超長(zhǎng)地下室結(jié)構(gòu)無縫設(shè)計(jì)的措施研究

梁儆　楊自振

【摘 要】本文在對(duì)超長(zhǎng)地下室結(jié)構(gòu)的無縫設(shè)計(jì)進(jìn)行裂縫成因分析，并采取了設(shè)計(jì)及施工措施。

【關(guān)鍵詞】超長(zhǎng)地下室；無縫設(shè)計(jì)；抗裂原理；施工措施

【Abstract】Based on the causes of basement structures seamless design long the fracture analysis， and to take the design and construction measures.

【Key words】Long basement；Seamless design；Cracking principles；Construction measures

1. 前言

（1）近年來，我國(guó)各種大型公共建筑的建設(shè)得到了快速發(fā)展，建筑師以及建設(shè)對(duì)不設(shè)縫的混凝土結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度要求越來越高，尤其對(duì)于地下室結(jié)構(gòu)，由于存在防水問題，更是希望不設(shè)縫。英、美、法、日等國(guó)的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)伸縮縫間距無嚴(yán)格規(guī)定，只要求超過一定長(zhǎng)度后計(jì)算溫度引起的應(yīng)力采取必要的措施。但我國(guó)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010）規(guī)定了設(shè)置伸縮縫的最大間距，同時(shí)還規(guī)定，當(dāng)采取了一定的措施之后，在一定程度上可以超過國(guó)家規(guī)范所規(guī)定的最大限度值。近些年，隨著材料科學(xué)和計(jì)算機(jī)分析手段的不斷進(jìn)步，國(guó)內(nèi)已經(jīng)有了多個(gè)超長(zhǎng)不設(shè)縫混凝土結(jié)構(gòu)工程的成功案例。本文在對(duì)超長(zhǎng)地下室結(jié)構(gòu)的無縫設(shè)計(jì)進(jìn)行相關(guān)探討。

（2）工程為某房產(chǎn)公司開發(fā)的住宅小區(qū)，設(shè)一層地下室，其建筑面積約14400m2，地下室長(zhǎng)約190m，寬約115m，底板板厚300mm，外墻厚350mm，砼強(qiáng)度等級(jí)：墻、柱為C35；梁、板為C30，砼抗?jié)B等級(jí)均為P6級(jí)。地下室平面詳見圖1。

2. 裂縫成因分析

（1）在建筑工程中，超長(zhǎng)地下室外墻與底板裂縫的形成，是由多種因素所影響帶來的收縮應(yīng)力造成的。從已建成的建筑來觀察，超長(zhǎng)地下室底板裂縫呈現(xiàn)出：裂縫與地下室底板的長(zhǎng)向垂直，同時(shí)，按一定的間距沿著長(zhǎng)向分布的規(guī)律。本文將從收縮應(yīng)力的角度對(duì)超長(zhǎng)地下室底板及外墻裂縫產(chǎn)生的原理進(jìn)行相應(yīng)的分析。

（2）超長(zhǎng)地下室底板及外墻處在收縮變形的作用之下時(shí)，混凝土?xí)a(chǎn)生從兩端至中心的位移趨勢(shì)；這一趨勢(shì)的產(chǎn)生，必然會(huì)受到地基土對(duì)其的約束，所以，底板的全載面會(huì)產(chǎn)生水平法向應(yīng)力。通過工程實(shí)踐可知，砼水平法向應(yīng)力是造成底板垂直裂縫的主要應(yīng)力，是設(shè)計(jì)的主要控制應(yīng)力。同時(shí)，地基土對(duì)底板的約束作用，是沿著底板長(zhǎng)向連續(xù)式的進(jìn)行約束，所以，由端部至中心，混凝土底板載面上的水平法向應(yīng)力，將隨著地基土的約束而累積并增大，其最大值出現(xiàn)在底板截面的中心位置。

（3）當(dāng)最大法向應(yīng)力大于混凝土底板的抗拉強(qiáng)度時(shí)，底板中心位置將產(chǎn)生第一批垂直裂縫。底板開裂之后，每塊底板的水平法向應(yīng)力又將按相同原理進(jìn)行分布，并產(chǎn)生下一批裂縫，如此繼續(xù)下去。

