復(fù)合式地鐵車(chē)站滲漏防治MPFC法

1、復(fù)合式地鐵車(chē)站滲漏防治MPFC法摘要:造成復(fù)合式地鐵車(chē)站開(kāi)裂滲漏的原因主要有環(huán)境條件、約束作用、誘導(dǎo)縫等處理不當(dāng)及部分應(yīng)力集中四個(gè)方面。施工中可采用pf防治法,即對(duì)復(fù)合式地鐵車(chē)站可從材料技術(shù)、預(yù)應(yīng)力技術(shù)、纖維混凝土技術(shù)及施工保障系統(tǒng)出發(fā)進(jìn)展全面防治。關(guān)鍵詞:復(fù)合式;地鐵車(chē)站;防滲;pf法目前地鐵車(chē)站側(cè)墻構(gòu)造形式主要有復(fù)合式構(gòu)造(圖1)、別離式構(gòu)造和單墻構(gòu)造三種,后兩種形式僅在個(gè)別車(chē)站試用,復(fù)合式墻體構(gòu)造地鐵車(chē)站是目前主要的構(gòu)造形式。鑒于復(fù)合式墻體構(gòu)造地鐵車(chē)站目前的重要地位,本文就其滲漏原因和防治措施進(jìn)展重點(diǎn)討論。1復(fù)合式地鐵車(chē)站滲漏特點(diǎn)復(fù)合式地鐵車(chē)站開(kāi)裂滲漏具有以下三個(gè)特點(diǎn)1,2:(1)開(kāi)裂滲

2、漏現(xiàn)象主要集中在頂板、中板與內(nèi)襯墻面,且大都靠近頂板、中板與側(cè)墻相交的部位(圖2、圖33),而底板滲漏最少或幾乎沒(méi)有滲漏;(2)“三縫即變形縫、施工縫和誘導(dǎo)縫處的滲漏現(xiàn)象較為突出;(3)在某些特殊部位,如側(cè)墻的支撐頭或穿墻管附近會(huì)出現(xiàn)宏觀裂縫或孔洞而引起滲漏。2復(fù)合式地鐵車(chē)站滲漏分析2.1環(huán)境條件及化學(xué)反響的影響環(huán)境條件對(duì)地鐵混凝土開(kāi)裂滲漏的影響主要表達(dá)在三個(gè)方面:環(huán)境溫度嘗濕度場(chǎng)的變化和差異、地基的不均勻沉降。其中溫度場(chǎng)及濕度場(chǎng)的變化和差異在所有影響因素中是最為突出的兩個(gè)。地鐵混凝土構(gòu)造采用的是大體積混凝土,在凝結(jié)和硬化過(guò)程中,會(huì)釋放出大量的熱。在外界的溫度、濕度場(chǎng)的差異與混凝土自身產(chǎn)生的熱

3、量場(chǎng)的共同作用下,混凝土將發(fā)生收縮變形,出現(xiàn)裂縫。裂縫寬度到達(dá)一定程度時(shí),滲漏現(xiàn)象就會(huì)出現(xiàn)。另一方面,地鐵構(gòu)造屬于超靜定構(gòu)造,在根底為軟土地基時(shí),它會(huì)因根底的不均勻沉降而使構(gòu)造受到強(qiáng)迫變形,最終使構(gòu)造開(kāi)裂滲漏。2.2約束的作用復(fù)合式地鐵車(chē)站頂板與內(nèi)襯墻所受約束直接影響裂縫的寬度與分布狀況,而其所受約束又受到施工順序的影響。內(nèi)襯墻混凝土的澆筑晚于連續(xù)墻混凝土,頂板及中板混凝土的澆筑晚于內(nèi)襯墻混凝土。由于先澆筑的混凝土在后接工序施工時(shí),收縮變形已根本完成,這樣后面工序澆筑的混凝土在收縮變形時(shí)會(huì)受到先期澆筑混凝土的約束,在它們的接觸面上形成面分布剪力,導(dǎo)致在內(nèi)襯墻中產(chǎn)生偏心拉應(yīng)力而使其開(kāi)裂滲漏。2.

