復(fù)合式地鐵車站滲漏防治MPFC法摘要:造成復(fù)合式地鐵車站開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)及局部應(yīng)力集中四個(gè)方面。施工中可采用MPFC防治法,即對(duì)復(fù)合式地鐵車站可從材料技術(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)行全面防治。關(guān)鍵詞:復(fù)合式;地鐵車站;防滲;MPFC法目前地鐵車站側(cè)墻結(jié)構(gòu)形式主要有復(fù)合式結(jié)構(gòu)(圖1)、分離式結(jié)構(gòu)和單墻結(jié)構(gòu)三種,后兩種形式僅在個(gè)別車站試用,復(fù)合式墻體結(jié)構(gòu)地鐵車站是目前主要的結(jié)構(gòu)形式。鑒于復(fù)合式墻體結(jié)構(gòu)地鐵車站目前的重要地位,本文就其滲漏原因和防治措施進(jìn)行重點(diǎn)探討。
1復(fù)合式地鐵車站滲漏特點(diǎn) 復(fù)合式地鐵車站開裂滲漏具有以下三個(gè)特點(diǎn)[1,2]: (1)開裂滲漏現(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3[3]),而底板滲漏最少或幾乎沒有滲漏; (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)合式地鐵車站滲漏分析2.1環(huán)境條件及化學(xué)反應(yīng)的影響 環(huán)境條件對(duì)地鐵混凝土開裂滲漏的影響主要體現(xiàn)在三個(gè)方面:環(huán)境溫度場(chǎng)、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)。地鐵混凝土結(jié)構(gòu)采用的是大體積混凝土,在凝結(jié)和硬化過程中,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。裂縫寬度達(dá)到一定程度時(shí),滲漏現(xiàn)象就會(huì)出現(xiàn)。另一方面,地鐵結(jié)構(gòu)屬于超靜定結(jié)構(gòu),在基礎(chǔ)為軟土地基時(shí),它會(huì)因基礎(chǔ)的不均勻沉降而使結(jié)構(gòu)受到強(qiáng)迫變形,最終使結(jié)構(gòu)開裂滲漏。2.2約束的作用 復(fù)合式地鐵車站頂板與內(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),收縮變形已基本完成,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)力而使其開裂滲漏。2.3“三縫”的設(shè)置對(duì)滲漏的影響2.3.1變形縫對(duì)車站滲漏的影響 變形縫只設(shè)在車站和出入口的相接處,是為了防止不均勻沉降和溫度應(yīng)力造成的結(jié)構(gòu)破壞。但主體結(jié)構(gòu)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程中遭到損壞,故多數(shù)變形縫是滲漏的。鑒于此,國內(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)車站滲漏的影響 車站施工縫分為結(jié)構(gòu)段間與段間的豎向施工縫和結(jié)構(gòu)段內(nèi)襯墻與頂板間的水平施工縫。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)施工縫混凝土表面鑿毛不規(guī)范,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)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)車站滲漏的影響 當(dāng)結(jié)構(gòu)變形、內(nèi)應(yīng)力增大時(shí),誘導(dǎo)縫將首先開裂,即將結(jié)構(gòu)開裂“誘導(dǎo)”到設(shè)置的誘導(dǎo)縫處張開,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)則因此而避免或減少開裂和滲水。地鐵車站為長條形結(jié)構(gòu),長寬比很大,在荷載作用下一般按橫向受力的框架進(jìn)行計(jì)算。而由車站的縱向彎曲、溫度、混凝土收縮等引起的結(jié)構(gòu)縱向受力較小,準(zhǔn)確的受力分析又比較復(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。如果構(gòu)造措施不足或不當(dāng),往往導(dǎo)致結(jié)構(gòu)在使用過程中產(chǎn)生橫向開裂,且由于裂縫沿縱向過于分散,易出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。另外誘導(dǎo)縫一般使用止水帶和密封膠來達(dá)到裂而不滲的效果,但如果施工不當(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)式結(jié)構(gòu)地鐵的內(nèi)襯墻上,一些穿墻構(gòu)件在施工結(jié)束后,由于連續(xù)墻與內(nèi)襯墻收縮變形不同步,出現(xiàn)局部應(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)埋件周圍也是發(fā)生滲漏的常見部位。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。3MPFC防治法 針對(duì)復(fù)合式墻體結(jié)構(gòu)地鐵車站滲漏的特點(diǎn),筆者建議應(yīng)從三方面進(jìn)行防滲,即材料、設(shè)計(jì)和施工,并可將其歸納為MPFC防治法。