轨道交通地下结构防水混凝土设计及控裂措施

摘 要：随着城市的建设与发展，各项工程项目、基础设施不断建设起来，推动了社会经济的健康发展，也为城市居民带来了较大的便利。轨道交通工程作为城市建设与发展中的重要基础工程项目之一，其建设受到了人们的广泛关注。在轨道交通地下结构施工过程中，防水混凝土的设计与施工极易受到外界环境因素的影响，导致其出现各种裂缝。这就需要施工人员在实际工作中采取有效的空裂措施，从而提高其施工质量。本文就轨道交通地下结构防水混凝土设计及空裂措施进行分析，以供参考。

关键词：轨道交通；地下结构；防水混凝土；设计；空裂措施

地铁工程项目的施工与普通工程的施工完全不同，其施工难度非常大，并且还要求施工单位在对地下结构施工过程中加强其防水方面的设计。过去，施工单位为了保证施工现场的干燥与整洁，一般会将防水材料应用在其中，使其实现防水的效果。但是经过长期实践证明，这一方法并没有解决实质问题，加大了其施工难度，无法提高地铁工程的防水效果。因此我们必须要对该方法进行改造，选用一种科学合理的防水混凝土设计方案，提高其防水性能，避免其出现裂缝，提高工程的施工质量。

1 地下结构防水设计的基本原则

在对地铁工程施工过程中，施工人员应当遵循“以防为主、刚柔结合、多道防线、因地制宜、综合治理”等基本原则对地下结构进行防水设计，要求将防水混凝土材料应用在其中，从而使其具有抗裂能力与防渗性能，从而延长工程的使用寿命。

2 混凝土结构出现裂缝的具体原因

2.1结构变形

结构变形是导致混凝土结构出现变形的重要原因之一，是由于混凝土在凝固阶段受到环境影响导致其出现干缩而导致的。在混凝土凝固阶段，混凝土内部的水分快速蒸发，如果技术人员没有对其进行洒水养护，那么混凝土内部就会产生一定的拉应力，当这一拉应力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土表面便会出现裂缝，导致结构在使用过程中出现渗水情况，降低了整个结构的防水性能。

2.2混凝土的实际强度偏高

在混凝土结构施工过程中，若其实际强度等级超过了规定中混凝土的强度等级，同样也会影响到混凝土的防水性能。根据长期实践证明，混凝土的强度越大、抗渗标号越高，那么混凝土在施工过程中更容易出现裂缝。很多施工人员在实际施工中，往往会将C30、P8的混凝土应用在其中，从其表面上看，其指标都达到了规定的要求，但是其防水性能却达不到要求，这是由于施工人员只注重混凝土的强度与抗渗性能而忽略了抗裂性能而导致的。由此可以看出，施工人员在选用防水混凝土材料的过程中，不仅要重视其强度与抗渗能力，还应当重视其抗裂性能。通过长期实践证明，如果施工人员选用的混凝土材料的实际强度过高，那么就会导致混凝土表面出现具有规律性的裂缝。

2.3水泥用量以及坍落度没有得到合理的控制

2.3.1水泥用量

众所周知，施工人员在对混凝土进行配制的过程中，水泥的用量直接影响到混凝土的强度，如果水泥用量过多，那么其强度也就越高，出现裂缝的概率也就越高。因此在实际工作中，为了避免混凝土出现裂缝，施工人员应当在混凝土中掺入适量的粉煤灰，减少水泥的用量，这样也就可以避免其出现裂缝。

2.3.2混凝土坍落度的控制

一般来说，在对工程进行实际施工过程中，为了方便工程施工，施工人员一般会提高混凝土的坍落度，但是这同样也会导致混凝土出现裂缝，导致整个结构出现渗水等不良现象。因此在实际工作中，施工人员应当在确保施工简便的基础上尽量降低混凝土的坍落度，从而避免裂缝的发生，提高其施工质量。

3 防水混凝土设计及控裂措施

3.1 防水混凝土设计要求

1）严格控制主体结构的实际强度。在满足抗渗和耐久性要求的前提下，尽可能选用中低强度的混凝土，主体结构防水混凝土的设计标号不得超过C35、P8。

2） 钢筋布置遵循细而密的原则。地下结构设计时，迎水面结构纵向分布钢筋的间距宜小于150 mm，钢筋直径不大于14 mm，且宜配置在竖向受力筋的外侧。

3）优化配合比设计。选用低水化热水泥，水泥比表面积必须小于350 m2/kg，尽量降低胶凝材料总用量和水泥的用量，但胶凝材料最少用量不宜小于320kg/m3，水泥用量不应大于280 kg/m3，水胶比不得大于0.45。选用优质粉煤灰（Ⅱ级以上），且尽量提高其掺量，粉煤灰占胶凝材料比例应控制在20%～30%。

4）严格控制混凝土的坍落度，明确混凝土的坍落度控制在120 mm 以内。

5） 内衬墙结构适量掺加纤维。由于一般的纤维（如聚丙烯纤维）变形模量低，所以在混凝土中应掺入合成纤维。混凝土受力后，合成纤维能承受较大的变形而使混凝土裂而不断，从而提高结构的延性比。

3.2 防水混凝土控裂措施

由于结构抗裂是地铁工程质量的关键，为确保每一个施工环节的质量，在主体结构的施工中应作以下规定。

1） 主体结构施工缝间距宜控制在16～20 m 以内，底板、边墙、中板、顶板应分别灌注混凝土，严禁板与墙同时灌注混凝土。

2）严格控制混凝土的入模温度。入模温度不宜大于28 ℃，负温下施工时不宜低于12 ℃，同时入模温度以温差控制，混凝土的表面温度与大气温度的差值不得大于20 ℃，混凝土的表面温度与中心温度的差值不得大于20 ℃。

3）对采用排桩复合式结构的围护结构，其桩柱间用喷射混凝土补平，并堵漏修补，同时必须在围护结构无渗漏条件下施作内衬，以确保二次混凝土灌注质量。

4） 主体结构施工时应采取多项防止混凝土开裂的有效措施，主要有：拆模时间不宜过早；混凝土的养护要及时到位；使用混凝土养护自动水喷淋系统等。

5）混凝土按相同标号的普通商品混凝土计价，并由商品混凝土供应商提供优质、高效的混凝土输送泵，可使混凝土的坍落度大幅降低。

4 结语

防水问题是地下工程建设中面临的一大难题。防水设计涉及到防水材料、混凝土材料及配合比、施工工艺等方面的研究，需以大量的试验数据、完整的施工记录、持续的跟踪调查成果等作为支撑，需要材料供应商、设计单位、科研单位、承包商、建设单位的共同参与。■

参考文献

[1] 北京交通大学，深圳港创建材有限公司.深圳地铁工程混凝土结构控裂综合技术研究报告[R].

[2] 中国土木工程协会.CCES 01―2004 混凝土结构耐久性设计与施工指南[S].北京：中国建筑工业出版社，2004.

[3] 中华人民共和国住房和城乡建设部.GB 50108―2008 地下工程防水技术规范[S].北京：中国计划出版社，2008.