高層建筑箱型基礎裂縫成因及對策

■趙寬宏，遵艷君

■1.河南恒盛建設集團有限公司，河南 許昌 461000;2.河南宸基建設工程有限公司，河南 許昌 461000

1 高層建筑箱型基礎裂縫的形成原因分析

高層建筑的箱形基礎的底板一般較厚，屬于大體積混凝土。在工程實踐中，底板混凝土澆筑后由于水化熱會使混凝土內部溫度升高，而且在混凝土澆筑完工后的3～4 天內，板內溫升達到最大，這時底板的表面混凝土已凝固，當表面溫度與板內溫差超過一定限度，表面即產(chǎn)生不規(guī)則裂縫。此外，混凝土的干縮也會產(chǎn)生此類表面裂縫。降低大體積混凝土的溫升和減少混凝土內部和表面的溫差是解決此類裂縫的根本。因此，可以通過改善混凝土的性能、選用低水化熱或中水化熱的水泥(如礦渣水泥、粉煤灰水泥)配置混凝土，在混凝土中摻適量粉煤灰，或利用混凝土的后期強度，降低水泥用量等途徑，減少水化熱，從而降低大體積混凝土的溫升。為減少混凝土的內外溫差，施工中對澆筑好的混凝土要及時采取保溫或體內降溫措施，如用薄膜和草包覆蓋或體內預埋冷卻水管，減少表面熱量的散失或體內降溫，將內、外溫差控制在規(guī)范要求以內。采取以上措施，都可避免產(chǎn)生貫穿裂縫和滲漏。為防止混凝土的干縮裂縫則須按規(guī)定及時養(yǎng)護。目前采取外保溫措施的較多，體內降溫投資大而且復雜，故采用較少。

概括而言，高層建筑箱形基礎裂縫形成的原因主要有:(1)收縮裂縫。大體積混凝土施工后會有一個散熱和硬化的過程，而在這一過程中會產(chǎn)生相應的收縮應力，當這種應力超出了混凝土本身所承受的最大抗拉強度范圍時，就會造成混泥土結構出現(xiàn)一定的裂縫。常見的收縮裂縫有干燥收縮裂縫、塑型收縮裂縫和溫度收縮裂縫三種形式，在具體施工又以溫度收縮裂縫最為常見。(2)溫差裂縫。前期混凝土澆注過程中會產(chǎn)生大量的水化熱。由于混凝土本身導熱性不好，水化熱產(chǎn)生后不易揮發(fā)，致使混凝土內部溫度過高，而表面溫度則未出現(xiàn)大幅度增長，這樣二者就產(chǎn)生了較大的溫差。在溫差的作用下，混凝土自內向外會產(chǎn)生一種張力，當張力超出表面混凝土抗壓系數(shù)時，就會產(chǎn)生混凝土崩裂。(3)安定性裂縫。因泥漿安定性差而引起的裂縫叫做安定性裂縫，常見的裂縫類型是龜裂。產(chǎn)生安定性裂縫的主要原因有以下方面:混凝土表面溫度上升，濕度降低，引起表面張力增大引起龜裂;混凝土配合比例失調，塑性系數(shù)降低，引發(fā)沉降裂縫;灌漿過程中不均勻，在自然沉降的作用下引起裂縫;泥漿中堿性物質含量過高引起澆注體內部發(fā)生化學氧化硅反應引發(fā)裂縫;混凝土應力過于集中，底部受壓力不足，引發(fā)沉陷;鋼筋、水泥質量未達到相應標準導致基體抗壓能力降低，引起裂縫。

2 高層建筑箱型基礎經(jīng)常出現(xiàn)的裂縫類型

城市的發(fā)展以及城市人口的不斷增長，致使城市的土地越來越緊張，高層建筑越來越多，高層建筑的高度也越來越高。高層建筑由于其體量大、載荷重，天然基礎或筏形基礎已無法滿足設計要求，同時由于人防和地下停車場的需求，高層建筑在設計上通常都采用樁基和箱形基礎。但由于溫度應變、混凝土收縮和外部約束等原因使得許多箱形基礎和混凝土結構地下室的混凝土構件出現(xiàn)裂縫和滲漏現(xiàn)象，嚴重影響了建筑物的使用?，F(xiàn)根據(jù)多年的工程實踐和研究分析，淺談其產(chǎn)生的原因及針對性的處理方法。

從形態(tài)上分，混凝土側墻板上常出現(xiàn)的裂縫有垂直縫、水平縫、斜縫(或八字縫)等多種裂縫，其產(chǎn)生的原因不一。

2.1 混凝土側墻板的垂直裂縫

一般是由于混凝土的收縮而產(chǎn)生的。結構設計中布置不合理，局部剛度較大，在剛度大和剛度小的截面交接處，如框架柱和墻板交接處，較易出現(xiàn)收縮裂縫。此類裂縫一般不危及結構安全和影響使用功能。但要減少此類裂縫的出現(xiàn)，設計上一定要按規(guī)定要求，設置伸縮縫或后澆帶，結構布置時剛度盡量均勻對稱。在相同配筋率的情況下，應盡量使用較細的鋼筋和較小的間距，施工中做到振搗密實，及時養(yǎng)護。