具體地講,M代表材料技術(shù)(material technique),P是指預(yù)應(yīng)力技術(shù)(prestressed technique),F指纖維混凝土技術(shù)(fiber concrete tech-nique),而C代表施工技術(shù)(construction technique)。MPFC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)的篩選及柔性防水材料的選擇。混凝土材料參數(shù)的篩選是遵循剛性防水的原則,而選擇柔性防水材料則是為彌補(bǔ)剛性防水的不足,遵循了柔性防水的原則。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、水泥用量的確定以及水泥技術(shù)指標(biāo)的要求等方面[4]。選用砂石應(yīng)著重粒徑和含泥量兩方面的要求。目前較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)改善了混凝土的孔結(jié)構(gòu),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,加入到混凝土中后,能起到潤滑作用,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)合式地鐵車站混凝土開裂滲漏的因素很多,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)算出地鐵車站在等效溫度場(chǎng)作用下的應(yīng)力場(chǎng),即可對(duì)地鐵車站進(jìn)行經(jīng)濟(jì)有效的抗裂防滲設(shè)計(jì)(圖5、6)。 在對(duì)地鐵車站應(yīng)力場(chǎng)的準(zhǔn)確描述或模擬的基礎(chǔ)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裂滲漏問題。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,由于體現(xiàn)于地鐵頂板與內(nèi)襯墻的“三縫”問題主要體現(xiàn)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,因此確定合適的誘導(dǎo)縫間距就成為值得進(jìn)一步探討研究的問題。預(yù)應(yīng)力混凝土施工工藝在地鐵車站環(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)代迅速發(fā)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發(fā)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]。在地鐵車站工程中,局部應(yīng)力集中是造成開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,一方面可提高應(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)力集中帶來的不利影響(圖7)。雖然國內(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)用中只憑經(jīng)驗(yàn)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。國內(nèi)也有不少工程利用鋼絲網(wǎng)來解決局部應(yīng)力集中問題,雖然可取得一定的抗裂效果,但相對(duì)于日益發(fā)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) 從目前研究實(shí)踐的現(xiàn)狀來看,在施工保障系統(tǒng)方面影響混凝土開裂的環(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、提高施工質(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,同樣不容忽視。 MPFC抗裂防滲法是針對(duì)復(fù)合式墻體結(jié)構(gòu)的滲漏特點(diǎn)提出的,但對(duì)于其他類似工程亦有一定的參考價(jià)值。其具體內(nèi)容可由圖4說明。4結(jié)語 工程實(shí)踐證明,地鐵車站以結(jié)構(gòu)自防水為根本,堅(jiān)持“以防為主,綜合治理”的原則是正確的。鑒于復(fù)合式墻體結(jié)構(gòu)地鐵車站的滲漏特點(diǎn)和主要影響因素的分析,本文提出MPFC地鐵車站滲漏防治法。其具體實(shí)施內(nèi)容包括:通過前期對(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)和新型的纖維混凝土技術(shù),并需配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)間鋼筋混凝土管片生產(chǎn)中出現(xiàn)裂紋的分析與控制[J].混凝土,2003(7).[2]陳明.地鐵科學(xué)館站頂板混凝土裂縫簡析[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),2004(3).[3]劉國彬,等.上海地鐵車站的防水現(xiàn)狀及改進(jìn)措施[J].建筑技術(shù),2003,34(7).[4]張雪松,等.上海地鐵車站結(jié)構(gòu)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[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2003.[6]趙國藩,等.鋼纖維混凝土結(jié)構(gòu)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1999.[7]BalaguruPN.Fiber-reinforcedcementcomposites[M].McGraw-HillInc,1992.[8]KraaiPP.AproposaltestTODeterminethecrackingpotenTIAlduetodryingshrinkageofconcrete[J].ConcreteConstruction,1958,30(9):775-778.[9]AlhozaimyAM.Mechanicalpropertiesofpolypropylenefiberrein-forcedconcreteandtheeffectsofpozzolanicmaterials[J].CementandConcretecomposites,1996(18):85-92.
