂缝渗漏和施工缝渗漏。地连墙厚度一般远大于内衬墙（本工程地下连续墙厚度为800mm，内衬墙厚度为400mm），且二者中间不像复合墙体系那样设置外包卷材防水层，而是通过对地连墙表面凿毛设置剪力槽和锚筋使二者密贴刚接成一个整体，由于地连墙的刚度远大于内衬墙，而且往往先于内衬墙之前较长时间便已施工完成，基本已经完成变形，因此地连墙对新浇注的内衬墙的收缩变形（温度、化学、碳化、徐变等变形）具有强大的约束作用，使内衬墙产生拉应力，从而造成内衬墙开裂，形成渗水通道这是由叠合墙结构体系决定的，应作为施工时的重点因素考虑。另外，地下室施工缝的渗漏水现象一直以来是土木工程的难题，这在地铁车站施工中则更为突出其施工缝隙主要有：施工缝、后浇带、沉降缝、穿墙管道和穿墙螺栓等这些施工缝主要由于新旧混凝土共存，而不可避免地形成缝隙对于这些缝隙，必须采取一定的技术措施才能阻断水的侵入。由于叠合结构在外荷载作用下围护结构与内衬墙共同受力，协调变形，所以内衬墙的钢筋和混凝土用量都可以减少，同时免除了防水层施工，车站抗浮问题也容易得到解决。因此，叠合结构车站可以节省大量投资、提高效率、简化施工工艺、提高结构的安全度和耐久性，具有独特的优势；研究叠合结构车站侧墙的非荷载开裂机理和控制措施，具有重要的理论和现实意义。二、工程概况车站基坑长度约330.1m，标准段基坑宽度19.0m,扩大端基坑宽度23.1m。标准段基坑开挖深度16.61m，扩大端基坑开挖深度18.41m。基坑竖向设置三道（p609钢管内支撑，第一道支撑间距约6m,壁厚t=12mm；第二、三道支撑间距约3m，壁厚t=14mm。车站主体结构基坑保护等级为一级，地下两层岛式站台车站。勘察期间地下稳定水位埋深8.69〜10.31m，标高9.20〜9.75m。南昌地区地下水的年变化幅度为1〜3m左右，基坑若在丰水季节施工，按水位最大上升3.0m计算。本站的承压含水层主要为砂、砾石层，承压水的水位埋深为8.78〜9.33m、标高为9.27〜9.73m,承压水头高度为2.67〜3.79m。由于周边地下水位较高，车站采用地下连续墙围护结构，地连墙既作为施工阶段的挡土结构，又是车站主体结构的一部分，与内衬墙一起形成叠合结构外墙。地下墙嵌入深度采用嵌入中风化泥岩，隔断周边水利联系，保证基坑及主体结构安全。三、裂缝产生原因分析混凝土中产生裂缝的原因很多，主要是温度的变化、混凝土脆性和不均匀性，以及结构不合理、原材料不合格、模板板变形等原因。混凝土在浇筑后的硬化过程中，水泥水化产生大量的水化热，导致内部温度急剧上升，由于南昌冬季气温低、混凝土表面散热较快，形成内外较大温差，造成内部与外部的热胀冷缩程度不同，使混凝土表面产生一定拉力，当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时，混凝土表面就会产生裂缝。各种裂缝多产生于施工的中后期，即完成浇筑的3〜6个月。后期在降温过程中，由于受到基础或混凝土的约束，又会在混凝土内部产生拉应力。气温的变化也会在混凝土表面引起很大的拉应力，这些综合的拉应力超出混凝土的抗裂能力时，即会出现裂缝。温度裂缝的走向通常无一定的规律，大面积结构裂缝通常纵横交错。梁板类长度尺寸较大的结构，裂缝多平行于短边，裂缝宽度大小不一，一般情况边缘较小，中间较大。受温度变化影响较为明显，冬季较宽，夏季较窄。为了减少裂缝产生，可以通过控制温度和改善约束条件以减轻温度应力，通过对混凝土配合比、浇筑分段、养护、拆模的控制，减少混凝土裂缝及渗漏水面积。四、关键技术控制4.1温度控制夏秋季节气温较高，浇筑混凝土时可减少浇筑厚度，使之内部与表层尽快同时散热，利用浇筑的表层将热量导出。规定合理的拆模时间，尤其是春秋季昼夜温差大，降温较快，进行适当的表面保温，以免混凝土表面发生急剧的温度梯度。改善骨料级配，用干硬性混凝土掺混合料。增加优质粉煤灰比例、降低水灰比等措施以减少混凝土中水泥的用量。在混凝土浇筑时埋设水管，通入冷水降温，增大散热面积。拌合混凝土时加温度很低的水，碎石也要冷却后再搅拌，以降低混凝土的浇筑温度。4.2改善约束条件合理分缝分块，混凝土浇筑前，应根据结构物的结构尺寸、仓面大小及约束情况等合理进行混凝土浇筑的仓面划分。一般为16〜18m。合理安排施工工序，避免过大的高差和侧面长期暴露。避免基础过大起伏，尽可能减少不均匀沉降。改善混凝土的性能，尽可能用抗裂水泥，加强后期养护，防止表面干缩，保证混凝土的质理避免产生贯穿裂缝。五结论叠合墙结构车站是连续墙与内衬墙之间在连续墙顶、中、底板的位置预埋钢筋接驳器，通过对围护结构的凿毛、清洗，与内衬墙连成整体。叠合后两者变形协调一致，可以视为整体墙。叠合墙和复合墙相比较，叠合墙施工难度较大，施工质量不易保证，薄弱环节相对较多，尤其在预留钢筋接驳器及接缝防水处理上更为突出；复合墙相对施工难度较小，施工质量易保证，但在防水处理上会出现多处渗漏、长期堵漏的情况且造价相对较高。经过以上比较，对于叠合墙在能保证施工质量的前提下，尤其是在南昌本地以粘土和砂层为主的地质条件下，其优势还是比较明显，对今后南昌地铁类似地