3. 補(bǔ)償收縮砼抗裂原理

混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫一般直接由砼干縮及溫差引起，當(dāng)?shù)叵率业装搴屯鈮捎闷胀艜r(shí)，干縮及溫差均較大，容易產(chǎn)生裂縫。對(duì)于超長(zhǎng)地下室砼結(jié)構(gòu)，如果采用傳統(tǒng)的施工方法，每隔30～40設(shè)置一條后澆帶來解決砼的開裂問題，會(huì)導(dǎo)致施工工期延長(zhǎng)，后澆帶的清理及澆搗也非常麻煩，處理不好極易導(dǎo)致地下室滲漏，此外，后澆帶不封閉，則需一直進(jìn)行施工降水，也會(huì)導(dǎo)致工程費(fèi)用增加。

4. 無縫設(shè)計(jì)中采取的設(shè)計(jì)及施工措施

通過以上分析，本工程超長(zhǎng)地下室的設(shè)計(jì)，即地下室砼采用膨脹混凝土，混凝土中摻入適量膨脹劑，同時(shí)每隔30m左右設(shè)置一條膨脹加強(qiáng)帶，加強(qiáng)帶內(nèi)采用膨脹砼，膨脹劑摻量適當(dāng)提高；此外，結(jié)合上部主樓設(shè)置膨脹后澆帶，后澆帶除上部主樓周邊設(shè)置外，沿長(zhǎng)度方向設(shè)置三條，沿寬度方向設(shè)置兩條。

4.1 膨脹后澆帶及加強(qiáng)帶具體做法。

4.1.1 膨脹后澆帶。

當(dāng)前超長(zhǎng)地下室混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，設(shè)置后澆帶是常用的方法。它的主要作用是，將混凝土早期的收縮應(yīng)力釋放出來，減少混凝土的變形。后澆帶設(shè)置間距通常在30～40m之間，設(shè)置于梁跨的三分之一位置，且應(yīng)避免將其設(shè)置于大跨處。其寬度通常在800 ～ 1000mm之間，本工程采用800mm。后澆帶內(nèi)縱向受力鋼筋處理方法一般有以下幾種：

（1）梁板鋼筋都斷開之后再搭接，此種方法會(huì)導(dǎo)致梁鋼筋焊接、搭接處理困難，質(zhì)量很難保證，易造成結(jié)構(gòu)隱患；

（2）梁板鋼筋都不斷開，施工方便，但鋼筋會(huì)約束混凝土的收縮，進(jìn)而影響后澆帶的效果；

（3）梁鋼筋不斷，板鋼筋斷開，這樣能大量減小鋼筋全部不斷對(duì)混凝土收縮形成的約束，同時(shí)避免梁鋼筋全部焊接、搭接的困難。后澆帶經(jīng)過跨的梁板配筋適當(dāng)加大。

4.1.2 膨脹加強(qiáng)帶。

由于后澆帶部分不可以和主體一起施工，給施工帶來了：鋼筋裁斷之后需要焊接、搭接；后澆帶兩側(cè)要設(shè)可靠的支撐；影響模板的周轉(zhuǎn)、延長(zhǎng)工期、使得施工和降水變得更加復(fù)雜，如果處理不當(dāng)很容易留下隱患；后澆帶混凝土的鑿毛和清理麻煩等問題。本工程每隔30m左右設(shè)置一道膨脹加強(qiáng)帶，帶寬2m，兩側(cè)設(shè)密孔鐵絲網(wǎng)，加強(qiáng)帶外側(cè)為普通膨脹砼，到加強(qiáng)帶時(shí)改用大膨脹混凝土，設(shè)置加強(qiáng)帶可以連續(xù)澆搗超長(zhǎng)砼結(jié)構(gòu)。此外，在加強(qiáng)帶部位設(shè)置了附加鋼筋。

