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地铁中防水混凝土的实际强度设计原则:

由于车站主体结构C30S8防水混凝土的实际强度大大超出设计强度,对混凝土抗裂性能非常不利,随着混凝土龄期增长,以及各种环境因素的变化,造成地下结构普遍出现规律性开裂。水泥用量和坍落度是影响混凝土开裂的两个主要因素根据大量混凝土自防水技术措施和施工工艺的调研,并通过对混凝土实际强度偏高的众多因数进行的对比实验,发现水泥的用量和坍落度是混凝土产生裂缝最敏感的两个因素。
当地铁中使用混凝土最小水泥用量《岩土工程勘察规范》(GB 50021-94)第13.4.1条规定:“水对混凝土结构腐蚀的防护措施,宜符合众所周知,水泥用量越多、强度越高,抗裂性越差。因此,深圳地铁将人、财、物集中在防止混凝土开裂的科技攻关,经过深入研究发现:大幅度降低水泥用量而同时增加优质粉煤灰用量是最有效的防渗、抗裂措施之一(见表3);与此同时,主体结构设计强度不宜超过C30,设计抗渗指标不宜超过S8,因为实践证明:抗渗标号越高,越容易开裂。表3 某车站裂缝实测记录表
通常为了施工方便等原因承包商会将混凝土坍落度提高,我们通过现场调研发现:降低混凝土坍落度是解决裂缝的另一个有效的途径。在同等条件下,混凝土坍落度越小,混凝土早期收缩越小,施工后主体结构出现的裂缝越少,详见表4的现场实验抽样表
现场实例:在深圳地铁某车站主体结构施工时,混凝土坍落度控制在150mm以内,发现其车站主体结构l00m的内墙就出现裂缝4.5条。而在同等条件下,当特别要求其混凝土坍落度控制在120mm以内时,该车站主体结构104.4m的内墙仅出现裂缝2条,这就是说裂缝减少了50%。
如何能系统解决地铁中的防水问题及解决方案
2008年清华大学在高性能方面的研究给了我们很大的启发,也使我们减少水泥用量、增加粉煤灰的比例有了强有力的技术支持。根据前述的研究分析,对地铁结构防水制定了系统解决方案,首先将深圳地铁一期工程防水原则“以防为主”修改为“以混凝土结构自防水为主以止水带防水为辅的原则”,并提出以下具体措施:作为铁路施工单位严格控制主体结构的实际强度 在满足荷载条件的前提下,尽可能选用中等标号的混凝土,主体结构防水混凝土的设计标号不得超过C30S8。优化配合比设计 减少水泥用量,增加优质粉煤灰,或增加其他水硬性胶凝材料如磨细矿渣比例,明确规定水泥用量不超过280kg/m3,优质粉煤灰不低于胶凝材料的30%。严格控制混凝土的坍落度 同时注意在降低坍落度时必须配置相应的施工设备,明确坍落度的最高限值,即车站控制在l00mm以内;区间控制在120mm以内。为达到此目标,目前国产混凝土输送 泵的质量是降低坍落度的最大障碍,故建议采用进口混凝土输送泵。由于地铁结构抗裂是地铁工程质量的关键,确保每一个施工环节优质可靠,在主体结构的施工中应做出以下规定: 主体结构施工,缩短施工缝间距很重要,其分段长度宜控制在16m以内,底板、边墙、中板、顶板应分别灌注。严格控制混凝土的人模温度,一般应不高于30℃,特殊情况不高于32℃,应尽可能避免在高温时段灌注混凝土。
对采用排桩复合式结构的围护结构,其桩柱间用喷射混凝士找平,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。主体结构施工时应采取多项防止混凝土开裂的有效措施,主要的有:拆模时间不宜过早;混凝土的养护要及时到位;全面推广混凝土养护自动水喷淋系统等。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。
深圳地铁车站结构防水的研究以及几年来的实践,对地铁结构防水问题归纳总结出了“一个理念、一个重点、以混凝土和橡胶止水带、钢边橡胶止水带、背贴式止水带等为手段”的系统解决方案。“一个理念”就是结构防水设计中要以“混凝土结构自防水为主,防排结合”作为原则;“一个重点”是防止混凝土开裂为重点;“两个手段”一是减少混凝土中水泥用量增加优质粉煤灰,二是降低混凝土的坍落度。正是由于综合运用了上述系统解决方案,深圳地铁已竣工的车站及区间主体结构,在今年雨季(一段时间雨量很大)经受住了考验,取得了可喜的成果

