某超長地下室墻體裂縫成因分析與防治技術(shù)

王 俊， 孔亞美

(許昌學(xué)院 土木工程學(xué)院，河南許昌 461000)

某超長地下室墻體裂縫成因分析與防治技術(shù)

王 俊， 孔亞美

(許昌學(xué)院 土木工程學(xué)院，河南許昌 461000)

某超長地下室墻體一期施工后出現(xiàn)大量裂縫，從設(shè)計(jì)角度和施工方案方面分析了裂縫成因，就后澆帶設(shè)置間距、地下室墻體的配筋方式、混凝土骨料選擇及施工組織等方面提出了改進(jìn)建議，并在地下室墻體二期及后續(xù)施工時(shí)采用改進(jìn)方案實(shí)施，裂縫數(shù)量及寬度得到明顯控制.對墻體裂縫采用反應(yīng)粘技術(shù)進(jìn)行處理，經(jīng)試水及后期使用檢驗(yàn)，表明裂縫處理效果良好，滿足了地下室的使用性能.

超長地下室；墻體裂縫；成因分析；防治技術(shù)

1 工程概況

某三甲醫(yī)院地下室為150 m×169.6 m，總建筑面積143 858 m2，自然地面下埋深約5.7 m.縱向兩道沉降后澆帶將整個建筑物劃分成三個施工區(qū)域，分別是病房樓、門診樓、醫(yī)技樓區(qū)段.一區(qū)地下室部分為超大型停車場，二區(qū)、三區(qū)部分為醫(yī)院特殊防輻射構(gòu)筑物，如伽馬刀室等.病房樓高25層，總高度為98.35 m，門診樓、醫(yī)技樓部分分別為5層，高度為21.2 m.橫向兩道伸縮后澆帶將三個區(qū)域劃分成9個施工段，地下室總體平面圖如圖1所示，一區(qū)段病房樓區(qū)域主樓及地下室平面分布如圖2所示.

圖1 地下室總體平面圖

圖2 一區(qū)段地下室平面圖

一區(qū)地下室施工完成后，地下室墻體拆模時(shí)發(fā)現(xiàn)墻體表面出現(xiàn)大量裂縫，裂縫間距及數(shù)量遠(yuǎn)超施工預(yù)期.本文結(jié)合現(xiàn)場裂縫情況，從設(shè)計(jì)、施工方面分析了裂縫成因，并在二區(qū)、三區(qū)施工時(shí)對墻體配筋及混凝土材料選配方案進(jìn)行了改進(jìn)，結(jié)果表明調(diào)整方案后墻體裂縫有明顯改善.對一區(qū)已經(jīng)出現(xiàn)的大量密集裂縫進(jìn)行了觀測，待裂縫發(fā)展穩(wěn)定后采用反應(yīng)粘技術(shù)進(jìn)行處理，經(jīng)過試水及后期使用檢驗(yàn)，表明裂縫處理效果良好，能滿足地下室的使用性能.可供類似工程參考.

2 裂縫成因分析與工程應(yīng)用

2.1 裂縫情況

一區(qū)地下室墻體拆體模后發(fā)現(xiàn)大量裂縫，地下一層裂縫達(dá)50多條，裂縫方向基本呈垂直分布，裂縫間距約3～7 m不等.裂縫長度從距地面400 mm至板底約600 mm，全長3.5 m左右；裂縫寬度采用40倍帶光源讀數(shù)顯微鏡觀測大部分在0.1～0.3 mm之間，局部裂縫達(dá)0.45 mm，少量裂縫貫通外墻.墻體裂縫分布現(xiàn)場圖及示意圖如圖3所示.

圖3 墻體裂縫圖及處理后現(xiàn)場圖注：左為現(xiàn)場圖；中為示意圖；右為處理后現(xiàn)場圖.

2.2 裂縫成因分析

地下室墻體裂縫大多是由溫度應(yīng)力引起的，或是早期干縮及由于拆模后未能及時(shí)回填而造成的后期干縮而引起裂縫[1].本工程裂縫數(shù)量屬于非常規(guī)情況，根據(jù)墻體配筋、混凝土材料、施工時(shí)氣候條件及裂縫的分布區(qū)域、裂縫方向、后期發(fā)展情況進(jìn)行了現(xiàn)場勘察分析.由于裂縫出現(xiàn)較早，即在混凝土澆灌初凝后不久就發(fā)生，屬于早期裂縫，它的出現(xiàn)與基礎(chǔ)沉降、上部荷載均無關(guān).調(diào)研結(jié)果表明，裂縫主要是由于墻體混凝土所受拉應(yīng)力過大，而墻體配筋方式及混凝土骨料選擇方面也會產(chǎn)生以上問題，具體原因包括以下幾個方面.

