【摘要】本文针对地铁车站含暗柱复合式侧墙裂缝成因进行了简要分析，希望能为相关的人员提供一定的参考。
【关键词】地铁车站；含暗柱复合式；侧墙裂缝；成因
1工程背景
车站为地下两层岛式车站，全长196m，建筑面积12035m2，标准基坑宽度19.7m，开挖深度约为15.6～18.4m，有效站台长度118m，车站埋深3.6m。车站主体围护结构采用1000@1200mm钻孔灌注桩+800的旋喷桩止水+内支撑体系，与主体形成复合式结构。主体结构底板、底梁、顶板、顶梁、侧墙和暗柱采用C45防水混凝土。主体结构施工期间不需要拆除主体围护结构冠梁。主体结构侧墙为含暗柱的复合式侧墙，厚度700mm，暗柱宽600mm且与侧墙等厚，配筋密度是侧墙的2倍。
2含暗柱复合式侧墙裂缝分析
2.1含暗柱复合式侧墙裂缝实际情况及规律
1）侧墙上的裂缝特征
无暗柱复合式侧墙竖向裂缝一般等距或成倍距出现，与侧墙内钢筋分布无直接关系;而含有暗柱的主体复合式侧墙，裂缝一般出现紧临暗柱的一侧或两侧约30cm处，其它裂缝成等距或成倍距向外有规律分布，裂缝形态基本呈现竖向发展且互相平行，裂缝沿结构厚度方向贯通并伴有渗水现象。
2）复合式侧墙体自体及环境因素监测
由于复合式结构侧墙是由围护桩(地连墙）+全外包防水层+内衬侧墙组成，所以要分析复合式侧墙的裂缝渗漏，要从其三个组成要素进行资料收集。围护结构由于承受土压力，其在施工工况变化中产生的变形，将不可避免地影响其向侧墙传递力。故进行围护结构桩体变化监测，特别是监测在施工变化前后时间内(特别是侧墙混凝土施工期间）的变形。
外包防水层的完整性是防水渗漏的重要组成，由于其在混凝土浇筑后，属于隐蔽工程，不能直观进行监测，故利用车站的部分侧墙预留接口进行间接观测等。定时观察预留接口处外露防水层变化。
内衬侧墙(含暗柱）是裂缝成因的关键部分，需要对其温度、应变进行监测。监测采用金码JMZX－215HT传感器既能测试混凝土内部测点温度，也能测试该测点混凝土应力，测点位置应能全面准确地反映大体积混凝土温度的变化情况以及应变较大位置的变化。布置方式采用六等分点，间距约2.9m;至上而下分别布设3个测点，间距约1m;由前至后依次布置3个测点，两端测点与侧墙主筋间距50mm。
2.2含暗柱的主体复合式侧墙裂缝因素分析
通过对复合式结构侧墙体系中，围护结构、全外包防水层和内衬侧墙的监测数据进行分析，并结合现场实际工程情况，可分析得出含暗柱的主体复合式侧墙裂缝的三个主要控制因素:围护桩蠕变引起设计工况与实际不符、外包防水层受复合内外结构变形及位移破坏和含暗柱侧墙温度应力场对裂缝的影响等。
2.2.1围护桩蠕变引起设计工况与实际不符
1）监测数据分析
根据现场监测实例发现，在基坑的深度方向上，包络结构的最大水平位移发生在基坑的底面附近。在基坑边缘的方向上，基坑拐角处的包络结构水平位移很小，然后逐渐增大，直到基坑的中间达到最大值。然而，位移变化率存在显著差异:在基坑角落附近约L/4时，由于围护结构另一侧的约束，水平位移缓慢增长:在L/4～3L/4，约束效果减弱，位移急剧增加;在3L/4～L时，位移逐渐增加到一定值然后逐渐稳定。主动土压力和水平位移的分布表现出相反的规律:基坑角附近的主动土压力最大，然后逐渐减小，达到基坑中间的最小值。被动土压力的反面。随着基坑纵横比的增加，包络结构长边的最大水平位移不断增大，空间效应减弱。在时间效应上，当底板(或中板）完成后进行拆撑，可以明显监测到，拆撑点在15d内呈剧烈变化期，拆撑后15d为变形收敛期。
2）综合工程实例分析
根据地下车站的设计和施工方案，底板施工完成后必须拆除底部钢支架，然后构造中板或顶板。在拆卸内支撑构件的过程中，由于支撑结构的应力变形，支撑桩的应力不可避免地发生变化，并且产生向基坑内侧的位移蠕变。
