地鐵工程混凝土結(jié)構(gòu)開裂主要是受兩類荷載的作用，影響其開裂的因素主要有材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工技術(shù)、環(huán)境條件等四個(gè)方面。基于這四方面的影響因素，提出一套分別從選材、施工及設(shè)計(jì)三個(gè)方面統(tǒng)籌兼顧的綜合防治思路。

　　1、引言
　　地鐵是人類利用地下空間的一種有效形式。地鐵工程屬大體積地下工程，技術(shù)復(fù)雜，投資巨大，百年大計(jì)，混凝土除強(qiáng)度等級(jí)要滿足結(jié)構(gòu)要求外，還必須考慮混凝土,結(jié)構(gòu)的耐久性和可靠性，滲漏就是一個(gè)重要的控制環(huán)節(jié)。如何防治地鐵工程滲漏已成為科研、設(shè)計(jì)、施工單位研究的重要課題。從現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)滲漏機(jī)理來(lái)分析：主要原因是由于混凝土自身的孔隙、裂縫、施工縫造成的，而裂縫的危害最大，因此，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的開裂原因及防治措施的研究就成為一個(gè)重要課題。

　　2、地鐵工程混凝土裂縫成因機(jī)理分析
　　據(jù)國(guó)內(nèi)研究資料，嚴(yán)格意義上的混凝土裂縫包括微觀裂縫和宏觀裂縫。觀裂縫是混凝土在硬結(jié)過(guò)程中形成的微觀裂縫與微孔，可分為砂漿裂縫、黏結(jié)裂縫和骨料裂縫?；炷廖词芰χ?，微觀裂縫主要是前兩種?；炷潦芰?，微觀裂縫與微孔逐漸連通，形成宏觀裂縫。從裂縫尺寸上講，寬度小于0.05mm的裂縫稱為微觀裂縫，大于0.05mm的裂縫稱為宏觀裂縫。而據(jù)國(guó)內(nèi)試驗(yàn)資料[3]，裂縫寬度小于0.1mm時(shí)具有自愈、自封現(xiàn)象，當(dāng)裂縫寬度在0.1mm～0.2mm之間時(shí)混凝土結(jié)構(gòu)雖無(wú)自封現(xiàn)象，但卻有自愈現(xiàn)象。故從防滲角度而言，控制宏觀裂縫的產(chǎn)生就成為地鐵抗裂防滲的關(guān)鍵所在。
　　地鐵工程混凝土與其它混凝土結(jié)構(gòu)一樣，宏觀裂縫是在兩類荷載作用下產(chǎn)生并擴(kuò)展的。一類是由靜荷載、動(dòng)荷載與結(jié)構(gòu)次應(yīng)力組成的荷載，另一類是由溫度、脹縮、不均勻沉降等因素產(chǎn)生的荷載。這兩種荷載引起裂縫的機(jī)理是有區(qū)別的，區(qū)別在于后者產(chǎn)生裂縫的起因是結(jié)構(gòu)首先要求變形，當(dāng)變形得不到滿足才引起應(yīng)力，而且應(yīng)力尚與結(jié)構(gòu)的剛度大小相關(guān)，只有當(dāng)應(yīng)力超過(guò)一定數(shù)值才引起裂縫。另外，二者對(duì)地鐵工程混凝土的開裂與滲漏的影響也不同。國(guó)內(nèi)資料統(tǒng)計(jì)[4]表明：由外部荷載引起的裂縫約占15%。而由變形荷載引起的裂縫約占85%，所以，研究和解決由變形荷載引起的裂縫是解決地鐵工程滲漏問(wèn)題的重點(diǎn)。