4、3“三縫的設(shè)置對(duì)滲漏的影響2.3.1變形縫對(duì)車(chē)站滲漏的影響變形縫只設(shè)在車(chē)站和出入口的相接處,是為了防止不均勻沉降和溫度應(yīng)力造成的構(gòu)造破壞。但主體構(gòu)造與出入口往往不是同時(shí)施工,先期施工所埋入的橡膠止水帶很容易在后期施工過(guò)程中遭到損壞,故多數(shù)變形縫是滲漏的。鑒于此,國(guó)內(nèi)外的地下工程有減少甚至不設(shè)變形縫的要求和大量實(shí)例。2.3.2施工縫對(duì)車(chē)站滲漏的影響車(chē)站施工縫分為構(gòu)造段間與段間的豎向施工縫和構(gòu)造段內(nèi)襯墻與頂板間的程度施工縫。施工縫的設(shè)置,使?jié)B漏的概率增加。分析原因主要有以下幾點(diǎn):(1)施工縫混凝土外表鑿毛不標(biāo)準(zhǔn),造成新老混凝土的粘結(jié)不好;(2)止水條(帶)敷設(shè)不牢靠,澆筑混凝土?xí)r跑偏、變形;(3)

5、遇水膨脹膠條與基面不密貼或在澆筑混凝土前受水浸泡先行膨脹;(4)膠條接頭處理不當(dāng)或施工縫處模板縫隙處理不好,混凝土跑漿。2.3.3誘導(dǎo)縫對(duì)車(chē)站滲漏的影響當(dāng)構(gòu)造變形、內(nèi)應(yīng)力增大時(shí),誘導(dǎo)縫將首先開(kāi)裂,即將構(gòu)造開(kāi)裂“誘導(dǎo)到設(shè)置的誘導(dǎo)縫處張開(kāi),鋼筋混凝土構(gòu)造那么因此而防止或減少開(kāi)裂和滲水。地鐵車(chē)站為長(zhǎng)條形構(gòu)造,長(zhǎng)寬比很大,在荷載作用下一般按橫向受力的框架進(jìn)展計(jì)算。而由車(chē)站的縱向彎曲、溫度、混凝土收縮等引起的構(gòu)造縱向受力較小,準(zhǔn)確的受力分析又比擬復(fù)雜、困難,主要采取構(gòu)造措施,板內(nèi)縱向鋼筋一般僅按構(gòu)造要求配置。假如構(gòu)造措施缺乏或不當(dāng),往往導(dǎo)致構(gòu)造在使用過(guò)程中產(chǎn)生橫向開(kāi)裂,且由于裂縫沿縱向過(guò)于分散,易出現(xiàn)滲

6、漏現(xiàn)象。另外誘導(dǎo)縫一般使用止水帶和密封膠來(lái)到達(dá)裂而不滲的效果,但假如施工不當(dāng)會(huì)產(chǎn)生與施工縫同樣的滲漏現(xiàn)象。2.4應(yīng)力集中及其他原因引起的滲漏在復(fù)式構(gòu)造地鐵的內(nèi)襯墻上,一些穿墻構(gòu)件在施工完畢后,由于連續(xù)墻與內(nèi)襯墻收縮變形不同步,出現(xiàn)部分應(yīng)力集中現(xiàn)象而導(dǎo)致滲漏孔洞的出現(xiàn)。在側(cè)墻上,支撐頭預(yù)埋件周?chē)彩前l(fā)生滲漏的常見(jiàn)部位。主要原因是該部位的混凝土難澆筑,不易密實(shí);預(yù)埋件有銹蝕層或受振后松動(dòng)致使混凝土產(chǎn)生裂縫。此外,施工不當(dāng)也會(huì)使地下連續(xù)墻鋼筋接駁器處發(fā)生滲漏。3pf防治法針對(duì)復(fù)合式墻體構(gòu)造地鐵車(chē)站滲漏的特點(diǎn),筆者建議應(yīng)從三方面進(jìn)展防滲,即材料、設(shè)計(jì)和施工,并可將其歸納為pf防治法。詳細(xì)地講,代表材料

