超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制措施

蔣書德

（中鐵十二局集團(tuán)建筑安裝工程有限公司　西成客專（陜西段）站房項(xiàng)目部　陜西省　漢中市　723400）

超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制措施

蔣書德

（中鐵十二局集團(tuán)建筑安裝工程有限公司西成客專（陜西段）站房項(xiàng)目部陜西省漢中市723400）

以濟(jì)南站南貨場(chǎng)職工建設(shè)項(xiàng)目工程為例，考慮地下車庫(kù)超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)施工中的裂縫對(duì)結(jié)構(gòu)的不利影響，對(duì)各個(gè)施工工序展開(kāi)有效合理的過(guò)程控制，防止有害裂縫的產(chǎn)生。

地下工程；超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)；荷載分析

超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)指結(jié)構(gòu)單元長(zhǎng)度超過(guò)了混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范所規(guī)定的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)伸縮縫最大間距的結(jié)構(gòu)。但隨著現(xiàn)代建筑的不斷發(fā)展以及對(duì)建筑物使用功能的超高要求，根據(jù)各個(gè)建筑物的具體要求及建筑物的使用功能要求，某些工程中不允許采用伸縮縫等永久性縫，從而導(dǎo)致超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生。如何避免超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)有害裂縫的產(chǎn)生，本文從荷載控制方面進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工的過(guò)程控制與研究。

1　工程概況

濟(jì)南站南貨場(chǎng)職工住宅建設(shè)項(xiàng)目（經(jīng)緯嘉園）二區(qū)車庫(kù)長(zhǎng)364.8m，寬100.5m，地下一層，結(jié)構(gòu)受力形式為無(wú)梁樓板，獨(dú)立基礎(chǔ)加框架柱，柱距8.4m。車庫(kù)四周及車庫(kù)中有6棟住宅樓環(huán)繞，車庫(kù)使用時(shí)間長(zhǎng)，且濟(jì)南地區(qū)地下水位高，地下車庫(kù)一旦產(chǎn)生裂縫，會(huì)極易滲水，會(huì)對(duì)建筑物的使用功能造成嚴(yán)重影響。同時(shí)樓座與車庫(kù)穿插交雜，施工難度大，如何減少混凝泥土結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生至關(guān)重要?；炷两Y(jié)構(gòu)的裂縫根據(jù)成因可分為兩大類：荷載引起的裂縫及變形引起的裂縫。本文主要從荷載方面控制裂縫的產(chǎn)生做一些闡述。

2　施工中可能引起裂縫的荷載因素

考慮按整體及局部施工中可能存在荷載過(guò)大從而引起裂縫的產(chǎn)生，分別通過(guò)精確的受力分析，得到有效的最大控制荷載，從而有效的指導(dǎo)實(shí)際施工，避免問(wèn)題的出現(xiàn)，主要從以下幾個(gè)方面控制：

（1）基礎(chǔ)施工中可能存在地基承載力不均勻問(wèn)題，造成基礎(chǔ)不均勻沉降，從而引起沉降裂縫。

（2）車庫(kù)頂板回填土施工（車庫(kù)未停降水），有活荷載（施工機(jī)械，運(yùn)土車），靜荷載（已回填好的土荷載，回填標(biāo)高至室外設(shè)計(jì)標(biāo)高），上部荷載大會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。

（3）頂板回填土施工完成，停降水后，地下水位上升至穩(wěn)定標(biāo)高，由于整個(gè)地下車庫(kù)面積很大且地下水位較高，會(huì)產(chǎn)生極大的浮力，要確保整個(gè)車庫(kù)結(jié)構(gòu)不會(huì)浮力而造成結(jié)構(gòu)破壞。

（4）因車庫(kù)與樓座交叉錯(cuò)雜，施工塔吊位于車庫(kù)內(nèi)，待樓座主體施工完畢，車庫(kù)頂板要上吊車進(jìn)行塔吊拆除工作，要避免因荷載過(guò)大產(chǎn)生結(jié)構(gòu)破壞。

（5）車庫(kù)基礎(chǔ)及車庫(kù)頂板后澆帶的施工，后澆帶的設(shè)置就是為了消除混凝土結(jié)構(gòu)的收縮應(yīng)力，控制混凝土裂縫，但同時(shí)后澆帶也留下了混凝土施工縫，處理不好，很可能成為滲漏的源頭。

3　荷載控制措施及受力分析

車庫(kù)各個(gè)工序施工前，根據(jù)照設(shè)計(jì)圖紙及相關(guān)規(guī)范，編制具體、切實(shí)、可操作性的施工技術(shù)交底或方案，而后要嚴(yán)格按照上述交底施工。從地基開(kāi)挖到頂板回填土施工完成，每個(gè)階段都有其側(cè)重點(diǎn)，下面就各個(gè)階段做一個(gè)系統(tǒng)的闡述。

