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《廣東土木與建筑雜志》2014年第七期

1裂縫開展情況及特征總結

根據現場統計情況，已有裂縫主要有以下特征：⑴明蓋挖接口處出現大量裂縫，主要分布在與蓋挖段接縫位置1跨以內，在3跨以內截止，裂縫走向主要沿橫軸向發展，即單向受力板的非主受力方向。其中1號線范圍約14條，2號線21條，此類裂縫約占裂縫總比例的84%。⑵在側墻開洞及出入口處出現大量裂縫，該區域裂縫主要集中在與洞口連接處貼近邊梁位置，裂縫走向主要沿橫軸向發展，即單向受力板的非主受力方向。其中1號線范圍約17條，2號線范圍無，此類裂縫約占裂縫總比例16%。如圖3。根據與施工單位現場了解，上述裂縫分兩批次出現，明挖段裂縫在明挖段頂板覆土前后出現，蓋挖段裂縫主要發生在車站附屬結構施工期間，隨著負1層側向連續墻打開而陸續出現并發展。此外，在明挖段誘導縫附近也有發現結構裂縫開展。混凝土檢測成果根據現場回彈儀檢測結果，頂板、墻混凝土等級在C45～C50，而設計混凝土標號為C35。

2混凝土結構裂縫產生機理

混凝土結構作為一種復合型建筑材料，本身具有不連續性，裂縫產生的原因多種多樣，但是裂縫的寬度應該加以控制。一般寬度較大的肉眼可見裂縫和貫穿截面可能引發滲漏的裂縫，由于已經影響到使用功能和結構耐久性，作為質量缺陷應該加以處理。裂縫產生的主要原因如下：①設計不足引起的裂縫；②混凝土材料缺陷引起的裂縫；③施工質量問題引起的裂縫；④使用、維護不當引起的裂縫；⑤偶然作用后產生的裂縫。具體來講，在設計階段可通過計算對受力引起的直接裂縫加以控制，而大多數間接裂縫卻較難由計算控制，出現這種裂縫多是由于構造措施不當而引起，主要有以下幾種情況：①結構體型復雜、抗力和剛度分布不均勻，往往會在薄弱處引起局部裂縫；②混凝土結構設縫不當，體量、尺度過大，約束應變積累過多而無法釋放，就會在相對薄弱處引起裂縫；③局部區域配筋不足，無法承擔由于承載或各種間接作用引起的拉應力而開裂；④設計考慮不周，遭受非設計工況而引起意外內力或應力狀態，從而導致裂縫。此外，施工質量對混凝土結構裂縫的形成比較直觀，并且在施工過程中就會顯露出來，多見于以下情況：①混凝土原材料質量差、配合比失當、拌合物性能缺陷引起的裂縫；②澆筑施工裂縫：澆筑、振搗操作失當造成離析、分層、漏漿、夾渣、鋼筋移位等引起的裂縫；③混凝土施工接茬、后澆帶的留置失當、界面處理欠缺引起的裂縫；④表面未經壓抹處理、養/護覆蓋未得其時、養護環境保濕、保溫養護不足等形成的裂縫。

3計算分析

3.1主要計算工況結合本工程的現場調查及初步分析后，筆者主要選取以下幾個工況組合進行理論和計算分析：⑴對非正常設計工況進行驗算，如頂板部分覆土后進行重型機械的振動碾壓影響；⑵對明蓋挖分界位置的明挖段施加溫度荷載，分析溫度荷載對明蓋挖交接位置附近頂板拉應力分布的情況；⑶分析側墻開洞對既有結構受力的影響。主要使用三維有限元分析軟件ROBOT進行模擬計算。

3.2計算結果重型機械振動碾壓+溫度荷載作用下的頂板結構溫度應力分布情況如圖4。上述分析表明，在蓋挖區節點先期完成1年多后，蓋挖區頂板混凝土收縮已基本完成，而明挖區頂板與蓋挖區剛性連接后，明挖區頂板在澆筑完成后產生的混凝土收縮徐變變形及應力僅通過施工縫不能完全有效地釋放，造成與蓋挖接口明挖段相應施工段頂板混凝土蓄積了較大的拉應力，同時疊加了其他外荷載的共同作用下，拉應力達到2.6~7MPa，超過C35抗拉強度標準值2.2MPa，按規范公式計算，最大裂縫寬度可達0.8mm左右，同時對于側墻開洞段，由于對頂板支座的削弱，也會造成構造方向內力加大，造成結構開裂。由此可見，在多種因素共同疊加作用下，混凝土將產生沿板構造方向的裂縫。此外，在正常的設計、施工情況下，車站主體與周邊附屬結構或商業開發相接段洞口邊梁的布置對相鄰板的結構受力也有較大影響，后期投入使用后，板縱向（通常為構造配筋方向）受力彎矩會增大50%左右，因此建議今后在洞口段要在正常的分布鋼筋基礎上增大構造鋼筋的配筋率，并進行相關分析計算。

4小結

4.1明蓋挖分界段僅設置了施工縫，蓋挖段及相鄰跳倉明挖段頂板混凝土已完成大部分收縮變形，對于最后澆筑的頂板施工段相當于固定端。與蓋挖段相鄰的明挖段頂板混凝土澆筑后，由于混凝土結構收縮、溫度應力以及回填過程中各種施工荷載的綜合作用，導致明蓋挖段相鄰的最后澆筑的混凝土段沿車站縱向產生較大拉應力，是裂縫的誘因之一。

4.2由于蓋挖段區域主要集中在與洞口連接處貼近邊梁位置及側墻轉角位置，受力較為復雜，側墻開孔部位頂板邊支座剛度本身就被削弱，尤其在明挖段銜接后產生較大的附加應力，在實現其永久工況后，進一步加大洞口段混凝土結構板的拉應力，也是裂縫產生的誘因之一。

4.3建議在不同工法銜接處采取釋放收縮、溫度荷載更強的結構措施，并增強附近的結構受力和構造配筋。

4.4建議新線車站與物業開發相接的側墻開洞處，頂板縱向和橫向均需加強配筋。

4.5建議車站施工增加養護時間，高溫天氣下需采取蓄水養護或覆蓋保護，并及時覆土避免陽光直射。

4.6施工過程為了加快施工進度，經常會提高混凝土強度等級來進行澆筑，在保強度的過程中往往容易忽略了高強度帶來的高水化熱，同時養護不到位等也會加劇后期混凝土裂縫的產生和發展。

5結論

本工程中混凝土裂縫雖為非結構主受力方向裂縫，但后期結構修補較為困難，同時難以保證結構的耐久性及使用年限。在類似工程設計和施工過程中，設計應合理進行結構布置，對于不同工法、不同施工時序交接的結構部位應進行重點加強設計，施工過程中也應進行精細化施工，保證混凝土澆筑質量及養護水平，以提高成品質量。

作者：柳憲東單位：廣州地鐵設計研究院有限公司