某下沉式通道工程砼墙身出现裂缝的原因分析及解决办法

【摘要】本文主要阐述了某市某下沉式通道工程砼墙体和顶板在施工后出现裂缝原因分析，结合本工程的实际情况预防类似情况出现采取的一些措施和解决办法。

一、工程简介：

本工程属于市政工程，通道主体横断面为双孔双向六车道，通道主体工程结构类型分为框架型和U型。框架型分为闭口型和开口型，编号为AS01～AS34，框架段净高为5.2米，U型段管节编号为AU1～AU20。

闭口段管节共18节，开口段管节共16节，管节长度20m/节。结构为：底板厚105cm～128cm，宽度为29.4m，顶板宽28.4m，顶板厚74 cm～95cm，边墙、中隔墙厚80cm。U型段管节共20节，管节长度为20m/节。根据不同的深度将U型段管节分为四类：一类管节底板宽33.4m，板厚105cm～128cm，侧墙厚80cm；二类管节底板宽31.2m，底板厚85cm～108cm，侧墙厚70cm；三类管节底板宽29m，底板厚65cm～88cm，侧墙厚60cm；四类管节底板宽28.6m，底板厚65 cm～88cm，侧墙厚50cm。

本工程主体砼采用C40纤维防水砼，抗渗等级为S8。通道类型管节构造图如下：

二、事情经过：

2008年10月26日在拆除AS11节（框架段施工的第一节）顶板模板时发现该段墙身及顶板外侧有裂缝，裂缝宽度约0.1mm～0.3mm，深度约5mm～10mm，随即项目部组织技术人员对已完成施工的通道开、闭口段和U型段主体工程进行裂缝普查，发现已完成施工的开、闭口段和U型段墙身及开口段顶板挡墙均有不同程度的裂缝，而且分布比较规律。裂缝基本出现在墙身中间部位且沿墙身垂直方向；顶板出现在中间部位；顶部挡墙出现在墙体转角和中间部位，间距约10米左右。见图六、图七：

三、原因分析：

砼裂缝按产生的原因大致可分为两类，一是结构裂缝，由外部荷载引起，包括常规结构计算中的主应力以及其他结构次应力造成的受力裂缝；二是材料裂缝，由非受力结构变形引起的，例如温度、湿度、收缩、膨胀、不均匀沉降等因素引起，这种裂缝的形成是一个渐进的过程与环境的变化。根据本工程裂缝出现的时间和特性可判别本工程裂缝为第二类，即材料裂缝。经参建各方会议讨论产生裂缝的具体原因分析如下：

1、在砼浇注后的1至2小时内，在砼尚未凝固期间，沿钢筋的走向砼表面产生裂缝，这是由于砼浇注后收缩引起的。在钢筋的上方与其周围的收缩差而发生的裂缝，这时砼尚未凝固，在其表面又发现细微张裂，这往往是水分从砼表面蒸发而产生。其影响的因素很多，拌和物的用水量、水泥的用量、振捣情况、大气温度及其它一些因素。本工程砼浇注刚好在高温期间进行，后期养护未加强。

2、水泥水化过程中的水化热造成表面和内部的温差，砼中心温度很高而表面温度相对较低，出现温度梯度，使砼表面出现裂缝。混凝土浇注后，水泥在水化过程中要释放大量的水化热，而砼结构断面较厚，热量聚集在结构内部不易散发，使结构内部温度升高。由于混凝土的导热性能较差，浇注初期混凝土强度及弹性模量都很低，对水化热引起的急剧温升约束不大，相应的温度应力也较小。随着混凝土龄期的增长，弹性模量的增高，对混凝土内部降温收缩的约束也就越来越大，以致产生很大的拉应力，当混凝土的抗拉强度不足以抵抗这种拉应力时，便开始出现温度裂缝。

3、干燥收缩裂缝，此种裂缝由表面逐步扩展到内部，由于湿度梯度，造成砼表面收缩大内部收缩小，致使表面受到拉应力，当拉应力大于砼的抗拉强度（轴拉、弯拉）时砼表面便出现裂缝。

4、由于钢筋进场后未做好保护，促使钢筋表面生锈，使用前未除锈，钢筋受到腐蚀造成的裂缝。

5、在施工中钢筋保护层厚度没能完全按设计要求控制，使钢筋保护层厚度过厚。

6、顶部挡墙全长约100米，厚度为40cm，设计中整个挡墙未设置变形缝，导致挡墙产生裂缝。

四、解决办法：

针对以上砼裂缝产生的原因，结合我们的工程特点，我们主要采取了以下的防治措施，重点是防止砼的温度裂缝和收缩裂缝。

1、严格控制原材料质量，由拌和站严格控制砼原材料的质量和技术标准，选用低水化热水泥，优选掺合料，粗细骨料含泥量尽量减少，细致分析砼集料的配合比，控制水灰比，减小坍落度，合理掺加添加剂。具体如下：