3.1基礎(chǔ)施工

基礎(chǔ)施工的第一步是土方開(kāi)挖，因?yàn)闈?jì)南地區(qū)水位較高，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)水位標(biāo)高（相對(duì)標(biāo)高-6.0～6.5m），而車庫(kù)基礎(chǔ)墊層相對(duì)標(biāo)高為-7.2m，故采用井點(diǎn)降水的方式，將地下水位降到-7.7m左右，以利于土方開(kāi)挖，采用機(jī)械開(kāi)挖方式，為避免破壞基底土，在基底標(biāo)高以上20cm預(yù)留一層由人工挖掘修整至設(shè)計(jì)標(biāo)高，要求坑底凹凸不超過(guò)2cm。

將土方人工開(kāi)挖至墊層設(shè)計(jì)標(biāo)高后，放出各獨(dú)立基礎(chǔ)的邊線，進(jìn)行地下釬探，按釬探點(diǎn)間距不大于1500mm布置釬探點(diǎn)，確保各個(gè)獨(dú)立基礎(chǔ)下釬探到位，如發(fā)現(xiàn)異常地質(zhì)情況，及早處理。確保整個(gè)地下車庫(kù)地基承載力受力均勻，整個(gè)地下車庫(kù)形成一個(gè)整體，否則受力不均勻會(huì)造成沉降，使結(jié)構(gòu)很多部位產(chǎn)生集中應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力大于混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生裂縫。

3.2車庫(kù)頂板回填土施工荷載控制措施及荷載受力分析

當(dāng)整個(gè)車庫(kù)主體結(jié)構(gòu)施工完畢，在混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，立即組織車庫(kù)頂板上回填土施工?；靥钔磷鳂I(yè)采用兩種施工機(jī)械：①運(yùn)輸土方的小型運(yùn)輸車輛，運(yùn)輸車輛及載土后自重控制在8t范圍以內(nèi)；②用于平整土的鏟車，自重9t?；靥钔磷鳂I(yè)先從車庫(kù)邊緣開(kāi)始，用運(yùn)輸車輛將土運(yùn)至車庫(kù)邊緣，再配合以鏟車，在頂板上先鋪設(shè)一道60cm厚的土層，而后方可上運(yùn)輸車輛。如此施工：①保護(hù)車庫(kù)頂板防水；②有60cm厚土層可以將上部荷載均勻分散至主體結(jié)構(gòu)。

從車庫(kù)頂板（標(biāo)高-1.95m）至室外標(biāo)高（-0.45m）需回填土1.5m高，按最不利情況考慮進(jìn)行受力分析，靜荷載（土）按1.5m厚考慮，取頂板最小配筋率作為受力計(jì)算模型。車庫(kù)頂板厚400mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C35，最小配筋為上部縱向16@200，橫向18@200；下部縱向18@120，橫向20@120；運(yùn)輸車輛及鏟車全部按均布荷載考慮，（取1m范圍長(zhǎng)）受力簡(jiǎn)圖如圖1。

q1=（8000+9000）×10×0.001/8.4×8.4×1m=2.4kN/m

q2=13.5kN/m3×1.5m×1m=20.25kN/m

q3=24kN/m3×0.4m×1m=9.6kN/m

最大彎矩值為：

M=系數(shù)×ql（2系數(shù)查施工手冊(cè)51頁(yè)）

M大=0.025×（2.4+20.25+9.6）×8.42=56.89kN·m（2跨中彎矩最大）

車庫(kù)頂板受彎承載力計(jì)算：

圖1　受力簡(jiǎn)圖

故承載力滿足要求，不會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)造成破壞。

3.3基坑停降水后，整個(gè)車庫(kù)抗浮力計(jì)算

按車庫(kù)頂板回填土施工完畢后停降水，在基坑四周設(shè)置8眼觀測(cè)井，從停水之日起每天上午6點(diǎn)，下午6點(diǎn)測(cè)地下水位標(biāo)高，直至地下水位穩(wěn)定為止，根據(jù)觀測(cè)井穩(wěn)定水位后測(cè)的水位標(biāo)高為-6.5～6.0m不等?？梢詫⒄麄€(gè)車庫(kù)作為一個(gè)剛性整體，根據(jù)水位標(biāo)高計(jì)算其受到的浮力，判定是否會(huì)造成結(jié)構(gòu)破壞。

浮力計(jì)算：F浮力=P液gV排

F浮力=1000kg/m3×9.8m/s2×11453m2×1.2=264047.3kN

浮力產(chǎn)生的單位壓強(qiáng)為：

P=F/m2=264047.3kN÷22453m2=11.76kN/m2

抗力計(jì)算：土荷載加上結(jié)構(gòu)自重

F抗力=F土+F自重=13.5kN/m3×1.5m+25kN/m3×0.7m=37.75kN/m2

F抗力>F浮力

故滿足要求，不會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)造成破壞。

3.4車庫(kù)頂板局部荷載作用及控制措施

施工塔吊布置在地下車庫(kù)部位，塔吊拆卸需用汽車吊配合，為防止車庫(kù)因吊車起吊時(shí)最大支點(diǎn)力作用在車庫(kù)頂板發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞，對(duì)車庫(kù)采用加固方案。塔吊拆卸采用25噸級(jí)汽車吊，吊車自重30T，最大起重物件的重量為7T。

