超长地下结构内衬墙混凝土的抗裂控制.pdf

超长地下结构内衬墙混凝土的抗裂控制 C on c r e t e Cr a c k R e s i s t a n c e Con t r ol o f L i n i n g Wa l l s i n S u p e r L o n g Un d e r g r o u n d S t r u c t u r e 丁炳国 上海建工七建集闭有限公司 上海 2 0 0 0 5 0 摘要：上海轨交西站高铁站房区域工程，其地下结构的内衬墙由于体量大、延长面长的特性而出现了裂缝。通过调整 混凝土配合比、优化施工措施与养护，在其后的内衬墙施工中裂缝明显减少，达到了预期的施工质量效果。该控制措 施亦供相关工程参考。 关键词：超长 内衬墙 混凝土收缩 裂缝 控制措施 中图分类号 ：T U 7 5 6 1 + 1 文献标识码： 文章编号：1 0 0 4 1 0 0 1 ( 2 0 1 3 ) 1 1 _ 1 0 0 8 0 3 上海市区内的轨交车站多为地下车站 ，而较 多的地下 车站均设置有 内衬墙。轨交内衬墙的施工质量与建筑 内部 渗漏水息息相关，一定程度上也与周边建筑物沉降、结构 尺寸异变、结构力学性能下降、抗震强度下降也有着潜在 联系。 通过对超长 内衬墙 混凝土产生裂缝 的成 因分析 ，并 在轨交西站工程内衬墙施工过程中落实一系列技术质量措 施 ，以此来控制超长内衬墙混凝土出现裂缝。 1 工程概 况 上 海虹 桥综 合交 通枢 纽规 划范 围东 起外环 线 、西 至 华翔路 、北起北 翟路 、南至 沪青平公路 ，规划用地约 2 6 2 6 k m 。枢纽内引入 了核心区的概念 ，枢纽核心区内各 交通主体的平面布局由东 向西依次为 ：航站楼、东交通 中 心、磁浮、轨交西站 ( 高铁站房 )、西交通中心 ( 图1) 。 上海轨交西站 ( 高铁站房 区域 )工程位于虹桥机场 二期建设核心区内，东临在建的磁悬浮站 ，西接西交通广 场 ，为轨 交5 号线换 乘的轨 交客站。整个工程主体 分为5 层 ，地 下3层 ，地 上2层结构 。 主体结构为现浇钢筋混凝土框架形式 ，围护结构为现 浇钢筋混凝土地下连续墙形式。结构底板采用厚为2 0 0 0 3 0 0 0 mm的现浇钢筋混凝土无梁筏板 ，结构的内衬墙与地 下连续墙共同组成叠合墙体系。地下连续墙内衬墙厚度分 为 6 0 0 mm、8 0 0 mm、1 0 0 0 mm这3种 ，深度为2 1 9 O 7 2 4 0 mm多种 ；主筋采用B 2 0B 3 2 的HR B 3 3 5 钢筋，钢筋 连接采用直螺纹连接 ，水平钢筋的净保护层厚度 内外均为 作者简介：丁炳国 ( 1 9 6 2 - )，男，本科，工程师。 通讯地址：上海市武夷路1 5 0 号 ( 2 0 0 0 5 0 )。 收稿日期 ：2 0 1 3 0 9 1 7 1 0 0 8 I 建 筑 施 工第 3 5 卷第 1 1 期 I 北 附僦： 原有道路 规划道路 = 一 T 镕 ： = 旌工便桥 海建 1 生话区 L 海建T总承包薛所在地 E 奉次拟建建筑 图1 工程平面示意 3 O mm，采用C 3 5 、S 1 O 混凝土。根据设计要求 ，地下室内 衬墙按每3 O m左右设置1道后浇带 ，不设施工缝 ，后浇带 宽为8 0 0 mm。 B 2 层 的内衬墙在第2 道支撑拆 除后即可进行分块 施 工 ：B 3 层的内衬墙在第4 道支撑拆除后分块施工。内衬墙分 2次进行 ，第1 次浇捣B 2 层浇至第1 道支撑冠梁底 ，B 3 层浇 至第3 道支撑围檩底 ，第2 次浇捣分别与B 2 层顶板 、B 3 层顶 板同时进行。 本工程内衬墙呈现体量大、延长面长的特点 ，总计全 长 约为2 6 0 0 m ( 图2)。 2产生裂缝 的因素分析 混凝土中产生裂缝的原因有多种，主要有温度和湿度 的变化、混凝土的脆性和不均匀性、原材料不合格、模板 变形、基础不均匀沉降、施工工艺不合理 、地基变形、结 构受荷、设计欠周全、徐变等 。 