裂縫控制技術(shù)在磁器口暗挖工程的應(yīng)用

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1、裂縫控制技術(shù)在磁器口暗挖工程的應(yīng)用[摘要]　本文分析以往地鐵工程裂縫產(chǎn)生的原因,從生產(chǎn)與施工兩方面著手預(yù)防混凝土開裂,在北京地鐵5號線04標(biāo)磁器口暗挖施工中收到很好的效果。[關(guān)鍵詞]　百年混凝土;暗挖;超長泵送;裂縫;收縮;溫差1前言混凝土裂縫是困擾施工最普遍也最難解決的問題之一,尤其是地鐵工程。在北京地鐵1號線、2號線、廣州地鐵、深圳地鐵等業(yè)已完工的工程中,普遍存在不同程度的裂縫,嚴(yán)重影響了混凝土的使用功能及耐久性,這種情況引起北京地鐵管理公司的高度重視,提出要在地鐵5號線工程中使用“百年混凝土”的要求。2工程概況11北京地鐵5號線04標(biāo)磁器口暗挖工程位于天壇以北,包括車站和隧道兩部分

2、組成。主要易裂部位區(qū)間二襯的混凝土設(shè)計標(biāo)號為C30,分為仰拱、頂拱、邊墻三部分組成,結(jié)構(gòu)厚度30~55cm(如圖),最大泵送距離為450米,對結(jié)構(gòu)混凝土的質(zhì)量要求是不允許出現(xiàn)有害裂縫。我公司于2004年3月份開始承接混凝土供應(yīng)任務(wù),由于磁器口暗挖工程在整個5號線施工中進(jìn)度較快,因此并無其它已施工成熟的先進(jìn)經(jīng)驗可供借鑒。如何協(xié)同施工方從混凝土和施工方面著手解決裂縫問題,同時又滿足450米超長泵送施工的的要求,成為擺在我們面前的重要課題。3致裂主因混凝土裂縫是工程中的“多發(fā)病”。原因是多方面的,按其成因可分為兩大類:第一類,由外荷載直接引起的裂縫,即荷載產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過混凝土極限抗拉強度所致

3、,稱結(jié)構(gòu)性受力裂縫。如應(yīng)力裂縫,主要由外界不均布荷載和應(yīng)力集中在混凝土微觀缺陷處引起的裂縫,與結(jié)構(gòu)設(shè)計、不均布荷載、支模不牢、先期擾動等因素有關(guān)。11第二類,由變形變化引起的裂縫,包括溫度、濕度、收縮、基礎(chǔ)不均勻沉降等因素,也稱非結(jié)構(gòu)性裂縫。如收縮裂縫,收縮是混凝土本身固有特性之一,但收縮率的大小與混凝土生產(chǎn)及施工的關(guān)系十分密切。如水灰比、砂率、含泥量、坍落度,混凝土表面系數(shù)、溫差、氣候條件等。又如膨脹裂縫:此種裂縫出現(xiàn)較少,主要由混凝土異常膨脹引起?；炷恋呐蛎涢_裂主要由堿集料反應(yīng)、安定性不良及其他原因的失控膨脹引起。與其它公共建筑工程相比,地鐵暗挖工程有其特殊的一面,尤其是施工環(huán)境有

4、很大的差別,因此裂縫控制的重點也應(yīng)有所區(qū)別。針對有關(guān)廣州地鐵、深圳地鐵的裂縫情況的資料,經(jīng)過分析認(rèn)為:混凝土裂縫主要是由第二類裂縫(非結(jié)構(gòu)裂縫)造成的,其中收縮裂縫和溫差裂縫是關(guān)鍵因素,因此生產(chǎn)施工控制重點也應(yīng)從減少混凝土收縮和控制混凝土溫差著手。此外為滿足超長泵送要求,保持混凝土良好的可泵性也是混凝土施工成功與否的關(guān)鍵。4防裂措施具體到目前商品混凝土的生產(chǎn)單位和施工單位而言,主要從以下幾方面進(jìn)行控制。4.1控制原材料、調(diào)整配合比,降低混凝土收縮率。114.1.1原材料選擇砂:目前北京市砂源緊張,供應(yīng)能力遠(yuǎn)小于需求量,因此有劣質(zhì)砂投入使用的情況。而砂的細(xì)度模數(shù)偏小、含泥量過大必然會引起混

5、凝土的收縮率大幅增加。因此選擇細(xì)度模數(shù)大、含泥量小的攪拌用砂是降低混凝土收縮率的一個重要手段。經(jīng)過對幾家砂場的綜合考察,決定選用密云潮白河水系的優(yōu)質(zhì)水洗砂,細(xì)度模數(shù)大于2.4、含泥量小于1.5%、泥塊含量小于0.5%。石:控制石子的含泥也是我們采取的重要措施之一,經(jīng)檢測選用的5~25mm、5~20mm三河機碎山石含泥量與泥塊含量均小于0.5%。水泥:自水泥新的標(biāo)準(zhǔn)實施以來,為達(dá)到新的指標(biāo)要求,廠家往往用提高細(xì)度的方法來提高水泥中、早期強度,造成水泥的出廠細(xì)度越來越大,一般大于370cm2/g,這樣直接導(dǎo)致混凝土的收縮增大。為克服這一缺點,我們對水泥的進(jìn)廠細(xì)度作了特別規(guī)定:≤350cm2/

6、g。經(jīng)選擇琉璃河水泥廠專門為地鐵工程生產(chǎn)的P.O42.5滿足要求。11外加劑:不同的外加劑配制的混凝土收縮率也不同,經(jīng)檢測:選用北京恒基外加劑廠生產(chǎn)的以萘系與氨基磺酸為減水組分復(fù)合的EPY泵送劑抗縮效果較好,28天的收縮率在110%以下。4.1.2配合比控制混凝土的配合比是影響混凝土收縮率的重要因素,科學(xué)的配合比設(shè)計,實現(xiàn)混凝土的抗裂性與可泵性的兼容是保證混凝土澆筑成功的關(guān)鍵。我們主要從以下幾方面考慮降低混凝土收縮率:(1)在保持混凝土良好的和易性與可泵性的基礎(chǔ)上合理降低水灰比和砂率。(2)摻入抗裂防水劑TB-CSA補償收縮。(3)內(nèi)摻優(yōu)質(zhì)惰性摻合材I級粉煤灰以降低水泥用量。(4)保證混

7、凝土工作性,降低混凝土的坍落度經(jīng)時損失。經(jīng)過大量的試驗,最后決定采用如下配比進(jìn)行施工:在施工之前,通過生產(chǎn)試拌分別對混凝土的工作性、強度、凝結(jié)時間和膨脹率進(jìn)行檢測,結(jié)果如下:4.2控制水化熱,降低混凝土溫差11現(xiàn)代施工中,為了滿足施工單位對工期的要求,商品混凝土生產(chǎn)單位大多選用早強型普通硅酸鹽水泥和早強型外加劑,導(dǎo)致混凝土水化熱迅速釋放,造成混凝土早期水化溫升過高、混凝土中心與表面、混凝土表面與環(huán)境間溫度梯度過大,混凝土早期強度低于