（1）汽車吊起吊示意圖如圖2。

圖2　汽車吊起吊示意圖

（2）汽車吊平面位置示意圖及吊車支撐點(diǎn)位置圖見(jiàn)圖3。

汽車吊最大支撐點(diǎn)反力計(jì)算：

起吊物支點(diǎn)反力：（70×9.8）/（5.6×2）=61.25kN

（3）車庫(kù)加固方案

吊車為了更安全的在車庫(kù)上作業(yè)，對(duì)車庫(kù)頂板做一些加固措施極為重要，車庫(kù)頂板承受力按照每平米2T考慮，則每一支撐點(diǎn)受力面積為13.625/2=6.813m2。吊車四腳受力面均采用雙向枕木進(jìn)行鋪墊，枕木長(zhǎng)度為2m，車庫(kù)頂填土為1.5m，填土應(yīng)力擴(kuò)散按1：1擴(kuò)散考慮則受力面積為：（2+1.5）×（2+1.5）=12.25m2，因12.25＞6.813。所以枕木采用2m能滿足要求，枕木面積為2m× 2m，枕木上墊1m×1m鋼板（20mm厚）作為支腳。枕木加固平面見(jiàn)圖4。

圖3　汽車吊平面位置示意圖

圖4　

車庫(kù)頂板底采用碗扣式腳手架進(jìn)行加固，腳手架立桿間距為0.6m，水平桿步距1.2m，立桿頂部采用頂托和方木支承，加固范圍見(jiàn)上圖陰影部位，加固面積為3m×3m，使吊車支點(diǎn)在加固面積中間部位。

3.5后澆帶施工控制措施

后澆帶按設(shè)計(jì)圖紙位置留設(shè)，在先澆筑的混凝土截面中部設(shè)置“U”型止水鋼板，止水鋼板的“開(kāi)口”朝迎水面，止水鋼板采用短鋼筋頭與結(jié)構(gòu)鋼筋焊接固定。止水鋼板上下（或內(nèi)外）到現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)上下表面采用2.5目專用焊接鋼絲網(wǎng)封堵，鋼絲網(wǎng)采用鋼筋與結(jié)構(gòu)鋼筋焊接而形成的骨架來(lái)輔助固定。固定止水鋼板和鋼絲網(wǎng)的骨架鐵件均不得伸出結(jié)構(gòu)鋼筋外表而進(jìn)入結(jié)構(gòu)鋼筋保護(hù)層，以防形成滲水通道。固定骨架必須具備足夠的整體剛度，確保先澆混凝土不沖破鋼絲網(wǎng)，減少后澆帶的變形和位移。

本工程后澆帶在地下室頂板混凝土澆筑42d后可以全部封閉。由于結(jié)構(gòu)由后澆帶連成整體，因此后澆帶的施工質(zhì)量與結(jié)構(gòu)質(zhì)量休戚相關(guān)。首先必須清理出雜物，底板后澆帶必須排空積水，然后祛除鋼筋表面的水泥薄膜和后澆帶兩側(cè)的松動(dòng)石子，采用鋼絲刷對(duì)接縫面認(rèn)真清理，用鏨子鑿去表面砂漿層，使其完全露出新鮮混凝土。如果有鋼筋變形現(xiàn)象，必須修整到位，如果有先澆混凝土跑?；驖M溢、流淌至后澆帶的現(xiàn)象，必須鑿除干凈。清理、修整工作完畢后，用水沖洗干凈，并排除積水，澆筑前，用水充分濕潤(rùn)新老混凝土接合面，然后圖抹一層滲透結(jié)晶。各后澆帶連接點(diǎn)橫截面放上止水鋼板，以防在相鄰區(qū)域交界處產(chǎn)生新的施工縫，防止?jié)B水。

4　結(jié)語(yǔ)

混凝土結(jié)構(gòu)裂縫是施工領(lǐng)域常見(jiàn)的工程質(zhì)量通病，而對(duì)于超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)有害裂縫對(duì)結(jié)構(gòu)自身的危害更大，隨著建筑業(yè)的不斷發(fā)展，城市化的不斷進(jìn)展，必然會(huì)有更多的超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)。如何有效地避免有害裂縫的出現(xiàn)，增長(zhǎng)建筑物的使用壽命，減少后期維修費(fèi)用，有必要在結(jié)構(gòu)施工階段做好控制。通過(guò)一系列的有效合理的施工控制荷載措施，結(jié)合良好的施工組織，達(dá)到結(jié)構(gòu)的完整性，以利于后期使用。

[1]中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2011.

[2]《建筑施工手冊(cè)》[M].中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2003.

TU755

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1673-0038（2015）21-0048-03

2015-5-2

蔣書德（1988-），男，江西上饒人，助理工程師，本科，研究方向?yàn)榻ㄖ┕ぁ?/p>