混凝土裂缝控制技术在南京地铁工程中的应用

宋衔坤

（南京地铁建设有限责任公司 江苏南京 210000）

1 工程背景及意义

南京地铁2号线西延线螺塘街站毗邻秦淮新河，为地下两层车站，采用明挖法施工。车站主体长216m，标准段宽22.1m，深约17.11m。

目前地铁工程结构开裂渗漏现象普遍，混凝土开裂是造成地下结构渗漏的主要原因。本工程结合螺塘街车站建设，开展了抗裂混凝土的原材料品质控制、配合比优化和施工工艺控制等工作，解决了车站主体结构混凝土裂缝控制的问题，有效降低了主体结构混凝土的开裂风险，为南京地区轨道交通地下工程的防渗抗裂提供了技术参考。

2 主体结构C35P8混凝土配合比设计

2.1 原材料品质控制

水泥采用P.O.42.5水泥；粉煤灰采用I级粉煤灰；碎石采用5～25mm连续级配碎石；砂采用优质的赣江中砂；混凝土中添加了江苏苏博特新材料公司生产的HME-V混凝土（温控、防渗）高效抗裂剂。

水泥和粉煤灰的化学组成，如表1所示。

2.2 配合比试配及选择

螺塘街站混凝土配合比按强度、耐久性能和抗裂性能进行设计，本工程混凝土设计等级为C35P8，抗裂性指标如表2所示。

表1 水泥化学组成（wt.%）

在满足强度、耐久性及抗裂性要求的基础上，基于经济性原则，提出南京地铁螺塘街车站结构抗裂C35P8混凝土的配合比设计如表3所示。

表3 C35P8抗裂混凝土配合比设计（kg/m3）

3 主体结构抗裂混凝土的构造措施

本工程主体结构混凝土受水化温升、环境温度变化影响大，为使混凝土内部应力分布更加均匀，有利于抗裂性提升，宜配置细而密的分布筋，侧墙、顶板每侧分布筋最小配筋率为0.25%，钢筋间距为100～150mm；底板每侧分布钢筋最小配筋率为0.2%，钢筋间距为100～150mm。

本工程于夏季施工，对长度27m、厚度0.7m、高5m的侧墙采用了冷却水管降温的构造措施，目的为降低混凝土的温度。对于长度为20～23m的侧墙未采取冷却措施。

图1 夏季某段长度27m的侧墙采取了冷却水管控温措施

4 主体结构抗裂混凝土的施工措施

4.1 控制混凝土入模温度

混凝土原材料温度及其入模温度，夏季不应高于30℃，冬季不应低于5℃。本工程主体结构混凝土浇筑为控制混凝土入模温度，做出如下措施：①骨料应存放在封闭式或半封闭式的高塔式骨料仓或地仓式堆场中，不得直接露天堆放、暴晒；②拌和采用深层地下水，混凝土出厂时对罐车的罐子进行洒水降温；③尽可能在夜间浇筑；④加强对混凝土入模温度的监测。

4.2 抗裂混凝土的浇筑与振捣

混凝土运输应采用混凝土拌合车，运输时间应小于60min，坍落度损失控制在允许值内，以保证混凝土入模坍落度及其灌注的连续性。混凝土的浇筑采用泵送入模，对混凝土入模温度、入模坍落度进行测试并做好记录，确保侧墙、顶板混凝土入模坍落度小于200mm，底板、中板混凝土入模坍落度小于220mm。

混凝土拌合物做到分层浇注，并振捣密实，应避免漏振、过振。

图2 现场施工及抗裂混凝土质量控制

4.3 抗裂混凝土保温、保湿养护工艺

车站主体结构侧墙采用大钢模浇筑，侧墙拆模时间根据温度历程监测结果确定，通常情况下，在温峰过后24h内拆除模板（此时混凝土强度可满足承载力要求），一般自浇筑成型起不超过2d。模板拆除后，立即在侧墙露于空气中的外立面表面贴覆保温、保湿养护布材料，使得墙体结构温降速率≤3℃/d，养护时间不少于7d。

施工过程中，对主体结构混凝土温度-应变历程进行监测，混凝土内外最大温差不应超过15℃；并根据混凝土所处环境条件、监测结果与设计要求及时调整养护措施，确保各项措施落实到位，如图3所示。

5 主体结构抗裂混凝土监测及实施效果

5.1 抗裂混凝土的监测

本工程采用江苏苏博特新材料公司开发的“SBT-CDMI型混凝土温度-应变无线监测系统”，实时监测车站侧墙结构混凝土的温度、应变历程，如图4所示。

图3 抗裂混凝土保温、保湿措施

图4抗裂混凝土现场监测

图5 为螺塘街站侧墙监测的温度和变形历程。侧墙混凝土中掺入HME-V抗裂剂。混凝土的变形与温度历程有关，在温升阶段的膨胀有助于存储膨胀预压应力，在开裂风险较高的温降阶段仍能有效补偿收缩变形有助于提高混凝土的抗裂性。结果表明，各部位测得的温升阶段膨胀变形和温降阶段收缩变形有所差异，尤其是温降阶段收缩变形，如中心部位混凝土单位温度收缩比构件试验时测试值降低了30%以上。从实测结果来看，抗裂功能材料在实体结构中的抗裂效果更为显著，大幅度降低了混凝土开裂风险。

图5 地下负二层侧墙结构混凝土温度和变形监测结果

5.2 抗裂混凝土的实施效果

本工程现场实体检测合格率满足规范要求，外观质量较好。对螺塘街全站进行了观测，未发现贯穿裂缝。

图6 抗裂混凝土实施效果

6 总结

南京地铁螺塘街站结构施工从混凝土生产、运输、施工、养护各个环节对混凝土质量进行控制，并在施工过程中对侧墙及顶板进行了温度和变形监测，在施工结束后定期对实体结构进行了质量检验，实体结构混凝土未发现有贯穿性收缩裂缝。