1復(fù)合式地鐵車站滲漏特點(diǎn) 復(fù)合式地鐵車站開裂滲漏具有以下三個(gè)特點(diǎn)[1,2]: (1)開裂滲漏現(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3[3]),而底板滲漏最少或幾乎沒有滲漏; (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)合式地鐵車站滲漏分析2.1環(huán)境條件及化學(xué)反應(yīng)的影響 環(huán)境條件對(duì)地鐵混凝土開裂滲漏的影響主要體現(xiàn)在三個(gè)方面:環(huán)境溫度場(chǎng)、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)。地鐵混凝土結(jié)構(gòu)采用的是大體積混凝土,在凝結(jié)和硬化過程中,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。裂縫寬度達(dá)到一定程度時(shí),滲漏現(xiàn)象就會(huì)出現(xiàn)。另一方面,地鐵結(jié)構(gòu)屬于超靜定結(jié)構(gòu),在基礎(chǔ)為軟土地基時(shí),它會(huì)因基礎(chǔ)的不均勻沉降而使結(jié)構(gòu)受到強(qiáng)迫變形,最終使結(jié)構(gòu)開裂滲漏。2.2約束的作用 復(fù)合式地鐵車站頂板與內(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),收縮變形已基本完成,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)力而使其開裂滲漏。2.3“三縫”的設(shè)置對(duì)滲漏的影響2.3.1變形縫對(duì)車站滲漏的影響 變形縫只設(shè)在車站和出入口的相接處,是為了防止不均勻沉降和溫度應(yīng)力造成的結(jié)構(gòu)破壞。但主體結(jié)構(gòu)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程中遭到損壞,故多數(shù)變形縫是滲漏的。鑒于此,國內(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)車站滲漏的影響 車站施工縫分為結(jié)構(gòu)段間與段間的豎向施工縫和結(jié)構(gòu)段內(nèi)襯墻與頂板間的水平施工縫。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)施工縫混凝土表面鑿毛不規(guī)范,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)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)車站滲漏的影響 當(dāng)結(jié)構(gòu)變形、內(nèi)應(yīng)力增大時(shí),誘導(dǎo)縫將首先開裂,即將結(jié)構(gòu)開裂“誘導(dǎo)”到設(shè)置的誘導(dǎo)縫處張開,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)則因此而避免或減少開裂和滲水。地鐵車站為長條形結(jié)構(gòu),長寬比很大,在荷載作用下一般按橫向受力的框架進(jìn)行計(jì)算。而由車站的縱向彎曲、溫度、混凝土收縮等引起的結(jié)構(gòu)縱向受力較小,準(zhǔn)確的受力分析又比較復(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。如果構(gòu)造措施不足或不當(dāng),往往導(dǎo)致結(jié)構(gòu)在使用過程中產(chǎn)生橫向開裂,且由于裂縫沿縱向過于分散,易出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。另外誘導(dǎo)縫一般使用止水帶和密封膠來達(dá)到裂而不滲的效果,但如果施工不當(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)式結(jié)構(gòu)地鐵的內(nèi)襯墻上,一些穿墻構(gòu)件在施工結(jié)束后,由于連續(xù)墻與內(nèi)襯墻收縮變形不同步,出現(xiàn)局部應(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)埋件周圍也是發(fā)生滲漏的常見部位。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。3MPFC防治法 針對(duì)復(fù)合式墻體結(jié)構(gòu)地鐵車站滲漏的特點(diǎn),筆者建議應(yīng)從三方面進(jìn)行防滲,即材料、設(shè)計(jì)和施工,并可將其歸納為MPFC防治法。具體地講,M代表材料技術(shù)(material technique),P是指預(yù)應(yīng)力技術(shù)(prestressed technique),F指纖維混凝土技術(shù)(fiber concrete tech-nique),而C代表施工技術(shù)(construction technique)。MPFC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)的篩選及柔性防水材料的選擇。混凝土材料參數(shù)的篩選是遵循剛性防水的原則,而選擇柔性防水材料則是為彌補(bǔ)剛性防水的不足,遵循了柔性防水的原則。