基于车底配置最优的地铁列车交路设计 摘 要: 混凝土自己所具有的特性是导致其发生裂缝的底子原因, 而地铁工程中荷载、温度变革、地基根本变形、钢筋锈蚀、收缩和冻胀、施工质料质量和施工工艺质量又是引起混凝土裂缝的主要因素, 因此, 文中对个中与地铁工程施工干系密切的荷载、温度和收缩、钢筋锈蚀、施工质料质量、施工工艺质量等引起裂缝的原因提出了相应的防范、控制和处理惩罚法子。
要害词: 地铁; 混凝土; 混凝土裂缝成因; 应对法子
近年来, 我国地下交通根本建设获得迅猛成长,各地兴建了大量的地铁和轻轨工程。混凝土开裂可以说是“常发病”和“多发病”, 常常困扰着地铁工程技术人员。其实, 如果采纳必然的设计和施工法子, 许多裂缝是可以克服和控制的。本文尽可能对地铁工程中混凝土裂缝的种类和发生的原因作较全面的阐明、总结, 并提出几种在施工中控制裂缝的可行步伐, 可起到防御于未然的感化供各人参考。
控制裂缝的可行步伐, 可起到防御于未然的感化供各人参考。
1 混凝土的特性
为了阐明混凝土在地铁工程施工中呈现裂缝的原因, 必需了解混凝土的几个特性。
(1) 混凝土是一种脆性质料, 它的抗拉强度仅为抗压强度的 1/8~1/10。只要外界受力感化或内部变形, 受到约束发生的拉应力大于混凝土极限抗拉强度, 混凝土即呈现裂缝。
( 2) 混凝土是一种胶凝性的复合质料, 自己就具有收缩特性。这种特性为裂缝的发生提供了敦促感化。
(3) 混凝土由塑性状态逐步成长为固态, 强度也随之迅速增长, 施工阶段正是混凝土处于低强度向设计强度成长的过渡阶段, 其极限拉应力也是一个变量, 一旦外界扰动发生的拉应力凌驾了其时的极限拉应力, 裂缝就发生了。
(4)混凝土在施工期间会受到各类外界因素的影响。多种因素的相互抵消和叠加, 就会呈现同样的共同比在差异的场所和布局中, 裂缝的形态和漫衍各不沟通, 使问题越发庞大。
2 地铁混凝土工程的特点
地铁工程中的混凝土具有概略积混凝土多、均为防水混凝土、根基为商品混凝土、地下关闭情况、大部门为高强混凝土等特点。
3 地铁工程中混凝土裂缝种类和成因
实际上, 混凝土布局裂缝的成因庞大而繁多, 甚至多种因素彼此影响。具体到地铁工程中, 混凝土裂缝大抵有 5 种。
3. 1 荷载引起的裂缝
地铁工程中的混凝土布局在通例静、动荷载及次应力下发生的裂缝称荷载裂缝。归纳起来主要有直接应力裂缝、次应力裂缝两种。
(1) 由外荷载引起直接应力发生的裂缝其原因有:
①设计计算阶段, 布局计算时不计算或部门漏算; 计算模型不公道; 布局受力假设与实际受力不符;荷载少算或漏算; 内力与配筋计算错误; 布局安详系数不足。另有布局设计时不考虑施工的可能性; 设计断面不敷; 钢筋设置偏少或部署错误; 布局刚度不敷; 结构处理惩罚不妥; 设计图纸交代不清等。
②施工阶段, 不加限制地堆放施工机具、质料; 不了解预制布局受力特点, 随意翻身、起吊、运输、安装;不按设计图纸施工, 擅自变动布局施工顺序, 改变布局受力模式; 差池布局做机器振动下的疲劳强度验算等。
③地铁工程中的地下暗挖部门受周围围岩体系粉碎的影响, 蒙受部门特别的土压力, 发生的裂缝往往位于地道起拱线四周。
④地铁工程中的区间布局往往回收了混凝土初支+二次衬砌的形式, 而二次衬砌又往往在初支未到达 28 d 强度( 或初支并未完全不变) 时即进行浇筑施工, 蒙受了部门初支通报过来的土压力。
⑤北京地域地铁的建设根基位于永定河冲积扇上, 多半需要采纳内外排降水的施工工艺。在排降水施工中止、暂停时, 会发生较大的应力变革, 对混凝土初支和二次衬砌发生影响。
⑥回收了混凝土初支+二次衬砌形式的地铁暗挖区间, 一般会回收向二次衬砌背后注浆的施工工艺。若二次衬砌混凝土背后存在较大空隙时, 注浆回填的历程也会造成二次衬砌混凝土布局处于倒霉的受力情况。
(2)由外荷载引起的次生应力发生裂缝其发生的原因有:
①在设计外荷载感化下, 由于布局物的实际事情状态同通例计算有收支或计算时不予以考虑, 从而在某些部位引起次应力导致布局开裂。
②混凝土布局中常常需要凿槽、开洞、设置牛腿等。在通例计算中难以用准确的图式进行模拟计算,一般都是按照经验设置受力钢筋。研究表白, 受力构件挖孔后, 力流将发生绕射现象, 在孔洞四周密集, 发生巨大的应力集中。若处理惩罚不妥, 在这些布局的转角处或构件形状突变处、受力钢筋截断处容易呈现裂缝。
实际工程中, 次应力裂缝是发生荷载裂缝的最常见原因。次应力裂缝多属张拉、劈裂、剪切性质。次应力裂缝也是由荷载引起, 仅是按通例一般不计算, 但跟着现代计算手段的不绝完善, 次应力裂缝也是可以做到公道验算的。
荷载裂缝特征依荷载差异而异, 泛起差异的特点。这类裂缝多呈此刻受拉区、受剪区或振动严重部位。但必需指出, 如果受压区呈现起皮或有沿受压偏向的短裂缝, 往往是布局到达承载力极限的符号, 是布局粉碎的前兆, 其原因往往是截面尺寸偏小。