2.2 混凝土側墻板的水平裂縫

常出現(xiàn)在墻板與頂板或底板的交界處以及施工縫處。墻板和頂板交接處的水平裂縫，大部分是施工工藝不當，在澆筑完墻板混凝土后，沒有待墻板混凝土充分沉實和收縮，就進行頂板混凝土的澆筑。由于兩者收縮方向的不同，在交接處很容易產(chǎn)生水平裂縫。因此在施工中要在墻體混凝土初凝前，得到充分的沉實和收縮后，在澆頂板混凝土。由于墻板的上下端部是剪力最大的地方，也可能由于結構設計不合理，而產(chǎn)生剪切破壞，要視具體情況區(qū)別對待。至于施工縫處的水平裂縫，是施工中沒有認真處理和清理，或再次澆筑時沒有采取鋪接縫砂漿所致。只要按施工規(guī)范要求做，就可避免此類裂縫的出現(xiàn)。

2.3 混凝土側墻板的斜裂縫

墻板上的斜裂縫通常是由于受力而產(chǎn)生，究其原因，一是設計不合理造成的，二是施工順序不當造成的。

(1)建筑物的絕對沉降量控制值偏大，引發(fā)同一基礎相對沉降偏差大等問題，容易造成裂縫。(2)實際施工中沒有遵循規(guī)范要求設置沉降縫、后澆帶等，造成裂縫。(3)工程結構不合理，箱形基礎的相關部位的剛度分布不均勻，導致其變形不均勻、不協(xié)調，造成裂縫。(4)施工順序不科學。(5)施工現(xiàn)場場地逼仄等原因，也會造成裂縫。

3 高層建筑箱型基礎裂縫的防治對策

高層建筑工程量大、技術要求高，大體積混凝土技術應用較為頻繁。為了保證施工質量、防治工程裂縫，我們在施工前要做好以下三個方面的工作:(1)科學選擇大體積混凝土施工材料。水泥是混凝土的主要構成材料，選擇相應規(guī)格的水泥對整個工程來講都至關重要。鑒于大體積混凝土在施工時受到水熱化的影響容易產(chǎn)生裂縫，在具體選擇時要挑選那些抗水熱化性能好的水泥，如地熱礦渣硅酸鹽水泥、地熱硅酸鹽水泥等。(2)優(yōu)化大體積混凝土的配合比?；炷僚浜媳戎苯佑绊懙搅嘶炷恋姆€(wěn)定性與固結性，為此在配合比設計時應全面考慮各部分的因素，如工程的地質狀況、混凝土的水熱化要求、混凝土的使用年限與規(guī)格等。具體配比時要做好以下方面:在保證混凝土結構強度的前提下，盡可能降低水泥水熱化系數(shù);為了預防混凝土變形導致工期延誤的現(xiàn)象出現(xiàn)，要可能的減少砂石使用量;為了降低混凝土凝固時間，在保證正常澆注的前提下適當提高混凝土濃度。(3)規(guī)范大體積混凝土的生產(chǎn)與運輸。工程施工中對大體積混凝土的各方面性能都有嚴格的要求，為了確保工程的質量，除了要求其在生產(chǎn)時嚴格遵循國家和企業(yè)生產(chǎn)標準之外，還要對已生產(chǎn)出的混凝土進行科學的檢測，看其是否符合工程的要求。運輸過程同樣關鍵，在具體運輸時應采用那些防雨、防風性能都比較好的攪拌運輸車，并在運輸過程中時刻保持攪拌狀態(tài)，以免出現(xiàn)混凝土在車內固化。倘若發(fā)現(xiàn)大體積混凝土在澆注施工時未到達相關要求，要及時中止?jié)沧?，改用其它品牌水泥?/p>

施工過程中的大體積混凝土施工技術主要有入模前參數(shù)控制、模板施工、澆注三方面組成。在澆注參數(shù)控制階段，應對水利工程所需的混凝土溫度、應力、收縮力進行科學測驗，進而得出混凝土內外溫差，降溫速度、升溫幅度等各項的參數(shù)。最后依據(jù)相關的參數(shù)，制度針對性的溫度控制措施。一般而言，入模前的溫度應控制在45℃以下，內外溫差不超過30℃，而降溫速度則不低于2℃/h。在模板施工階段應嚴格參照水利工程大體積混凝土模板施工規(guī)范操作，并在成型之后對其進行反復的測驗，看其穩(wěn)定性和強度是否達到相關要求。同時，模板成型后要對其進行科學的養(yǎng)護，一方面嚴格遵守模板拆除時間，另一方面對模板中的混凝土內外溫差要控制得當。就混凝土澆注而言，其澆注方式分成了分層連續(xù)澆注和推移式澆注兩種形式，其中分層連續(xù)澆注又細分了全面分層、階段分層、斜向分層等多種類型。具體澆筑時，要在保證上一階段混凝土基本固化凝結的前提下，緊接著進行下一階段的澆注，進而有效縮短澆注時間。一般而言，在澆筑時應遵循“先長后短”的原則，先對長度較長的混凝土一側進行澆注，繼而澆注較短的一側，并在這一過程中保持澆注的持續(xù)性，直至澆注完成。需要指出的是，大體積混凝土采用分層澆注方式時，在澆注完工后要對其進行及時的振搗，并在振搗中科學把握振搗時間和位置。

［1］繆軍.超長大體積混凝土箱型基礎無縫施工技術研究［D］.上海:同濟大學，2007.