深基坑明挖法内衬混凝土侧墙裂缝原因分析及对策.pdf
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1、2 0 1 5年第 5期 广 东 公 路 交 通 G u a n g D o n g G o n g L u J i a o T o n g 总第 1 4 0期 文章编号: 1 6 7 1 7 6 1 9 ( 2 0 1 5 ) 0 5 0 0 3 5 0 4 深基坑 明挖 法 内衬混凝土侧 墙裂缝 原 因分析及对策 曾春霞 ,郑 轩 ,高喜胜 ( 1 广州诚安路桥检测有限公司, 广州 5 1 0 4 2 0 ; 2 广东华路交通科技有限公司, 广州 5 1 0 4 2 0 ) 摘要: 混凝土是一种由骨料、 水泥、 空气和水组成的非均质脆性材料 , 在温湿度变化、 荷载、 约束等的条件下, 硬
2、化混凝土内部容易形成初始应力, 造成在混凝土内出现微裂缝。在荷载或应力作用下 , 裂缝发展、 延伸 , 并 逐渐互相贯通 , 从而出现较大的肉眼可见的裂缝。混凝土裂缝也是混凝土工程的通病 , 尤其是钢筋混凝土结 构开裂后 , 严重影响结构的安全和耐久 , 进而影响整个工程的质量与使用寿命。而 昆 凝土结构不同、 设计参数 不同、 施工工艺工法不同均会产生不同形式的裂缝, 根据深基坑明挖内衬混凝土侧墙产生的竖向裂缝 , 分析设 计 、 施工 、 原材料等方面的因素, 并针对性地提出预防措施, 以供借鉴。 关键 词 : 混凝 土;裂缝 ;预 防措施 中图分类号 : U 4 4 3 1 6 文献标识
3、码 :B 0 引言 在众多的混凝 土结构工程 质量 问题 中, 裂缝 既是常见的质量通病 , 也是对混凝土结构 危害最 大、 最突出的, 而不 同结构形式 、 混凝 土材料组成 、 施工工艺工法等的差异致使混凝土产生裂缝 的方 式及原因也不尽相 同, 同时造成 的危 害也不尽相 同 , 故针对 不同结构混凝土所产生裂缝 的原 因分 析及预防并指导后续施工显得尤 为重要。本文就 地下隧道深基坑明挖法 内衬混凝土实体工程侧墙 产生裂缝 的成 因及 预防对策 , 提 出笔 者的意见及 见解 。 1 结构概况 1 1 结构尺寸及浇筑顺序 该实体结 构采用顶部 敞开式设计 , 侧墙 高度 1 53 5
4、m不 等, 侧 墙底 端厚有 1 2 m、 1 3 m、 1 4 m 三种类型, 坡度 1 2: 1向上变 化。侧墙 与底板 相 连, 底板厚度 1 5 m, 但施工中先一次性浇筑底板, 侧墙 分 三 次 浇 筑 , 分 层 振 捣 , 分层 浇 筑厚 度 约 3 0 c m。第一次浇筑边墙高度约 1 2 m, 第二次浇筑 高度约 5 m, 第三次完成全部侧墙的浇筑。采用 3 m 2 m、 2 ml m 组合钢模板 , 单节浇 注长度 2 2 m。 浇注完成后土工布覆盖 , 喷洒 自来水养护。 1 2配筋设计 混凝土配筋采用主筋 2+ 2 8 1 5 0 ra m, 分 布 筋 2 2 1 5
5、 0 mm, 配筋率 2 2 0 k g n l , 钢筋净保护层 7 2 ra m, 钢筋均采用 级螺纹钢筋 , 主筋连接采用墩 粗直螺纹套筒 , 分布筋采用搭接双面焊。 I 3 原材料及配合比设计 混凝土设计采用 C 4 5海工高性能混凝土, 抗 渗等级 P I O 。原材料采用越秀 P I1 4 2 5 水泥, I 级粉煤灰 、 $ 9 5矿渣粉 、 4 7 5 2 6 5 m m连续级配花 岗岩碎石 , 中砂 , 配合比设计如表 1 。 表 1 C 4 5高性能混凝土配合比设计 作者简介:曾春霞( 1 9 7 6 1 2一) , 女, 大专, 工程师, 从事路桥工程检测工作。E ma
6、i l : 1 0 6 5 9 8 4 5 3 7 q q t o m 35 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 5年第 5期 广东公路交通 总第 1 4 0期 2 形成 裂缝概况 底板混凝土浇筑完成后约 l O d1 5 d开始侧 墙混凝土第 一次 浇筑 , 第二 次 、 第 三次 浇筑混 凝 土前后间隔约 3 d 。全部 侧墙浇筑 完成后 2 4 h完 成模板拆除 , 拆除模板后采用覆盖土工 布洒水养 护 , 待浇筑后第 35 d陆续 出现 裂缝 ( 图 1 ) , 每 模 出现 38条 不 同程度 的裂缝 。本 文对 其 中 9 模 5 4条裂缝
7、进行 了持续 观测 , 多位 于侧 墙 中下 部 , 从底部第 一 、 二次 浇筑混 凝土施 工缝 位置 开 始 , 竖向 发展 , 长 度 为 6 53 5 0 c m( 图 2 ) , 宽度 0 10 3 5 mm( 图 3 ) 。其 中有 9条裂缝有渗水和 析 出白色结 晶的现象 , 现场 针对裂缝进行取 芯调 查 , 发现芯样 位置 比较靠 近主筋 位置 , 且 全部 为 贯穿性裂缝 。 3 6 图 1 混凝土 裂缝 舞 |I 囊 童 隶 平 啪 = : = 羹 i 2 3 4 5 6 l 2 3 45 6 1 2 S 4 56 l 2 3 45 67 8 i 2 3 4 5l 2 S