4.2 設(shè)計(jì)措施。

在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意一下幾點(diǎn)：（1）材料選用：應(yīng)按《混凝土膨脹劑》和《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定選擇膨脹劑，其具體摻量應(yīng)通過實(shí)驗(yàn)確定。（2）構(gòu)造措施：合理提高超長(zhǎng)地下室墻、板受力鋼筋配筋率，墻、板受力鋼筋應(yīng)以細(xì)且密的原則設(shè)計(jì)，由于墻體的養(yǎng)護(hù)和施工易受外界溫差的影響，很容易產(chǎn)生豎向的裂縫，所以，應(yīng)以細(xì)且密的原則設(shè)計(jì)墻體水平筋。墻體水平構(gòu)造筋之間的間距最好小于150mm，并應(yīng)適當(dāng)控制其配筋率，另外，墻的中部應(yīng)當(dāng)加密水平筋之間的間距。（3）混凝土的收縮率和其強(qiáng)度的等級(jí)成正比，所以，不能用等級(jí)太高的混凝土澆筑地下室，通常不能超過C40。地下室通常都選擇自防水混凝土，應(yīng)注意地下室底板及外墻的防水施工，設(shè)置多道防護(hù)線，在地下室的防滲漏方面也是很重要的。

4.3 施工措施。

（1）底板混凝土可選擇90d或60d強(qiáng)度，來減少水泥的用量，降低混凝土的早期水化熱。

（2）確保膨脹劑的摻量準(zhǔn)確。

（3）如果施工條件充足，澆筑完混凝土之后，在其頂部可設(shè)水管慢淋對(duì)墻體進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，有良好的效果。

（4）混凝土的振搗和布料應(yīng)當(dāng)按照施工規(guī)范進(jìn)行，以保證混凝土振搗勻質(zhì)、密實(shí)。

（5）在完成地下室施工后，應(yīng)當(dāng)及時(shí)覆土回填，同時(shí)盡快做好墻體的圍護(hù)結(jié)構(gòu)。

（6）在工程建設(shè)中，超長(zhǎng)地下室的混凝土養(yǎng)護(hù)工作是非常重要的，只有采取保濕養(yǎng)護(hù)膨脹混凝土的方法，才能更好將其膨脹效應(yīng)發(fā)揮出來。墻體模板不僅能夠限制混凝土的膨脹，還能夠起到保濕保溫的作用，有利于混凝土內(nèi)預(yù)壓力的形成。延遲拆模的期限，對(duì)于防止地下室側(cè)墻裂縫的出現(xiàn)非常重要，墻體通常在第5到7天后拆模，并且用麻片貼于墻壁，同時(shí)淋水養(yǎng)護(hù)，保濕養(yǎng)護(hù)應(yīng)當(dāng)在10到14天之間；不能在混凝土澆筑的1到2天就進(jìn)行拆模，因?yàn)?，此時(shí)混凝土的水化熱溫度正升到最高；如果此時(shí)拆模，將會(huì)造成墻體散熱過快，加大墻體內(nèi)外溫度差，進(jìn)而使得墻體產(chǎn)生裂縫。

5. 小結(jié)

本工程控制地下室裂縫可分為“堵”和“疏”兩種方法。以“堵”為主，控制裂縫的產(chǎn)生，對(duì)施工圖進(jìn)行優(yōu)化，嚴(yán)格控制混凝土配合比，對(duì)混凝土的澆搗及養(yǎng)護(hù)嚴(yán)格把關(guān)；以“疏”為輔，在地下室適當(dāng)部位設(shè)置后澆帶，盡量減小混凝土約束應(yīng)力的積聚，以達(dá)到控制裂縫發(fā)展的目的。本工程已完工一段時(shí)間，尚未發(fā)現(xiàn)貫穿墻體的裂縫，達(dá)到了設(shè)計(jì)目的。希望本工程的設(shè)計(jì)及施工技術(shù)措施能對(duì)超長(zhǎng)地下室結(jié)構(gòu)無縫設(shè)計(jì)有所幫助。

參考文獻(xiàn)

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[文章編號(hào)]1619-2737（2015）06-20-626