超長地下室頂板裂縫產(chǎn)生的原因分析及處理措施

江西建工第一建筑有限責(zé)任公司 南昌 330001

1 工程概況

某工程為地下1 層，地上6 層的現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)， 地下室東西總長約270 m（北面143 m），南北總寬約246 m（西面局部93 m），形狀呈L形，地下建筑面積為47 040.83 m2，上部由南向北依次為5 棟多層建筑。該地下室基礎(chǔ)為柱下獨(dú)立基礎(chǔ)，底板厚為300 mm，配筋均為Φ12 mm@150 mm雙層雙向貫通鋼筋，室外頂板厚250 mm，配筋均為Φ12 mm@150 mm雙層雙向貫通鋼筋，室外頂板框架梁截面尺寸主要為500 mm×1 100 mm、400 mm×1 000 mm，井字梁截面尺寸主要為400 mm×800 mm、350 mm×800 mm，室外部分頂板下柱網(wǎng)間距基本為8.4 m×8.4 m，框架柱截面尺寸主要為600 mm×600 mm，非人防區(qū)擋土墻厚300 mm。地下室混凝土強(qiáng)度等級為C35，抗?jié)B等級為P6，膨脹劑采用UEA，摻量為8%。

在地下室施工期間，考慮到施工工期和主樓施工的便利，以主樓兩側(cè)的后澆帶為界，在2 棟主樓之間均設(shè)有1 條施工臨時(shí)通道，4#、5#樓的東、西側(cè)均作為施工臨時(shí)通道，通道部位的地下室先不施工，待主體施工完后再行施工。主樓部分、4#、5#樓東側(cè)的通道及除臨時(shí)通道外的地下室頂板在春節(jié)前已經(jīng)澆搗完畢。施工時(shí)，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)和規(guī)范要求施工。在通道頂板兩側(cè)及中間部位均按照設(shè)計(jì)位置留有寬1 m的后澆帶。混凝土澆筑完后初凝前及時(shí)采用塑料薄膜覆蓋養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為14 d。養(yǎng)護(hù)期滿后，頂板上未再采取任何覆蓋和養(yǎng)護(hù)措施。整個(gè)地下室施工臨時(shí)通道于次年3月份全部澆筑完成。地下室的頂板模板均在混凝土澆筑完28 d以后才拆除。

在頂板模板拆除30 d左右，在地下室的非主樓部分的頂板陸續(xù)出現(xiàn)平行梁和沿板角的放射狀裂縫，裂縫比較集中部位為后澆的施工臨時(shí)通道部分，沿短邊方向平行梁的裂縫和在施工臨時(shí)通道的拐角部位幾塊頂板出現(xiàn)放射狀裂縫。由于后期采取滿鋪絨毯蓄水養(yǎng)護(hù)，滲漏水現(xiàn)象有了很大的改觀，部分漏水部位不再漏水。通過請專業(yè)檢測單位測量，裂縫寬度大部分在0.10～0.3 mm，局部縫寬＞0.3 mm，裂縫長度基本上是延伸該板跨，裂縫深度大部分為50～100 mm，局部縫深150 mm及貫穿性裂縫。

根據(jù)地下室混凝土標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件和同條件養(yǎng)護(hù)試件、地下室混凝土實(shí)體檢測，混凝土強(qiáng)度均達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求，當(dāng)時(shí)地下室頂板上還未覆土，而且這些裂縫基本上為板上裂縫，梁未開裂。

2 地下室頂板裂縫原因分析[1-3]

根據(jù)國際、國內(nèi)對混凝土裂縫的大量研究表明，混凝土由于其抗拉強(qiáng)度較低，許多混凝土結(jié)構(gòu)是帶裂縫工作。但引起混凝土出現(xiàn)裂縫的原因是多方面的，既有施工方面，又有設(shè)計(jì)、材料、環(huán)境方面的原因，該地下室裂縫產(chǎn)生的原因主要可歸結(jié)為混凝土收縮裂縫及溫度裂縫疊加作用的結(jié)果。

混凝土的收縮一般是由水泥膠體本身的收縮（即凝縮）和混凝土失水產(chǎn)生的體積收縮（即干縮）兩部分組成。從凝縮的角度看， 水泥用量多、水泥等級高的收縮將增大，相反， 骨料級配好、密度大、彈性模量高的混凝土收縮小。從干縮的角度看， 水灰比大、養(yǎng)護(hù)條件差、表體比大， 都會使混凝土干縮量加大。該工程采用泵送預(yù)拌混凝土，水灰比大，坍落度高，混凝土配合比中摻合料和水泥的比例偏大、砂率偏高，強(qiáng)度雖能達(dá)到要求，但混凝土的收縮變形大。特別是在3、4月份，地下室施工臨時(shí)通道混凝土澆筑完成后出現(xiàn)多次降溫情況，降溫造成混凝土收縮，混凝土本身收縮和溫度降低引起的收縮， 如果沒有邊界條件的約束自由變形， 則不會產(chǎn)生內(nèi)部約束應(yīng)力， 更不會產(chǎn)生裂縫。但該工程主樓周圍地下室在年前已施工完畢，到3、4月份混凝土基本達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度且收縮變形小，而施工臨時(shí)通道部分為新澆筑的混凝土，新舊混凝土的剛度不一樣，舊混凝土對后澆筑的混凝土收縮產(chǎn)生制約，在后澆混凝土構(gòu)件內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力，而且混凝土的抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)低于其抗壓強(qiáng)度， 當(dāng)拉應(yīng)力大于混凝土的極限抗拉強(qiáng)度時(shí)， 就會在構(gòu)件內(nèi)部出現(xiàn)裂縫。