2.2.1 設(shè)計(jì)方面

(1)后澆帶間距.建筑物設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮建設(shè)方對建筑物的具體要求，未設(shè)置伸縮縫.《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》指出，當(dāng)?shù)叵率议L度超過伸縮縫最大間距時(shí)，可每隔30～40 m設(shè)置貫通頂板、頂部及墻板的施工后澆帶.從圖1中看出，本案例的后澆帶間距均遠(yuǎn)大于規(guī)范要求.

(2)后澆帶處鋼筋施工要求.伸縮后澆帶主要是為了解決大體積混凝土和超長結(jié)構(gòu)收縮變形而設(shè)置的.它的作用在于減少混凝土收縮應(yīng)力，但不能減少溫度應(yīng)力，提高對溫度應(yīng)力的耐受能力.工程中關(guān)于溫度后澆帶處鋼筋的處理方法有兩種：一是鋼筋不斷，但須彎折；二是鋼筋斷開，然后搭接，以便兩部分混凝土各自收縮.而本工程中后澆帶處的鋼筋未有采取應(yīng)有措施.

(3)地下室墻體配筋.地下室外墻墻體配筋豎向?yàn)橹睆?6的三級鋼，間距為150 mm；水平方向直徑12的三級鋼，間距為150 mm；暗柱間距為8.4 m.為了提高暗柱對混凝土溫度應(yīng)力的約束，以及提高內(nèi)部配筋對混凝土收縮裂縫的控制，可對豎向鋼筋和暗柱間距均可以作出相應(yīng)調(diào)整改進(jìn).

2.2.2 施工方面

(1)施工期為秋季，地下室外墻為350 mm厚C40防水砼，墻體厚、混凝土強(qiáng)度高、水泥用量大、晝夜溫差大、拆模早等均會造成溫度應(yīng)力過大或干縮裂縫加劇.

(2)混凝土強(qiáng)度在評定時(shí)，采用的是28 d強(qiáng)度作為評定標(biāo)準(zhǔn)，粉煤灰摻量相對較少，是造成水泥水化熱過大的根本原因.從現(xiàn)場抽調(diào)混凝土配合比及商品混凝土供應(yīng)廠家現(xiàn)場踏勘來看，發(fā)現(xiàn)所采用的石子粒徑過小[5,6].

3 裂縫預(yù)控與處理

3.1 后續(xù)工程裂縫控制方案調(diào)整

根據(jù)上述所分析的原因，在該工程二區(qū)、三區(qū)的地下室墻體施工時(shí)進(jìn)行如下改進(jìn).

(1)對后澆帶處的底板及墻體鋼筋采用折線型通過，并同時(shí)要求底板部位每隔一根鋼筋增加了一根加強(qiáng)筋，加強(qiáng)筋長度為伸縮縫寬度加兩倍的有效錨固長度.

(2)墻體配筋進(jìn)行了代換處理，將原先的直徑16間距150 mm的鋼筋按等級別代換為直徑12間距為110 mm.

(3)對地下室部分混凝土配合比進(jìn)行調(diào)整，將原先28 d強(qiáng)度作為評定標(biāo)準(zhǔn)的配合比調(diào)整為60 d強(qiáng)度評定標(biāo)準(zhǔn)的配合比(表1)，降低了混凝土中水泥用量，有效控制了水泥水化熱，降低溫度應(yīng)力的影響，并可有效降低成本.

(4)對混凝土中粗骨料粒徑12～16 mm調(diào)整至20～22 mm規(guī)格.

將以上措施在二區(qū)、三區(qū)的地下室墻體中應(yīng)用結(jié)果表明，地下室墻體裂縫數(shù)量明顯減少，二區(qū)、三區(qū)的裂縫數(shù)量基本符合正常預(yù)期情況.表明改進(jìn)方案合理有效.