现将上海轨交西 内衬墙 ( 超长超大混凝土 ) 产生裂缝 的主要原 因归结 如下 ： 2 1 结构超长 ，混凝土收缩大 在混凝土的硬化过程 中， 由于混凝土本身的水化作用 i j = 蓦 蓦 誊 喜 爱蠹 董 毫 量 董 j 地 I 熏 内衬墙钢筋 一 I 1B 3 2 I ： 一 厚6 0 O 内衬墒 A8 l 5 0 B 2 底 板 I 图2 内衬墙 剖面示意 将引起体积收缩，当温度变化B ,- j- Ij 产生温度变形 ， 尤其是 上海轨交西站这样的超长结构更为明显。当这2种变形受 到约束后 ，在结构内部就会产生收缩应力和温度应力 ，这 2种应力在混凝土中产生的主拉应力分别超过混凝土抗拉 强度 ，主拉应变超过混凝土极 限拉应变时，就会导致混凝 土开裂而形成 收缩裂缝和温度裂缝。此类裂缝一般发生在 混凝土浇注后半月至数月 内，主要影响的部位是应力较集 中部位及温度变化较大的部位。 2 2 混凝土收缩受底板、顶圈梁的约束 混凝土在强度发展到一定程度后逐渐降温 ，这个降温 引起的变形加上混凝土失水引起的体积收缩变形，受到底 板及项圈梁的约束时引起的拉应力，超过了混凝土的抗拉 强度时 ，可能产生贯通整个截面的裂缝。 2 3表面收缩 当内衬墙拆模过早并得不到充分的保湿养护时，易使 混凝土表面脱水而产生干缩裂缝。有B ,- J , L 凝土的内部湿度 变化很小或变化较慢 ，但表面湿度可能变化较大或发生剧 烈 变化。另外 ，养护不周 、时干时湿，表面干缩形变受到 内部混凝土的约束，往往也会导致表面裂缝。 2 4 混凝 土水化热 混凝土硬化期间水泥放 出大量水化热 ，导致内部温度 不断上升，在表面引起拉应力。后期在降温过程中，由于 又 受到基础或老混凝土的约束，又会在混凝土内部 出现拉 应 力，当这些拉应力超 出混凝土的抗裂能力时 ，即会出现 裂缝。当采用早期强度高的水泥作为混凝土胶凝材料时 ， 混凝土早期收缩大且水化热大，易在混凝土 内形成温度梯 度 ，内部产生压应力 ，当表面产生的拉应力超过混凝土抗 拉强度时就会引起裂缝。 3 超长 内衬墙混凝土抗裂控制措施 3 1 结构 分段 、设置后 浇带、抗裂网片 内衬墙按3 O m分为1个施工段 ，设置宽8 0 0 mm的后 浇带，后浇带采用微膨胀混凝土 ，其强度等级 比两侧的混 凝土提高一级 ，并在养护时加强保湿措施 ，确保其补偿收 缩性能。后浇带两侧设置快易收口网 +钢板止水带 ，并辅 助遇水膨胀止水胶。后浇块 的混凝土浇筑时间在两侧混凝 土浇筑完后I 6 0 d以上进行浇筑 ( 图3) 。内衬墙表面设置 A 8 mm1 5 0 mm双向抗裂钢筋网片。 地下连续墙 图3 内衬墙后浇带节点 3 2 优化 混凝土配比 严格控制混凝土原材料的质量 ，使用干硬性混凝土， 再掺混合料 ，加 引气剂或塑化剂等措施 以减 少混凝土中的 水泥用量。水泥选用低热水泥并掺入适量矿渣微粉 ，以此 来降低水化热 ；粗骨料选用5 2 5 的碎石，含泥量控制在0 7 以内，泥块含量不得大于0 3 ；细骨料采用混合中砂 ，细 度模数2 3 以上，含泥量控制在1 5 以内，泥块含量不得大 于0 5 。 3 3 控 制混凝土浇捣 。加强早期养护 实践证明，混凝土常见的裂缝大多数是不同深度的表 面裂缝 ，其主要原因是温度梯度造成的，寒冷地区的温度 骤降也是容易形成裂缝的。因此，混凝土的保温对防止表 面早期裂缝尤其重要 ；从温度应力观点出发，现场保温应 达到下述要求： ( a) 防止混凝土内外温度差及混凝土表面梯度 ，防止 表面裂缝 ： ( b)防止混凝土超冷 ，应该尽量设法使混凝土的施 工期最低温度不低于混凝土的使用期的稳定温度 ： ( C)防止老混凝土过冷 ，以减少新老混凝土间的约 束。 新浇混凝土中所含水分完全可以满足水泥水化的要求 而有余。但 由于蒸发等原因常常引起水分损失，从而推迟 或防碍水泥的水化 ，表面混凝土最容易而且直接受到这种 不利影响。 因此混凝土浇筑后的最初几天是养护的关键 时 期，在施工中应该切实重视起来。 另外，混凝土施工时和施工后的注意事项还有： ( a) 搅拌混凝土 ,- J ：b u 水或用水将碎石冷却以降低混凝 土的浇筑温度，混凝土的入模温度不宜超过3 0 。 C； ( b)浇注采用分层浇注 ，分层厚度为5 0 0 mm，以解 决混凝土浇注过程中散热 ，第2 层浇筑必须在第1 段混凝土 初凝前浇筑完毕 ： 2 0 1 3 1 1 B u il d in g C 。 n s tr u c t i 。 n l 1 0 0 9