天津地铁1号线主体结构混凝土裂缝控制措施

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摘要：本文论述了地铁主体结构混凝土裂缝产生的原因，并从工程设计、混凝土原材料选择、配合比以及施工工艺等几个方面，介绍了天津地铁1号线工程在主体结构混凝土裂缝的控制
　　1、概述
　　天津地铁1号线全长26.2Km，北起刘园，南至双林。该工程的试验段工程全长1.58Km，已于2000年10月正式开工，部分工程的主体结构已经竣工。由于天津市地下水位高，地铁的主体结构均位于含水层中，因此，天津地铁的主体结构将长期受到地下水的有害作用。如果没有可靠的防水措施，地下水不仅可以渗入地铁的主体结构内而直接影响地铁主体结构的正常使用，而且严重地危害到地下结构物的寿命。为此，天津地铁主体结构采用了“结构自防水为本，附加防水为辅”的防水方法，二者相结合，能够达到“刚柔结合，协调匹配，优势互补，标本兼治”的防水目的，可有效解决地下结构渗漏现象的发生。
　　所谓混凝土结构自防水，主要是在混凝土中掺加外加剂，使混凝土致密不裂或把裂缝控制在一定范围内，达到不渗不漏的目的。因此，对防水混凝土不能只追求抗渗等级，而不注意防止裂缝的产生。否则抗渗等级虽高，裂缝严重时照样渗水。
　　由此可见，地铁工程防水的成败，关键是控制地铁主体结构防水混凝土裂缝的产生。
　　2、混凝土裂缝产生的原因
　　为避免和减少裂缝，就必须分析防水混凝土产生裂缝的原因，然后在施工中采取相应的控制措施。防水混凝土的裂缝通常有以下几种：
　　2.1收缩裂缝
　　2.1.1失水收缩
　　①开始凝结的混凝土在强烈风、阳光直射或湿度下降的影响下，外露表面的水分迅速蒸发，产生收缩应力，最后导致裂缝产生。这种裂缝一般是不规则的表面龟裂。
　　②已凝结的防水混凝土由于养护不及时，早期失水，会产生干燥收缩裂缝。这种裂缝也是不规则的，而且易于贯通结构而引起渗漏。
　　2.1.2水化收缩
　　①混凝土水泥水化反应产生大量的热量，使混凝土内部温度升高。到达一定程度后，混凝土中心温度超过外界温度时，混凝土就要向外界散热，这是一个降温的过程，此过程将使混凝土产生冷缩。
　　②混凝土水泥水化反应出现泌水和水分急剧蒸发现象引起收缩。
　　③水泥水化过程生成新的水化产物，以及水泥水化物Ca（OH）2吸收空气中的CO2而引起的收缩现象。
　　2.2移动裂缝模板强度或刚度不够，尚未凝固的混凝土在自重和振捣器作用下，很容易因变形而引起裂缝。此外，木模板吸水、漏水、漏浆，也容易使混凝土产生裂缝。
　　2.3结构裂缝结构设计考虑不周，如钢筋用量不足、配筋错误、地基不均匀下沉、超荷载、过度振动（如地震）等，都会使混凝土拉应力过大而产生裂缝。
　　总之，引起混凝土裂缝的原因是非常复杂的。但总体上讲，裂缝主要可分为受力裂缝和其他因素如收缩、温度、不均匀沉陷等引起的裂缝。工程实践中结构物由变形引起的裂缝几乎占80％以上，而其中混凝土收缩又是占主要的。属于由外力引起的裂缝约占20％左右，这类裂缝在设计上是可以避免和控制的。
　　3、防水混凝土裂缝控制措施
　　地铁主体结构裂缝是不可避免的，但其有害程度是可以控制的。地铁主体结构产生裂缝现象与设计、原材料的选择、混凝土配合比和施工工艺等方面密切相关，尤其是原材料的品质、混凝土配合比和施工工艺影响较大。在地铁工程建设中，为防止防水混凝土结构裂缝的产生，就必须从防水混凝土裂缝产生的原因入手，着重加强以下几个方面控制。
　　3.1精心进行防水混凝土结构设计
　　防水混凝土的结构设计一般都要进行裂缝开展的验算。即使如此，也很难保证防水混凝土在干缩应力、荷载和温度变化的影响下不产生收缩裂缝。设计过程中应尽量保持构件截面均匀，避免截面突变出现尖角、棱角，以减小混凝土收缩应力和荷载应力的集中。通过裂缝宽度验算调整主筋配筋量，把裂缝最大宽度控制在迎水面不大于0.2mm，背水面不大于0.3mm.结构配筋应加强纵向分布钢筋，其配筋应按细而密的原则配置，钢筋间距宜控制在150mm以内，必要时可加设扩张金属网，以提高混凝土的极限拉应变，控制混凝土的收缩裂缝。天津地铁试验段工程洪湖里车站，主体结构侧墙与顶板原设计配筋采用Φ18mm@200mm，配筋率为0.36%.施工中为提高主体结构抗裂性，将原设计配筋改为Φ16mm@150mm，配筋率为0.38%。另外，为平衡结构收缩应力，在侧墙中部1m的范围内和顶板中部3m范围内，将水平构造筋间距调为100mm.此外，设计中还应对施工段长度的划分提出指导性意见，适当缩短施工缝间距，分段长度宜控制在12m以内。