张大春——全省城市轨道交通工程混凝土质量控制技术研究及实践综述
全省城市轨道交通工程混凝土质量控制技术研究及实践综述
江苏省土木建筑学会城市轨道交通建设专业委员会主任张大春
近年来，省住建厅和省土木建筑学会城市轨道交通建设专委会针对我省城市轨道交通建设快速发展、城市轨道交通建设标准高、常见质量问题突出，特别是地下车站混凝土结构开裂较为普遍、混凝土成型表观质量较差等情况，组织科研院所、地铁公司和相关参建单位开展城市轨道交通工程混凝土质量控制技术的研究和攻关，并先后在常州、徐州等地开展相关试点工作，取得了明显的成效，为我省大规模推广混凝土质量控制技术打下了坚实的基础。
一、提高城市轨道交通工程混凝土质量水平是新形势下城轨建设的迫切任务
（一）大规模、高速度、跨越式发展时期，提高混凝土质量水平是提高投资效益的需要
我省城市轨道交通建设于2000开始，至今已走过16个年头。前10年发展处于探索期，进入“十二五”以来，我省城市轨道交通建设步入跨越发展阶段。全省城市轨道交通获批建设的有南京、苏州、无锡、常州、徐州、南通、淮安、昆山8个城市。
截至2017年底，全省城市轨道交通已投入运营（试运营）有南京、苏州、无锡、淮安、昆山5个城市，共计19条线，总里程为584公里。全省在建城市轨道交通有南京、苏州、无锡、徐州、常州、南通6个城市，共计17条线，总里程数为444公里。全省城市轨道交通运营和在建的总公里达1028公里，总投资达6000万元。
随着城镇化率的提高，主要城市的轨道交通投资将进一步加大。据2018年2月26日公布的南京市2018年市政府投资项目计划，南京市政府将在今年同时建设10条轨道交通线，包括地铁5号线、7号线、1号线北延、6号线、宁句线、宁溧线、2号线西延、宁天线南延、11号线一期、4号线二期工程等，总投资达1169.4亿元，轨道交通占全市总投资额达42%。
这么大规模的投资和高速度建设时期，提高城市轨道交通工程质量水平，特别是确保混凝土结构达到设计使用年限100年的要求，是城市轨道交通建设及管理者共同的任务和责任，是确保投资效益的重要保证。
（二）城市轨道交通地下车站混凝土结构开裂等主要质量问题的控制，是确保结构耐久性和使用功能的重要途径。
城市轨道交通工程建设难度大、涉及专业多、技术要求高、施工环境复杂，加之集中建设项目多、速度快、轨道交通行业专业技术管理人员和熟练岗位技术工人严重匮乏，因而常见质量问题突出。较为普遍的情况是：实体质量控制不到位，结构渗漏、观感质量较差等问题。工程常见质量问题由于普遍存在，不容易引起广泛重视，但质量问题不及时采取治理措施，将导致工程质量继续恶化，严重影响主体结构的强度及耐久性，增加大量的后期维护成本。
特别是地下车站一般处于地下水位以下，车站主体结构渗漏问题较多，治理渗漏水时间长、难度大，易反复，并对运行安全造成影响。造成渗漏的主要原因是混凝土变形开裂，施工缝、诱导缝、变形缝等部位设计和施工处理不当，尽管普遍采用的柔性外包防水，但效果不好。因而地下车站抗裂、防渗是混凝土结构工程设计和施工亟待解决的重要问题。目前，已有的抗裂性设计规范或指南主要针对荷载裂缝或针对中、低强度大体积混凝土，尚缺乏针对轨道交通地下车站等结构混凝土施工期裂缝的专项设计。因此，研究地下结构混凝土抗裂成套技术，是确保结构耐久性和使用功能的关键所在。
主体结构侧墙开裂
主体结构侧墙开裂
顶板开裂
（三）城市轨道交通科技创新和进步，为我们解决混凝土质量问题提供了基础条件。
实践中我们发现，城市轨道交通有的标段在地铁公司的严格要求和精心管理、设计单位精心设计、施工单位精心施工及各方配合下，通过采用新型混凝土抗裂剂等措施，混凝土开裂问题较少，大大减少了结构的渗漏。一些成功的项目给我们开展地下结构混凝土抗裂攻关增强了必胜的信心。
二、我省城市轨道交通工程混凝土质量控制技术研究及发展情况