8、 4 56 78 l 2 3 45l 2 i 侧墙混凝土 裂缝起止水 平施工缝的位置 裂缝宽度 l 2 3 4 5 6 l 2 l 4 5 6 l 2 3 4 5 6 1 2 3 4 S 6 l 2 3 4 S 7 g i 2 拍S l 2 鞠5 7 8 l 2 3 4 5 l 2 3 4 图 3 侧 墙混凝土裂缝宽度观测记录 3 裂缝产生的原 因分析 3 1 结构尺寸与配筋约束 单节侧墙 设计 尺 寸长 、 宽 、 高 分别 为 2 2 m 1 3 m3 0 m, 尤其长度尺寸过大, 墙体厚度 1 2 m 1 4 m, 纵线路方向施工节段达 2 2 m, 侧墙后背为混 凝土地下连续墙 , 对
9、 内衬侧墙变形 约束较大。主 筋采用 d o 2 8 m m两根为一束 , 间 距 1 5 e ra, 单束钢筋 截面积过大 , 混凝土收缩不均匀度加大。 3 2 配合比设计缺 陷 混凝土采 用海工 C 4 5高性能混凝土 , 根据设 计应采用 2 8 d龄期强 度作 为配合 比设计 强度 标 准。为保证混凝土强度等级 , 在配合 比设计 中需 保留足够 的水泥用量 , 本工程 中每 m。 水泥用量达 2 6 3 k g , 加上矿渣粉与粉煤 灰, 总用 灰量达 4 3 9 k g , 必然增加水化热量 , 容易产生温度裂缝 。 3 3 原材料温度超标 水泥原材料 、 搅拌 混凝 土入模 温度
10、均 过 高。 实测水 泥 人 搅 拌 机 温度 为 6 8 4 C 7 4 3 不 等 ( 图 4) , 实 测 混 凝 土 入 模 温 度 为 3 3 5 o C 3 8 0 ( 图 5 ) 。 7 7 4 p 7 2 强 7 嚣 6 8 驺 。, , H 9 勰 w 5 5 一 醚 十 r l 2 3 4 5 6 7 8 9掩l i i 2 i 3 l 5 l 6 i 7 i 8 图4 水泥人拌和机温度 6 I _ 1 6 2 1 2 6 3 1 3 6 41 4 6 5I 5 6 6 I 6 6 7 1 7 6 8 l 8 6 9 l 9 6 图 5 混凝 土入模 温度 3 4施工 组织
11、衔 接不 到位 混凝土浇筑过程中施工组织不到位。浇筑 时 间过长 , 第一次浇筑 混凝土达 6 h , 第二次浇筑达 1 3 h , 第三次浇筑达 8 2 0 h , 其中第二、 三次单一施 蝴 瑚 瑚 瑚 m m 辩 0 整 青 置 囊 2 4 3 2 l 0 图。 。昌 搭 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 5年第 5期 曾春霞 , 郑轩 , 等 : 深基坑明挖法内衬混凝土侧墙裂缝原因分析及对策 总第 1 4 0期 工节段混凝土浇筑后期混凝土时前期浇筑 已经远 远超过混凝土终凝时间, 内部容易形成应力裂缝 。 3 5 缺乏降温辅助措施 该结构单 一
12、节段可作 为大体积混凝 土看待 , 但设计与施工均未考虑任何辅助降温措施 。 3 6 养护方式不正确 养护方式 不正确 , 未 针对混凝 土 内部水化反 应需水量 以及水化 热产生的特性 , 针对 性地选用 养护用水。尤其是养护水的温度未根据水化反应 过程及混凝 土 内部温度变化而相应 的变化 , 仅 考 虑喷淋养护 , 加剧 了混凝土 内外温差 , 加大混凝土 温度变化 , 致使混凝土收缩膨胀加大 , 也是导致裂 缝产生的原 因。 综上所述, 根据对内衬侧墙裂缝产生的时间、 分布的规律 以及施工过程工艺措施 、 裂缝发 展规 律等情况分 析 , 初步判定该侧 墙裂缝主要 由于混 凝土温度变化
13、导致混凝土 内应力 增加 , 同时不利 的约束条件 以及施工工艺水平及 养护不 当, 造成 混凝土裂缝 的发生。 4 建议改进措施 4 1 采用高质量原材料 优化原 材 料质量 。水 泥可 以采 用低 C A和 C S含量的低热水泥 。碎石级配对混凝土抗折 ( 抗 劈裂) 影响较明显, 越是连续级配好, 越能提高混 凝土抗劈 裂 强度, 本 工 程碎 石 虽采 用 9 5 2 6 5 mm和 4 7 59 5 m m 掺配 , 但是 其 中 1 6 ram、 1 9 m m筛孑 L 尺寸粒径偏少, 应调整碎石生产线筛孔 尺寸 , 可利用 4 7 51 6 ram和 9 52 6 5 m m 的
14、掺 配方式 , 提高级配连续性 , 有利于混凝土抗裂 的发 生。粉煤灰、 矿渣粉应严格需水量比的指标控制 。 4 2 降低原材料温度 降低原材料温度进 而降低混凝 土人模温度 。 由于水泥实测温度在 6 0 C一 8 0 , 砂石材料 、 拌合 水均未采取降温措施, 致使入模混凝土温度过高, 加之环境温度在 3 0 C之间 , 大大加快 了混凝土的 水化反应 , 早期低强度 下出现剧烈水化反应 , 致使 混凝土内部温度峰值提前增大 ( 近 8 0 C, 见图 6 ) , 内外温差近 4 0 , 加剧了裂缝的产生。 应针对进 场水泥温度过 高 的情况 , 杜绝水 泥 罐车运输 , 采用树脂袋包装
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