　　3、地鐵工程混凝土開裂影響因素
　　總的來(lái)說(shuō)，地鐵工程混凝土開裂是十分復(fù)雜的系統(tǒng)性問(wèn)題，影響開裂的因素很多，主要有四個(gè)方面：材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工技術(shù)、環(huán)境條件。由于地鐵工程混凝土屬于大體積混凝土，所以環(huán)境條件對(duì)地鐵混凝土開裂影響是大，尤其是溫度與濕度兩個(gè)環(huán)境因素。
　　3.1材料選擇
　　混凝土原材料質(zhì)量不良或配合比設(shè)計(jì)不當(dāng)，可以引起地鐵工程混凝土的開裂與滲漏。從混凝土原材料來(lái)看，水泥安定性不合格，砂石中含泥量或石粉含量過(guò)大，使用反應(yīng)性骨料或風(fēng)化巖，使用水化熱過(guò)高的水泥等都可能引起混凝土開裂。混凝土本身不均勻也會(huì)導(dǎo)致其產(chǎn)生變形，砂漿過(guò)多會(huì)使其產(chǎn)生較大收縮，在水化硬化過(guò)程中產(chǎn)生局部的約束效應(yīng)，當(dāng)該應(yīng)力大于混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，便會(huì)導(dǎo)致宏觀裂縫的出現(xiàn)與擴(kuò)展。
　　3.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
　　地鐵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一般包括結(jié)構(gòu)選型、荷載計(jì)算、基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、內(nèi)襯設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)樓板和梁的設(shè)計(jì)、抗浮設(shè)計(jì)等[4]。其中結(jié)構(gòu)選型包括選擇淺埋式矩形箱式結(jié)構(gòu)還是深埋式圓形隧道式結(jié)構(gòu)等，其它幾個(gè)方面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是估算各種荷載的大小并對(duì)各主要構(gòu)件作強(qiáng)度與抗裂的設(shè)計(jì)。但如果選型不當(dāng)或估算荷載與真實(shí)情況有較大的偏差，都會(huì)造成在選用混凝土等級(jí)和配筋設(shè)計(jì)方面出現(xiàn)失誤，造成地鐵混凝土抗裂性能不足而出現(xiàn)滲漏。
　　3.3施工技術(shù)
　　從我國(guó)目前研究實(shí)踐的現(xiàn)狀來(lái)看，在施工技術(shù)方面影響混凝土開裂的環(huán)節(jié)主要有混凝土的拌制、振搗、運(yùn)輸、澆筑、養(yǎng)護(hù)，還有施工縫、變形縫、伸縮縫的設(shè)置，以及泄壓裝置的處理等方面。具休來(lái)講，混凝土的拌制、振搗等方面是為了改善混凝土本身的物理性質(zhì)，尤其是增加其密實(shí)性，減少內(nèi)部微裂縫與微孔洞，從而大大降低宏觀裂縫的形成機(jī)率。施工縫等人工縫的設(shè)置主要是體現(xiàn)“放”的防裂抗?jié)B原則，實(shí)質(zhì)上是為了盡量降低由溫度、脹縮、不均勻沉降等因素產(chǎn)生的第二類荷載對(duì)大體積混凝土開裂的影響。而一些泄壓措施則體現(xiàn)了“排”的防裂抗?jié)B原則，尤其是對(duì)于地下水壓大，涌水量多的特殊環(huán)境，一般通過(guò)樁間埋設(shè)泄壓管或在底板下設(shè)置排水盲溝，以靜力釋放地下水的浮力，這些泄壓措施可使主體結(jié)構(gòu)減少承受的水壓，而降低混凝土結(jié)構(gòu)開裂的可能性。凝土頂板兩面的溫度場(chǎng)與濕度場(chǎng)都有很大的差異，另外地鐵在采用單側(cè)墻結(jié)構(gòu)時(shí)，其兩面的溫度場(chǎng)與濕度場(chǎng)也有很大的差異。由于地鐵結(jié)構(gòu)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)生的熱量場(chǎng)的共同作用下，地鐵混凝土將受到第二類荷載的作用，使變形超過(guò)混凝土的極限拉伸值而產(chǎn)生裂縫。地鐵結(jié)構(gòu)屬于超靜定結(jié)構(gòu)，在其基礎(chǔ)為軟土地基時(shí)，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，而使結(jié)構(gòu)開裂。

　　4、我國(guó)地鐵混凝土開裂實(shí)例總結(jié)
　　筆者對(duì)我國(guó)地鐵工程混凝土結(jié)構(gòu)開裂工程實(shí)例作了總結(jié)，得出地鐵混凝土開裂具有以下特點(diǎn)：
　　引起滲漏的宏觀裂縫主要集中在頂板與側(cè)墻，且頂板多于側(cè)墻，底板開裂最少。溫度高時(shí)澆筑的混凝土出現(xiàn)宏觀裂縫的機(jī)率高于溫度低時(shí)澆筑的混凝土，冬季施工出現(xiàn)宏觀裂縫的機(jī)率高于夏季。水泥用量過(guò)大時(shí)混凝土宏觀裂縫出現(xiàn)較多。圍護(hù)結(jié)構(gòu)與主體沒(méi)有分開的易產(chǎn)生宏觀裂縫。在同樣施工環(huán)境下，對(duì)于區(qū)間隧道，礦山法施工段出現(xiàn)宏觀裂縫較多，盾構(gòu)和明挖段相對(duì)較少。