在省住建厅及专委会的组织下，经过全省各相关主研和参研单位三年多的共同努力，我省在城市轨道交通工程混凝土质量控制技术上取得了可喜的成绩。
（一）完成住建部3项相关课题，正式出版了《城市轨道交通工程常见质量问题控制指南》
2013年至2015年，我省先后承接了住建部“城市轨道交通工程常见质量问题及控制研究”和“城市轨道交通工程常见质量问题检测技术应用研究”等3项课题，组织编写出版了《城市轨道交通工程常见质量问题控制指南》。
1、“城市轨道交通工程常见质量问题及控制研究”。
2013年3月至12月，省住建厅、苏州市轨道交通集团有限公司为承担单位，南京地铁集团有限公司、无锡地铁集团有限公司、南京轨道站、苏州质安站、中铁四院、省建科、苏交科等数10家单位41位专家集体组织攻关。研究成果国际先进水平。
2、“城市轨道交通工程常见质量问题检测技术应用研究”。
2015年8月至2017年1月，城轨专委会牵头，江苏省城市轨道交通工程质量安全技术中心、江苏省建筑工程质量检测中心有限公司为承担单位的13位专家集体攻关。课题总结了现阶段已成熟应用和暂未普及应用的检测技术，构建科学的城市轨道交通工程质量常见问题专项检测识别技术，特别是混凝土缺陷识别技术，对现阶段较为前沿的检测技术或在轨道交通领域未普及应用的检测技术进行现场测试应用研究，不断提高城市轨道交通工程的检测识别技术，为准确识别常见质量问题的提供了基础。研究成果国内领先水平。
3、编写出版《城市轨道交通工程常见质量问题控制指南》。
受住房城乡建设部工程质量安全监管司委托，江苏省住建厅、城轨专委会组织牵头，苏州市轨道交通集团有限公司等10家单位参加编写，总结了城市轨道交通工程165个常见质量问题，混凝土质量问题及控制占47.2%，于2015年11月出版了《江苏省城市轨道交通工程常见质量问题控制指南》，指南的出版对于指导工程施工，提升混凝土施工质量，预防常见质量问题的发生起到积极的推动作用。
此外，我省圆满完成了住建部“城市轨道交通建设工程质量验收制度研究”课题任务，并起草了“城市轨道交通建设工程验收管理暂行办法”，并于2014年3月27日正式以42号文发布。
根据部42号文要求，我们专门将编制省地方标准《城市轨道交通建设工程质量验收统一标准》纳入“835”科技创新计划，目前已编制完毕，待审定发布。上述地方标准将地下结构抗裂专项设计列入验收内容。
（二）组织城市轨道交通地下车站结构混凝土抗裂防水成套技术研究攻关
2015年年初，专委会组织城市轨道交通工程“835”科技创新攻关活动。其中之一就是在省住建厅立项的“城市轨道交通地下工程结构混凝土抗裂防水成套技术研究”科研课题。课题承担单位为：常州市轨道交通发展有限公司、江苏省建筑科学研究院有限公司、中铁四局、常州工学院、苏交科集团等5家单位，明确该课题技术上由苏博特新材料股份有限公司董事长刘加平教授全面负责指导，并确定将常州地铁1号线作为研究应用项目。
2015年6月9日，省住建厅组织对正在施工常州市轨道交通中铁四局TJ-14标新桥站进行了现场检查和指导。
2015年7月27日，专委会组织召开常州市轨道交通1号线地下工程结构混凝土抗裂技术研究现场工作会议，推进课题进展，指导研究工作。
此后一年多时间，专委会数次组织常州地铁公司和苏博特公司等单位研究解决课题攻关中出现的问题。经过两年的研究，在课题组5家单位25位同志的努力下，课题于2017年底结题，课题组理论研究做得很扎实，试点工程取得了较好的效果。
2018年1月3日，江苏省住房和城乡建设厅在常州主持组织召开了“城市轨道交通地下工程结构混凝土抗裂防水成套技术研究”项目科研成果鉴定会，课题成果先后在常州轨道交通1号线4个车站得到应用。
目前，试验标段主体结构封顶已超过一年，未见混凝土明显裂缝，成效明显。
（三）举办全省城市轨道交通工程地下结构抗裂与防水新技术等学术交流及观摩活