3. 2 地基根本变形引起的裂缝
由于根本竖向不均匀沉降或程度偏向位移, 使布局中发生附加应力, 这种应力一旦超出混凝土布局的抗拉能力, 易导致布局开裂。
3. 3 施工质料质量引起的裂缝
混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂构成。配置混凝土所回收质料质量不及格, 可能导致布局呈现裂缝。
3. 4 施工工艺质量引起的裂缝
在混凝土布局浇筑、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装历程中, 若施工工艺不公道、施工质量低劣, 容易发生各类裂缝。
3. 5 其他因素引起的裂缝
温度变革、混凝土收缩和冻胀、钢筋锈蚀等均可发生裂缝。
4 地铁施工中混凝土裂缝的预控法子
以上所列诸项裂缝中, 地根本变形引起的裂缝主要是与设计和水文地质勘查历程中的失误有关, 冻胀引起的裂缝在北京地域较为少见。因此对这两种裂缝不做进一步的应对阐明。
4. 1 荷载引起的裂缝预控法子
(1) 加强超前注浆和大管棚支护, 固化和不变围岩, 使其形成连贯的土拱和持力土柱。
(2)区间地道二次衬砌浇筑施工时尽量减小与初支的间隙, 可在初支不变后即进行二次衬砌浇筑。
(3) 排降水施工时间过长时, 尽量制止在暂停或终止时进行混凝土砌浇筑施工。
(4) 二次衬砌背后注浆回收多次、少量的灌注方案, 浆液灌注量和压力执行双控; 加密注浆管; 回收多种浆液灌注方案; 加强同期和后期监测。
4. 2 温度变革引起的裂缝预控法子
(1)进行温度预控。施工前通过模拟试验, 预先测定混凝土绝热温升参数, 把握公道温差值; 浇筑期间,回收电子测温仪测定混凝土内部温度, 控制内外温差。
(2) 施工中按照实际环境, 尽量选择水化热低的水泥。
(3) 混凝土内部温度降低量和温降变形量, 随单元体积混凝土的水泥用量的增大而增大。在满足混凝土强度和事情性能的前提下, 应减少单元体积混凝土水泥用量, 降低水灰比, 其最大限值为 0.45。在区间地道的衬砌施工中, 可回收掺不大于水泥用量 20 %的 I级粉煤灰和 TMS 优质复合防水剂的“双掺”技术, 而且确 定高性能混 凝 土 单 方 水 泥 用 量 一 般 不 大 于320 kg/m3, 亦不小于 250 kg/m3(C30 混凝土)。
(4)控制混凝桶?鹘筑长度。按照既有都市地铁的具体环境, 区间地道分段浇筑长度以 10 m 阁下为宜; 明挖车站分段浇筑长度不大于24 m。
(5)降低骨料入模温度, 减少内外温差, 并迟钝降温。须要时可回收循环冷却系统进行内部散热, 或回收薄层持续浇筑以加快散热。
(6) 提供良好的养护条件, 制止混凝土内外温差过大。混凝土浇筑完毕后, 及时喷洒养护液。
4. 3 收缩引起的裂缝预控法子
(1)施工时掺入适量微膨胀剂以赔偿由于收缩损失的体积, 控制有害裂缝的展开。
(2) 浇筑前进行砂浆找平, 降低由于接触面不服而发生的约束应力, 制止因约束力发生裂缝。
4. 4 钢筋锈蚀引起的裂缝预控法子
要防备钢筋锈蚀, 回收适当的掩护层厚度; 施工时应控制混凝土的水灰比, 加强振捣, 担保混凝土的密实性, 防备氧气侵入; 同时严格控制含氯盐外加剂的用量。
4. 5 施工质料引起的裂缝预控法子
混凝土碱- 集料回响也是混凝土发生裂缝的原因之一, 因此要做到:
(1) 对水泥品种进行选择和控制, 重点比选水泥中 C3A 和含碱量低的品种, C3A 含量应低于 8 %, 碱含量小于 0.6 %。
(2)改造混凝土共同比设计。在担保混凝土强度的前提下, 操作“双掺”技术, 改进其事情性能和抑制碱- 集料回响, 适当掺加高效减水剂以减小水灰比, 掺入足够的矿物细掺料(优质粉煤灰)。
4. 6 施工工艺质量引起的裂缝预控法子
防备此类裂缝产生的要害, 主要在于加强对现场及施工步队自己的打点。另外, 严格凭据操纵规程和质量尺度施工也是解决这一问题的要害。
5 结语
一项地铁布局工程从建成到使用, 牵涉到设计、施工、监理、运营打点等各个方面。由此可知, 设计疏漏、施工低劣、监理不力均可能使混凝土布局呈现裂缝。因此, 严格凭据国度有关范例、技术尺度进行设计、施工和监理, 是担保布局安详耐用的前提和根本。地铁工程质量百年大计, 此后几年乃至几十年, 地铁工程在北京及全国各多半会根本设施建设中应用会越发遍及, 只有在设计、施工等方面解决质量问题, 才气使地铁工程进展顺利, 为北京迎奥运做出孝敬。
参考文献:
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