（1）用降低水泥用量的方法来降低砼的绝对升温值，这样可以使砼浇筑后的里外温差和降温速度控制的难度降低，水泥不超过380kg/m3。

（2）水泥应优先选用水化热低的矿渣水泥配置砼。所用的水泥进行水化热的测定，水泥水化热测定按国家标准《水泥水化热试验方法（直接法）》测定，配置砼所用水泥7天的水化热不大于250kJ/kg。

（3）掺合料及外加剂：掺合料主要是粉煤灰，其可以提高砼的和易性，大大改善砼的工作性和可泵性，同时可以代替水泥用量降低水化热，掺用量是水泥用量的15%，降低水化热15%左右。外加剂主要是减水剂和缓凝剂，砼中掺入水泥重量的0.25%木钙减水剂，使砼工作性能有明显改善，同时也减少10%的拌和用水，节约10%左右的水泥，从而降低了水化热。本工程砼采用输送泵输送，为了延缓凝结时间添加了缓凝剂，反之凝结时间过早将影响砼浇筑面的黏结，易出现层间缝隙，抗裂和整体性下降。

2、合理安排砼的浇筑环境，砼浇筑尽量安排在夜间进行，由于本工程每次浇注砼量较大，底板超过600方，侧墙约240方，顶板约480方，砼浇筑量较大，为了缩短砼浇筑时间每次砼浇筑采用两台输送泵输送砼。

3、控制砼入模温度，本工程砼浇筑施工时我们采取了一定的措施控制砼入模温度，有效控制了水化热的释放速度。具体措施为：一是拌合前冷水浇砂、石子，二是砼输送管道距离尽量缩短，尽量减少拐角，在管路支架上设套管，减少由管路输送增加摩擦而产生热值，浇筑温度控制在27℃以内，使实际入模温度略低于大气温度2-4℃，从而推迟水化热峰值的出现。

4、在砼浇筑前后采用JDC-2建筑电子测温仪测量砼内部温度，检测砼表面温度与结构中心温度，以便采取相应措施，保证砼施工质量，控制砼内外温差。测温时在砼温度上升阶段每两小时测一次。温度下降阶段每4小时测一次，同时测大气温度。所有测温点均编号，进行砼内部不同深度和表面温度的测量。实 图八 JDC-2建筑电子测温仪

际测温时砼中心温度高为70℃，砼表面温度为47℃，大气温度31℃。

5、为保证砼密实度采用合理的振捣方法，采用行列式或梅花式进行振捣。在每次浇筑时设4台振捣棒，一台在浇注点，两台在振捣流淌部分，一台在后面补振，振距为500mm，振捣上层砼时，振捣棒应插入下层砼至少50mm，使上下层结合成一体，振捣时间在20s～30s，待出现反浆后，砼不在下沉为准，防止漏振和过振，顶板还利用平板振动器振捣，提高砼的密实度。振捣密实后，将表面的浮浆进行清理，用抹子和长木刮平，压实3至4遍。

6、根据等面积代换将通道主体墙身的水平分布筋由原设计Φ16@15cm（见图一、图二10号筋）调整为 Φ14@11.5cm，并将其位置由分布在竖向钢筋内侧移至分布钢筋外侧，以提高砼表面的抗裂能力。

7、通道开口段顶板上挡墙的水平分布钢筋由原设计Φ12@15cm（见图四2号筋）调整为 Φ12@10cm，并将其位置由分布在竖向钢筋内侧移至分布钢筋外侧，以提高砼表面大抗裂能力，同时在挡墙的转角处和间隔10m处设置后浇带，以减少砼温度和早期收缩裂缝。

8、保温保湿养护作好养护工作，采用蓄水方式进行，并在砼表面覆盖一层麻袋片，同时根据温差情况及时对砼表面覆盖厚度进行增减，砼内外温差及砼表面温差与大气温差均不得超过25℃，当发现内外温差达到25℃时，应立刻增加覆盖，当温差降到20℃以下时可拆除部分覆盖，以加速降温，如此反复，速率不大于2℃/h。

在接下来的其他管节施工过程中严格执行了上述措施，未发生开裂现象。

五、施工总结

1、建立健全管理网络，加强科学施工，施工前编制可行的施工方案，明确分工，各负其责。

2、砼施工时测温是必不可少的一项工作，加强砼表面保湿、保温来减少内外温差不超过规范的25℃是控制裂缝的有效措施。

3、对于砼的裂缝控制与防止方面采取以下措施：一是和设计密切配合，只要设计增加构造措施，坚持小规格小间距配筋，避免应力集中，二是在砼施工时做好浇筑、振捣、养护等环节，三是要求拌和站从配合比、用水量、骨料、水泥等方面入手进行控制。