由于综合地下工作站的主要结构是框架剪切结构，侧板构件只能在中板完工后才能达到预期的受力状态，并且不可避免地受到保持桩的位移蠕变影响，特别是在混凝土之后由于混凝土尚未到达，侧壁刚刚施工。混凝土受两侧土压力的影响其侧壁容易产生垂直裂缝。
2.2.2外包防水层受复合内外结构变形及位移破坏
1）受粗糙围护结构突起破坏
防水层的基面一般为围护结构的临空面，通常采用喷身混凝土+抹面处理，但还是会存在少量突起。而且在浇筑混凝土过程中，受混凝土侧压力作用，可能出现抹面压碎突起情况。这些均会造成防水层破坏。
2）受内外结构沉降差引起的剪切撕裂
目前地下车站的侧墙防水层，一般夹在2个刚性结构中(即围护结构和车站侧墙），2个刚性接触面粗糙且密贴，这造成夹在其中的柔性防水层处于摩擦受剪状态中。车站结构从施工到运营过程中，均存在下沉或上浮，此时防水层可能受到剪切撕裂而失去效果。
2.2.3含暗柱侧墙温度应力场对裂缝的影响
1）通过ANSYS对强约束(暗柱或旧墙）对新浇侧墙的应力场模拟
通过建立混凝土侧墙几何模型参数为:长20m，高6m，厚0.7m;地下连续墙厚0.7m;先浇筑好的侧墙部分宽度取为1m，先浇筑好的底梁部分高度取为1m。新老混凝土界面导热系数默认为混凝土间的导热系数;新混凝土上表面无覆盖，与空气接触，正面与侧面50h前与钢模板接触，第50h拆模后，边界条件换为与空气接触。由于在实际施工中，除了第一块侧墙是两端无约束状态，后面所浇筑的侧墙，都是在其中一端存在先浇侧墙的约束，其对新浇混凝土墙的约束与暗柱等构件有较大的相似性。因此我们认为这种建模方式是比较接近实际情况的。
假定侧墙混凝土湿度单调下降进行模拟试算，得到其干缩应力变化基本规律。从试算结果看，混凝土湿度曲线变化比较缓慢，但混凝土表面有较大的湿度梯度，容易形成干缩裂缝。
由于假定混凝土湿度单调下降，可以看到随着混凝土的湿度降低，新浇混凝土整体呈现收缩。从数值上看，到第108h，最大拉应力已接近抗拉强度，拉应力较大区(黄色部分）主要集中在有先浇老混凝土侧墙的一侧，靠近底梁的部分也出现了较大的拉应力，这与实际工程中有较强约束部位更容易出现裂缝的现象相符合。保持空气对流面的环境湿度有利于降低混凝土的湿度梯度，减小拉应力和开裂风险。这也从侧面证明了加强和改善养护措施的必要性。
2）现场实际监测情况分析
根据相关监测应变数据，可以看到位于近柱的应变数值明显较大，说明该位置在混凝土硬化过程中发生了较大的变形，内部可能出现混凝土裂缝。离柱位置越远的且应变变小，开裂可能性较低。
3含暗柱复合式侧墙裂缝控制措施
结合以上理论、监测及实际情况综合分析，含暗柱复合式侧墙裂缝成因可分成外部因素(如外部变形，外约束作用，防水层失效）和内部因素(如温度，钢筋接头位置等）共同作用下产生。其原因详细可描述如下:
含暗柱复合式侧墙施工工况不能单一地划分为“钢筋－模板－混凝土浇筑”这种常规工况，含暗柱复合式侧墙应从其受力特点和构成形式上，从以下工况特点原因入手，采取措施来避免渗漏裂缝的产生:1）在含暗柱复合式侧墙混凝土浇筑开始至抗拉强度大于50%时，应避免围护结构侧向变形对侧墙的不利作用力，如可能，可在围护结构与防水层间加设变压缓冲层，减小应变地侧墙的作用。2）保证外包防水层的基面平整和粘接质量，减少突刺和竖向摩擦力对防水层的破坏。3）在侧墙内如存在有较强约束构件时(如暗柱等），其部位更容易出现裂缝，应适当留置施工缝，以减少应力突变。
参考文献
[1]闫伟,张立.铁路客车侧墙立柱复合模具设计[J].机车车辆工艺.2016(06)
[2]祝军权,吴渝,莫劲.地铁站侧墙台车及配套钢模施工技术研究[J].施工技术.2016(S2)