7、技術(shù)(aterialtehnique),p是指預(yù)應(yīng)力技術(shù)(prestressedtehnique),f指纖維混凝土技術(shù)(fibernreteteh-nique),而代表施工技術(shù)(nstrutintehnique)。pf法(圖4)詳述如下。3.1材料技術(shù)在材料方面,防滲措施主要包括混凝土材料性能參數(shù)的挑選及柔性防水材料的選擇?；炷敛牧蠀?shù)的挑選是遵循剛性防水的原那么,而選擇柔性防水材料那么是為彌補(bǔ)剛性防水的缺乏,遵循了柔性防水的原那么。剛性材料方面,主要包括水泥、砂石、外加劑和摻合料的性能參數(shù)的選擇。水泥選材環(huán)節(jié)主要包括水泥品種的選擇、水泥用量確實(shí)定以及水泥技術(shù)指標(biāo)的要求等方面4。選用砂石應(yīng)著

8、重粒徑和含泥量?jī)煞矫娴囊蟆Ｄ壳拜^常采用的抗裂防滲外加劑為膨脹劑,它可在水化和硬化階段產(chǎn)生膨脹,以補(bǔ)償混凝土硬化的體積收縮,同時(shí)改善了混凝土的孔構(gòu)造,使之更加密實(shí)。目前在抗裂方面最為常用的摻合料是粉煤灰。由于粉煤灰的顆粒呈圓球狀,參加到混凝土中后,能起到光滑作用,可顯著改善混凝土的和易性,同時(shí)在滿足強(qiáng)度要求下可代替部分水泥,以降低水化熱,減小混凝土的溫度應(yīng)力,從而增加地鐵混凝土的抗裂防滲性能。3.2預(yù)應(yīng)力技術(shù)復(fù)合式地鐵車(chē)站混凝土開(kāi)裂滲漏的因素很多,但主要因素可歸結(jié)為溫度場(chǎng)的變化和混凝土自身的收縮兩方面。由于混凝土的收縮對(duì)裂縫的影響可轉(zhuǎn)化為等效的當(dāng)量變化溫度,所以只要能模擬或計(jì)算出地鐵車(chē)站在等效

9、溫度場(chǎng)作用下的應(yīng)力場(chǎng),即可對(duì)地鐵車(chē)站進(jìn)展經(jīng)濟(jì)有效的抗裂防滲設(shè)計(jì)(圖5、6)。在對(duì)地鐵車(chē)站應(yīng)力場(chǎng)的準(zhǔn)確描繪或模擬的根底上,采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)可以解決由環(huán)境條件變化、約束作用和“三縫設(shè)置等三個(gè)因素所造成的地鐵混凝土開(kāi)裂滲漏問(wèn)題。因?yàn)榍皟蓚€(gè)因素都是使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力,而預(yù)應(yīng)力技術(shù)是解決混凝土抗拉問(wèn)題最為成熟的技術(shù),采用這一技術(shù)可以發(fā)揮成熟理論的優(yōu)勢(shì)。而且,由于表達(dá)于地鐵頂板與內(nèi)襯墻的“三縫問(wèn)題主要表達(dá)在對(duì)誘導(dǎo)縫的設(shè)計(jì)上,盡量少設(shè)誘導(dǎo)縫是減少地鐵滲漏的有效方法,因此確定適宜的誘導(dǎo)縫間距就成為值得進(jìn)一步討論研究的問(wèn)題。預(yù)應(yīng)力混凝土施工工藝在地鐵車(chē)站環(huán)境下的進(jìn)一步研究可以擴(kuò)大誘導(dǎo)縫的設(shè)置間距,從而更好地解

10、決由“三縫引起的地鐵滲漏現(xiàn)象。3.3纖維混凝土技術(shù)纖維混凝土是當(dāng)代迅速開(kāi)展的新型復(fù)合建筑材料,尤其以鋼纖維混凝土及合成纖維混凝土開(kāi)展最快。鋼纖維對(duì)混凝土具有顯著的阻裂、增強(qiáng)和增韌的作用,合成纖維也可有效防止混凝土早期收縮裂縫5。在地鐵車(chē)站工程中,部分應(yīng)力集中是造成開(kāi)裂滲漏的主要原因之一,而在應(yīng)力集中區(qū)域摻加一定量的鋼纖維或合成纖維,一方面可進(jìn)步應(yīng)力集中區(qū)混凝土的密實(shí)性和柔韌性,另一方面還可改善應(yīng)力場(chǎng)分布,從而降低應(yīng)力集中帶來(lái)的不利影響(圖7)。雖然國(guó)內(nèi)外均對(duì)纖維混凝土作了大量研究6-9,但對(duì)于不同種類(lèi)或直徑的纖維對(duì)不同尺度裂紋擴(kuò)展的限制機(jī)理研究較少,由于理論上的一些空白,導(dǎo)致在工程實(shí)際應(yīng)用中只