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、水泥用量的確定以及水泥技術(shù)指標(biāo)的要求等方面[4]。選用砂石應(yīng)著重粒徑和含泥量兩方面的要求。目前較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)改善了混凝土的孔結(jié)構(gòu),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,加入到混凝土中后,能起到潤滑作用,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)合式地鐵車站混凝土開裂滲漏的因素很多,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)算出地鐵車站在等效溫度場(chǎng)作用下的應(yīng)力場(chǎng),即可對(duì)地鐵車站進(jìn)行經(jīng)濟(jì)有效的抗裂防滲設(shè)計(jì)(圖5、6)。 在對(duì)地鐵車站應(yīng)力場(chǎng)的準(zhǔn)確描述或模擬的基礎(chǔ)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裂滲漏問題。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,由于體現(xiàn)于地鐵頂板與內(nèi)襯墻的“三縫”問題主要體現(xiàn)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,因此確定合適的誘導(dǎo)縫間距就成為值得進(jìn)一步探討研究的問題。預(yù)應(yīng)力混凝土施工工藝在地鐵車站環(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)代迅速發(fā)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發(fā)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]。在地鐵車站工程中,局部應(yīng)力集中是造成開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,一方面可提高應(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)力集中帶來的不利影響(圖7)。雖然國內(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)用中只憑經(jīng)驗(yàn)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。國內(nèi)也有不少工程利用鋼絲網(wǎng)來解決局部應(yīng)力集中問題,雖然可取得一定的抗裂效果,但相對(duì)于日益發(fā)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) 從目前研究實(shí)踐的現(xiàn)狀來看,在施工保障系統(tǒng)方面影響混凝土開裂的環(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、提高施工質(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,同樣不容忽視。 MPFC抗裂防滲法是針對(duì)復(fù)合式墻體結(jié)構(gòu)的滲漏特點(diǎn)提出的,但對(duì)于其他類似工程亦有一定的參考價(jià)值。其具體內(nèi)容可由圖4說明。4結(jié)語 工程實(shí)踐證明,地鐵車站以結(jié)構(gòu)自防水為根本,堅(jiān)持“以防為主,綜合治理”的原則是正確的。鑒于復(fù)合式墻體結(jié)構(gòu)地鐵車站的滲漏特點(diǎn)和主要影響因素的分析,本文提出MPFC地鐵車站滲漏防治法。其具體實(shí)施內(nèi)容包括:通過前期對(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)和新型的纖維混凝土技術(shù),并需配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)間鋼筋混凝土管片生產(chǎn)中出現(xiàn)裂紋的分析與控制[J].混凝土,2003(7).[2]陳明.地鐵科學(xué)館站頂板混凝土裂縫簡析[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),2004(3).[3]劉國彬,等.上海地鐵車站的防水現(xiàn)狀及改進(jìn)措施[J].建筑技術(shù),2003,34(7).[4]張雪松,等.上海地鐵車站結(jié)構(gòu)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[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2003.[6]趙國藩,等.鋼纖維混凝土結(jié)構(gòu)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1999.[7]BalaguruPN.Fiber-reinforcedcementcomposites[M].McGraw-HillInc,1992.[8]KraaiPP.AproposaltestTODeterminethecrackingpotenTIAlduetodryingshrinkageofconcrete[J].ConcreteConstruction,1958,30(9):775-778.[9]AlhozaimyAM.Mechanicalpropertiesofpolypropylenefiberrein-forcedconcreteandtheeffectsofpozzolanicmaterials[J].CementandConcretecomposites,1996(18):85-92.