城市轨道交通地下结构施工 (明挖段混凝土结构裂缝预防与治理)

发表时间:2020/12/2   来源:《城镇建设》2020年24期   作者:赵得权 刘宇
[导读] 随着社会经济的不断发展,城市人口越来越多,为了缓解地面的交通压力,
        赵得权  刘宇
        中建八局轨道交通建设有限公司  江苏镇江  212400
        摘要:随着社会经济的不断发展,城市人口越来越多,为了缓解地面的交通压力,很多城市建设了地下轨道交通系统,地下轨道交通系统得到了快速的发展。本文为提升轨道交通的建设质量,对明挖施工中混凝土裂缝的问题进行了深入的分析,以期对轨道交通工程建设的质量提供一点的帮助
        关键词:明挖车站;裂缝;临路;产生机理;预防措施
        明挖施工技术具有着施工便捷,工期短的特点,能够显著的提升工程建设效率,在轨道交通建设中得到了广泛的应用,但使用明挖施工技术极易受到外部环境的影响,导致混凝土结构出现裂缝,会严重影响到工程的整体质量[1]。混凝土裂缝的产生极易导致工程整体防水性降低,导致钢筋锈蚀,不仅会降低工程的承载能力,还会对工程的使用寿命产生重大的影响,缩短工程使用寿命,更为严重的情况下甚至会导致混凝土墙体的脱落,对人们生命财产安全产生极大的安全隐患。严重影响工程的正常使用。为了提升城市轨道交通的建设质量,本文以南京至句容城际轨道交通工程杨-东明挖区间混凝土结构裂缝防治措施为例,探讨轨道交通明挖段混凝土裂缝的有效防治措施,进一步的提升轨道交通工程的整体建设质量。
1、工程概况
        杨-东明挖区间位于文昌东路与东昌中路、东昌北路交叉口,沿东昌中路、东昌北路南北向布置,其中包含杨塘路站~东大街站明挖区间(U型槽段)、杨东区间洞口~杨东区间盾构井(地下一层结构)。
U型槽区段里程为:YK38+469.026-YK38+767.132,全长298.106m,结构埋深为0-6m,其中0-2m段为1:1土方放坡开挖;结构埋深2-6m采用φ850@600工法桩,加一道φ609、t=16mm钢支撑的支护体系,U型槽为地面至洞口处的敞口结构。
洞口—盾构井明挖区段里程为:YK38+767.132-YK39+010.348,全长243.334m,地下单层多跨箱型结构,区间盾构井内设人防门,洞口设雨水泵房,区间覆土约0.56-5.58m,基坑深约7.26-14.97m,区间盾构井内设人防门,洞口设雨水泵房,采用明挖顺作法施工。详见下图1

        图1  明挖区间平面示意图
2混凝土裂缝产生的主要原因分析
        混凝土裂缝的产生因素主要包括:混凝土的材料配比、自应力、温度、外力形变、操作不规范等因素[2],其产生的主要原因为:
2.1原材料选择配比不当导致的裂缝
        混凝土混合搅拌的质量对最终浇筑质量具有着重要的影响,如果在搅拌过程中原材料质量不过关、材料配比不合理,将会导致裂缝的产生,如选择不合标准的水泥、水泥水化热过高、砂石骨料泥土含量过高等[3]。因此必须强化对混凝土原材料质量的整体把控,严格控制水泥的采购质量,严格按照工程建设标准进行混凝土的混合搅拌,强化质量控制,降低裂缝的产生。
2.2混凝土水化放热导致的裂缝
        混凝土在凝固的过程中会出现会出现水化放热的现象,会释放大量的热量,小体积的混凝土由于体积较小,热量释放路径较短,能够较好的散热不易出现温度裂缝。但轨道交通的混凝土结构通常都为大体积混凝土,大体积的混凝土体积、厚度较大,导致内部的热能不能良好的进行释放,导致内部热量与表面温度形成应力差,在应力超出混凝土本身的约束能力时,就会导致混凝土表面裂缝的产生。此外,混凝土具有着一定的热障冷缩的效应,如果混凝土在凝固时外部温度变化过大,会使热量在混凝土内部累积进而形成内部应力,当内部应力超出混凝土抗拉强度时,就会导致在混凝土内部出现裂缝。
2.3混凝土收缩导致的裂缝