11、憑經(jīng)歷摻加纖維的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生,故需有進(jìn)一步的試驗(yàn)和理論研究對(duì)工程定量設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)與參考。國(guó)內(nèi)也有不少工程利用鋼絲網(wǎng)來(lái)解決部分應(yīng)力集中問(wèn)題,雖然可獲得一定的抗裂效果,但相對(duì)于日益開(kāi)展的纖維混凝土技術(shù)而言,具有施工技術(shù)復(fù)雜、工程造價(jià)較高等不利因素。3.4施工保障系統(tǒng)從目前研究理論的現(xiàn)狀來(lái)看,在施工保障系統(tǒng)方面影響混凝土開(kāi)裂的環(huán)節(jié)主要有施工隊(duì)伍的素質(zhì)和技能、包括防水咨詢和監(jiān)理在內(nèi)的監(jiān)理系統(tǒng)以及系統(tǒng)施工技術(shù)的應(yīng)用。由素質(zhì)較高的專業(yè)施工隊(duì)伍負(fù)責(zé)防水施工,建立并完善包括防水咨詢和監(jiān)理在內(nèi)的監(jiān)理系統(tǒng),同時(shí)注意對(duì)配套施工技術(shù)的合理應(yīng)用是保證設(shè)計(jì)防水效果、進(jìn)步施工質(zhì)量的后期必備環(huán)節(jié)。在配套施工技術(shù)方面,包括混凝

12、土的拌制、振搗、運(yùn)輸、澆筑、養(yǎng)護(hù),還有對(duì)施工縫、變形縫、誘導(dǎo)縫的細(xì)部處理,以及泄壓裝置的處理等方面。一套可靠而有效的施工保障系統(tǒng)是對(duì)材料技術(shù)、預(yù)應(yīng)力技術(shù)和纖維混凝土技術(shù)的應(yīng)用保障,同樣不容無(wú)視。pf抗裂防滲法是針對(duì)復(fù)合式墻體構(gòu)造的滲漏特點(diǎn)提出的,但對(duì)于其他類(lèi)似工程亦有一定的參考價(jià)值。其詳細(xì)內(nèi)容可由圖4說(shuō)明。4結(jié)語(yǔ)工程理論證明,地鐵車(chē)站以構(gòu)造自防水為根本,堅(jiān)持“以防為主,綜合治理的原那么是正確的。鑒于復(fù)合式墻體構(gòu)造地鐵車(chē)站的滲漏特點(diǎn)和主要影響因素的分析,本文提出pf地鐵車(chē)站滲漏防治法。其詳細(xì)施行內(nèi)容包括:通過(guò)前期對(duì)剛性和柔性防水材料性能參數(shù)的選擇優(yōu)化,同時(shí)應(yīng)用較為成熟的預(yù)應(yīng)力技術(shù)和新型的纖維混凝

13、土技術(shù),并需裝備一套完善的施工保障系統(tǒng)。參考文獻(xiàn)1梁雙成,等.深圳地鐵某區(qū)間鋼筋混凝土管片消費(fèi)中出現(xiàn)裂紋的分析與控制j.混凝土,2022(7).2陳明.地鐵科學(xué)館站頂板混凝土裂縫簡(jiǎn)析j.鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),2022(3).3劉國(guó)彬,等.上海地鐵車(chē)站的防水現(xiàn)狀及改良措施j.建筑技術(shù),2022,34(7).4張雪松,等.上海地鐵車(chē)站構(gòu)造防水措施評(píng)述j.土木工程學(xué)報(bào),2000(5).5徐至鈞.纖維混凝土技術(shù)及應(yīng)用.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2022.6趙國(guó)藩,等.鋼纖維混凝土構(gòu)造.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1999.7balagurupn.fiber-reinfredeentpsites.gra-hillin,1992.8kraaipp.aprpsaltestt