为提高我省城市轨道交通工程地下结构施工质量，加快工程抗裂防水新技术、新工艺、新材料和新设备在城市轨道交通领域中的应用，2015年6月2日，由江苏省土木建筑学会城市轨道交通建设专业委员会主办、常州市轨道交通发展有限公司承办、江苏省交通科学研究院有限公司、江苏省建筑科学研究院有限公司协办的“全省城市轨道交通工程地下结构抗裂与防水新技术报告会”在常州市举行。全省轨道交通领域建设、质监、安监、设计、施工、监理、检测、监测等单位代表共计300余人参加会议。会议邀请省住建厅原副厅长徐学军就国内外城市轨道交通的现状和发展作报告，刘加平教授、朱祖熹教授就城市轨道交通地下结构抗裂和防水等内容作专题报告。会议提出，我省城市轨道交通工程地下结构的抗裂防水工作，第一阶段将以常州1号线为试验现场，通过理论和实践相结合，开展深入研究，确实解决城市轨道交通工程地下结构抗裂防水的技术难题，提高工程建设质量水平。
（四）开展城市轨道交通地下工程结构混凝土抗裂防水成套技术推广及城市轨道交通高性能混凝土研究与应用
为了将“城市轨道交通地下工程结构混凝土抗裂防水成套技术研究”科研成果推广应用，经专委会协调，2016年6月，徐州地铁组织设计、施工、监理、商品混凝土供应单位及检测单位，徐州市城市轨道交通有限责任公司、江苏苏博特新材料股份有限公司、中铁十二局集团有限公司、徐州中联混凝土有限公司、徐州经济技术开发区诚意商品混凝土有限公司、徐州新通预制构件制造有限公司、徐州市建设工程检测中心等7家单位的20余位同志进行高性能混凝土抗裂防渗研究，并在徐州市科委立项。
经过近2年的研究，在课题组7家单位20余位领导及专家的共同努力下，课题于2017年底结题，其成果在徐州市地铁2号线市政府站得到了应用，城市轨道交通工程地下结构混凝土抗裂效果显著，最终形成集设计、材料、施工、监测于一体的轨道交通高性能抗裂混凝土成套技术。成果获得了多项发明专利，并实现了工程应用，提升徐州城市轨道交通工程地下车站主体结构混凝土抗裂性并保障耐久性能。总体水平达到了国际先进水平，其中混凝土结构多场耦合抗裂性评估方法达到了国际领先水平。
（五）编制发布了《江苏省城市轨道交通工程高性能混凝土质量控制技术规程》
特点：在满足结构设计要求的前提下，根据底板、侧墙、中板和顶板等具体结构形式，应分别进行抗裂性能专项设计。
2016年12月23日，专委会和南京轨道站联合组织了《江苏省城市轨道交通工程高性能混凝土质量控制技术规程》宣贯培训班。全省城轨建设人员共有99家单位的227名人员参加了此次培训。
（六）开展城市轨道交通高架桥梁清水混凝土研究
城市高架桥梁采用清水混凝土施工工艺，可以达到结构美观、节约成本、环保节能多重效果，还同时具有美学价值和景观效应。自2015年4月开工以来，承担常州地铁1号线1标施工的上海市机械施工集团有限公司、江苏建科建设监理有限公司和江苏阳湖建设项目管理有限公司开展高架桥梁清水混凝土施工工艺研究和实践，取得了重要的成果，其工程清水混凝土水平位居全国领先。
三、城市轨道交通工程混凝土质量控制技术研究与推广任重道远
（一）继续开展相关课题研究工作
在已有研究的基础上，继续开展混凝土技术系列课题研究。如：
1、城轨地下结构施工缝、诱导缝、变形缝的理论及应用研究；
2、城轨地下结构混凝土预留洞口抗裂研究；
3、城轨地下结构坡道及楼梯混凝土浇注工艺研究；等等。
（二）积极推广成果转化利用
为加快推进全省城市轨道交通建设质量水平进一步提升，参建各方及科研院所应结合各地区情况，将防渗抗裂技术、高性能混凝土技术、清水混凝土技术等扎实地推广应用。
（三）开展标准指南编写，进行归纳总结上升提炼
针对防渗抗裂技术、高性能混凝土技术、清水混凝土技术积极开展指南及地方标准的编写工作，进行归纳总结提升，形成一批江苏特色的优秀研究成果。