表1 C40 P6混凝土配合比 (kg/m3)

3.2 已有墻體裂縫處理方案

一區(qū)地下室裂縫經(jīng)過觀察，后期裂縫開展不大，待裂縫發(fā)展穩(wěn)定后，在地下室外圍回填土之前，對裂縫進(jìn)行處理.裂縫處理時(shí)采用的是CPS反應(yīng)粘技術(shù)(Chemical Bonding and Physical Crosslinking Synergism，簡稱CPS).這種技術(shù)可使防水卷材與水泥凝膠或現(xiàn)澆混凝土發(fā)生化學(xué)交聯(lián)與物理卯榫的協(xié)同作用，同步反應(yīng)粘結(jié)到混凝土基層上，長在混凝土上，形成一層牢固不可逆的界面反應(yīng)密封層(類似涂料層)，起到涂料和卷材防水的雙重功效，杜絕竄水現(xiàn)象發(fā)生，實(shí)現(xiàn)金方位密封可靠的防水效果.

施工工藝為：基層清理、修補(bǔ)、潤濕→節(jié)點(diǎn)密封、附加增強(qiáng)層→配制水泥素漿→彈線試鋪→撕開卷材底部隔離紙→刮涂水泥素漿→卷材鋪貼(滾鋪法、抬鋪法)→輥壓排氣→卷材搭接、收頭密封→成品養(yǎng)護(hù)及保護(hù)→檢查修補(bǔ)→質(zhì)量驗(yàn)收[7-9].

4 結(jié)論

(1)地下室墻體裂縫對其后期使用性能影響很大，影響因素眾多，設(shè)計(jì)工作者應(yīng)從配筋、后澆帶間距控制等方面切實(shí)做到“防”、“控”結(jié)合.

(2)施工中要在骨料選擇、后期養(yǎng)護(hù)，拆模時(shí)間等方面進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整.

(3)由于裂縫處理后將會被隱蔽，采用該技術(shù)嚴(yán)格遵照施工工藝要求，施工過程中監(jiān)理單位、施工單位要切實(shí)得到控制，處理完成后及時(shí)組織回填，避免墻體長期暴露在大氣中.

[1] 王鐵夢.工程結(jié)構(gòu)裂縫控制[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1997.

[2] 中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程(JGJ 3-2002)(2010修訂版)[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2010.

[3] 李惠強(qiáng).高層建筑施工技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005.

[4] 王 俊,李荷香.炎熱氣候條件下筏板基礎(chǔ)大體積混凝土防裂分析[J].施工技術(shù),2013,2:41-44.

[5] 董 頗,王 俊.高層建筑施工[M]鄭州:黃河水利出版社,2013.

[6] 中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn).大體積混凝土施工規(guī)范(GB50496-2009)[S].北京:中國計(jì)劃出版社,2009.

[7] 中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn).地下工程防水技術(shù)規(guī)范(GB50108-2008)[S].北京:中國計(jì)劃出版社,2008.

[8] 中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).地下工程滲漏治理技術(shù)規(guī)程(JGJ/T212-2010)[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2010.

[9] 中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn).地下防水工程質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范(GB50208-2002)[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2002.

責(zé)任編輯：衛(wèi)世乾

Origin Analysis of an Over-length Basement Wall Cracks and Technologies of Prevention and Controlling

WANG Jun， KONG Ya-mei

(SchoolofCivilEngineering,XuchangUniversity,Xuchang461000,China)

A mass of cracks appear after the 1st phase construction of an over-length basement. From the angle of design and construction scheme, the causes of cracks are analyzed. We have put forward improvement suggestions on the set of intervals of post-poured strip, reinforcement methods of basement walls, choosing the concrete aggregate as well as construction organization and the number and width of cracks are obviously controlled after improvement schemes are applied in the 2nd phase and following process of construction. In dealing with wall cracks by taking reactive adhesive technology, the result shows that these cracks are controlled effectively by water test and later use and the use performance of basement is well-met.

over-length basement; wall cracks; cause analysis; prevention and control technology

2014-05-09

河南省高等學(xué)校青年骨干教師資助項(xiàng)目(2014GGJS-116)；河南省高等學(xué)校重點(diǎn)項(xiàng)目(15A560009)許昌市科技攻關(guān)重點(diǎn)項(xiàng)目(2127)

王 俊(1975—)，男，河南光山人，副教授，國家注冊管理工程師，博士后，研究方向：混凝土結(jié)構(gòu)基本理論及施工質(zhì)量控制技術(shù).

1671-9824(2016)02-0115-04

TU375.1

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