該地下室施工臨時(shí)通道混凝土在3月底澆筑完，通道兩側(cè)的地下室頂板混凝土年前已澆筑完成，混凝土前期進(jìn)行了有效的養(yǎng)護(hù)，但后期的養(yǎng)護(hù)不到位，特別是進(jìn)入6月份以后，天氣異常炎熱，地下室頂板未采取任何覆蓋措施，表面長時(shí)間暴露于陽光下，導(dǎo)致地下室頂板上表面與下表面的溫差和晝夜溫差較大，由于冷熱不均，從而在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力大于混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)就會使混凝土表面產(chǎn)生裂縫。特別是各棟主樓之間的地下室施工臨時(shí)通道處出現(xiàn)的沿南北向平行梁的裂縫，受炎熱天氣的影響，混凝土發(fā)生溫差變形，其短邊兩側(cè)受舊混凝土的約束較大，而沿著長邊方向設(shè)有幾條南北向后澆帶（當(dāng)時(shí)該方向后澆帶還未封閉），這個(gè)方向的約束較小，變形沿著約束小的方向發(fā)展，而板的剛度相對梁來說較小，造成了這部分板出現(xiàn)平行梁有規(guī)則的裂縫。

另外，在地下室臨時(shí)通道拐角部位，由于該部位應(yīng)力比較集中，板的剛度相對墻和梁比較弱，其混凝土的收縮在板角產(chǎn)生放射狀細(xì)微裂縫。后期，也由于現(xiàn)場的監(jiān)管不力，部分運(yùn)輸材料的車輛在頂板上行駛，造成頂板混凝土超載，使頂板混凝土產(chǎn)生裂縫。

3 處理措施[4-6]

根據(jù)以上分析，該工程中出現(xiàn)的裂縫基本上不屬于受力裂縫。在地下室頂板覆土以后， 頂板與墻體，頂板上下表面溫差較小，溫度變化趨于一致， 不會因此再引起附加的應(yīng)力，對處理好的裂縫也不會再產(chǎn)生影響。

針對該工程的實(shí)際情況，首先對后澆帶進(jìn)行封閉，養(yǎng)護(hù)1 周以后，再對裂縫的發(fā)展趨勢進(jìn)行監(jiān)測，待裂縫不再發(fā)展基本穩(wěn)定以后，針對裂縫的不同寬度、深度和滲漏水情況采用不同的處理方法。具體處理措施如下：

（a）對于未封閉的后澆帶，要求在早晚溫度較低的情況下封閉，澆筑前必須清理干凈鋼筋表面的水泥薄膜和后澆帶兩側(cè)的松動石子，鋼筋或止水帶變形修整到位。清理、修整完畢后，用水沖洗干凈。澆筑前，用水充分濕潤新老混凝土接合面，然后鋪抹與后澆帶混凝土成分相同的水泥砂漿1 層，再澆筑比其兩側(cè)混凝土高一強(qiáng)度等級的補(bǔ)償收縮混凝土?；炷两K凝前1～2 h（澆筑后8～10 h）進(jìn)行二次收漿后即先覆蓋1 層濕絨毯，其上覆蓋1 層塑料薄膜，并及時(shí)補(bǔ)水養(yǎng)護(hù)，使絨毯在養(yǎng)護(hù)期間始終處于潮濕狀態(tài)。養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得小于14 d。

（b）裂縫的處理：對于表面縫寬δ＜0.20 mm的非貫穿性裂縫，采取不作處理；對于縫寬0.2 mm≤δ＜0.3 mm的裂縫，采用水溶性聚氨酯化學(xué)灌漿堵漏，表面再用環(huán)氧樹脂膠泥封閉；對于縫寬δ≥0.3 mm的貫穿性裂縫，采用壓力灌環(huán)氧樹脂漿液補(bǔ)強(qiáng)；在裂縫比較集中和裂縫比較寬的部位采取了在板底貼碳纖維加強(qiáng)處理的措施。

（c）采取以上措施處理完裂縫后，在地下室頂板蓄水觀測7 d，裂縫基本穩(wěn)定沒有發(fā)展的跡象且不出現(xiàn)滲漏水，為確保地下室頂板不滲漏，在地下室頂板上增做1道厚3 mm的聚氨酯防水涂膜，然后按設(shè)計(jì)要求施工防水層。

通過采取以上措施處理后，地下室頂板滲漏水現(xiàn)象得到了很好的控制。目前地下室頂板已覆土并投入使用，經(jīng)過梅雨季節(jié)的檢驗(yàn)，地下室沒有出現(xiàn)滲漏水。

4 結(jié)語

施工時(shí)，由于現(xiàn)場施工條件的約束，某些相鄰構(gòu)件不能連續(xù)施工， 且間隔時(shí)間較長，應(yīng)考慮不同步的溫度及收縮變形對后澆筑構(gòu)件的影響。相鄰構(gòu)件所處的養(yǎng)護(hù)環(huán)境不同， 二者之間的溫度及收縮變形也不同。對此在施工中應(yīng)給予重視， 除了同設(shè)計(jì)配合， 作出合理的施工方案外，還需結(jié)合當(dāng)時(shí)的氣候條件對原方案作出必要的調(diào)整，以確保施工的質(zhì)量。