        混凝土的收缩主要有三种形式,分别为:塑性收缩、自身收缩、干燥收缩三种形式,混凝土的收缩裂缝在夏季施工中较为常见,常见于混凝土墙面上,收缩裂缝的出现具有着一定的规律性,此种裂缝上下贯通会具有一定的纹理性[4]。收缩裂缝通常也是由于温度突变导致的,以轨道交通为例,由于混凝土本身热胀冷缩的特性,在外部温度突变时,自身内部温度与外部温度形成冲击,极易导致收缩缝的产生。
2.4外力导致的混凝土变形裂缝
        如果在混凝土结构还未凝固完成就承受重物,极易导致混凝土结构出现变形缝,或者由于撞击导致的混凝土的裂缝,或是由于地基不牢固导致的地基沉降所产生的裂缝,都属于外力裂缝。
3混凝土结构裂缝的预防及控制措施
3.1严格控制混凝土原料采购与配比质量
        想要提升轨道交通混凝土的整体质量,减少混凝土裂缝的产生,就要从根本上严格控制混凝土原材料的采购质量,优化混凝土混合料的配比情况,进而降低由于原材料配比不合理导致的混凝土裂缝的产生[5]。在对原材料采购时建立采购档案,对材料的采购做好记录,并严格按照相关施工标准对所采购的材料进行验收,剔除不符合建设标准的材料,严格把控混凝土原材料质量,从根本上保障采购的原材料质量。其次,在物料配比搅拌阶段,需要对严格把控各项物料的质量,如严格控制砂石的含泥量、水泥的热值率、添加剂的使用量等,严格按照施工标准进行把控,严格控制原材料的质量与混合比例,进而提高混凝土的质量,降低由于混凝土质量因素导致的裂缝的产生。
3.2优化混凝土温度控制措施
        混凝土在固化阶段会产生水化放热的效应,如果在这一阶段不能进行有效的温度控制,极易导致在混凝土结构上出现裂缝。因此,如果条件允许可以选择温差较小的季节进行混凝土结构的施工,以此降低混凝土裂缝的产生[6]。但在实际的轨道交通工程建设中,由于工程较大导致工期较长,时间跨度巨大,在施工过程中必须对混凝土结构进行温度控制,优化由于混凝土内外温差导致的应力形成裂缝。在对混凝土进行温度控制时应结合实际情况选择温度控制措施,针对防高温或者保温要选择不同的措施,如在温度高时在对混凝土进行保温处理时可以使用洒水、隔温材料覆盖等方法。在低温时可以覆盖毛毡或覆土等方法,降低混凝土结构内外部的温度差,提升混凝土凝固质量,降低混凝土裂缝的出现。
3.3强化混凝土外部因素控制措施
        由于杨-东明挖区间位于交通要道,社会车辆较多在社会车辆经过时会产生一定的震动,极易对明挖区的混凝土墙面质量产生影响。因此在实际施工中需要对这一因素进行充分的考虑,可以通过延长路面一侧混凝土拆模时间,在混凝土完全凝固后,能够抵御车辆载荷与震动影响后再进行拆除。其次,在施工中强化物料的堆放与施工规范,避免由于物料过度堆放或施工不当导致的外力对混凝土墙面质量的影响。
结束语
        轨道交通在城市交通中具有着重要的作用,对缓解道路交通压力,促进城市经济发展具有着重要的作用,因此在轨道交通工程中应特别重视工程的建设质量。一旦轨道交通混凝土结构出现施工裂缝,将会对工程的整体使用质量产生巨大的影响,混凝土裂缝的出现将会导致混凝土钢筋锈蚀、承载强度降低的问题。本文为提升轨道箭筒混凝土结构的施工质量,降低混凝土裂缝出现的概率,对混凝土裂缝产生的原因与防范措施进行了深入的分析。
参考文献
[1]余以明,郦亮,徐文冰, 等.轨道交通工程侧墙大体积混凝土裂缝控制技术[J].中国港湾建设,2019,39(10):17-20.
[2]冯永伟.轨道交通工程侧墙大体积混凝土裂缝控制技术[J].中国房地产业,2020,(2):86.
[3]祁广亚.谈地铁土建施工混凝土裂缝控制方法——以苏州轨道交通 6 号线金家堰站为例[J].建筑工程技术与设计,2020,(5):3586-3587.
[4]于连山,谢清泉,刘维正, 等.轨道交通车站主体结构混凝土开裂分析与控制措施[J].铁道科学与工程学报,2019,16(10):2562-2571.
[5]张志永.大面积混凝土无缝技术在轨道交通中的应用分析[J].大科技,2020,(36):138-139.
[6]吴寒.混凝土裂缝分析及处理措施研究[J].建筑工程技术与设计,2020,(15):3083.
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