淺析樓地面裂縫產(chǎn)生的原因及防治措施

陶俊杰

（上海綠色都市建設(shè)監(jiān)理咨詢有限公司 上海市 200120）

1 工程概況

本倉(cāng)庫(kù)為鋼框架結(jié)構(gòu)，建筑面積5萬(wàn)多平方米。樓板采用壓型鋼板-混凝土組合樓板。一層地面采用鋼纖維混凝土非金屬骨料硬化劑地坪，二層樓面采用壓型鋼板-混凝土組合樓板。

本工程樓地面施工半年后，二層混凝土樓板出現(xiàn)了沿鋼結(jié)構(gòu)主梁方向的裂縫，而一層地坪則產(chǎn)生沿鋼結(jié)構(gòu)柱角方向的斜向45°裂縫。

2 裂縫產(chǎn)生的原因分析

本倉(cāng)庫(kù)工程一層地面做法：非金屬骨料硬化劑；200厚C30混凝土，內(nèi)摻冷拉鋼絲切斷型鋼纖維；塑料薄膜兩層；細(xì)砂找平；250厚級(jí)配碎石墊層；900厚夾石墊層，壓實(shí)系數(shù)不小于0.94。

本倉(cāng)庫(kù)工程二層樓面做法：非金屬骨料硬化劑；150厚鋼-混凝土組合樓板；鋼結(jié)構(gòu)梁。

本倉(cāng)庫(kù)一層地面裂縫位置主要分布于柱子周圍，呈放射狀，為通透裂縫，且柱子周圍地坪標(biāo)高高于柱間地坪標(biāo)高。建筑地面裂縫產(chǎn)生的原因比較復(fù)雜，結(jié)合本工程的實(shí)際情況加以分析：柱下獨(dú)立樁基與柱間土層不均勻沉降是本工程一層地面裂縫的主要原因。地基不均勻沉降主要是以下幾方面所致：

2.1 地基土擾動(dòng)

本倉(cāng)庫(kù)工程地基土原為農(nóng)田，屬于軟弱地基。施工前期采取土加石換填以及預(yù)壓堆載的措施對(duì)地基土進(jìn)行加固。本工程鋼結(jié)構(gòu)柱下采用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)，通過(guò)?400的預(yù)應(yīng)力混凝土管樁將建筑荷載傳遞至有較大地基承載力的砂質(zhì)粉土層。地基土在上部地層壓力和本身自重的作用下，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期固結(jié)作用使得土體內(nèi)部結(jié)構(gòu)變得非常致密。緊密的土體內(nèi)部結(jié)構(gòu)形成了土體內(nèi)聚力從而使地基土具備良好的承載力。然而在后續(xù)開(kāi)挖獨(dú)立基礎(chǔ)基坑的過(guò)程中對(duì)原先經(jīng)過(guò)預(yù)壓堆載的基土造成一定程度的擾動(dòng)?；两?jīng)過(guò)擾動(dòng)勢(shì)必會(huì)破壞土體內(nèi)部結(jié)構(gòu)而失去內(nèi)聚力，從而大大降低了土體的承載能力。因此，地基土擾動(dòng)造成地基承載力降低是本工程一層地面產(chǎn)生不均勻沉降的原因之一。

2.2 天氣因素導(dǎo)致基土含水量變化

本工程基礎(chǔ)施工時(shí)正逢雨季，曾有基坑積水的現(xiàn)象。前期雖然已對(duì)基土進(jìn)行預(yù)壓堆載提高了基土承載力，然而基土經(jīng)過(guò)雨季的雨水浸泡后，基土含水率上升，基土密實(shí)度降低，使得預(yù)壓堆載后提升的基土承載力有一定的損失。同時(shí)，在進(jìn)行倉(cāng)庫(kù)二層鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工過(guò)程中，重型起吊機(jī)在經(jīng)過(guò)雨水浸泡的基土表面來(lái)回碾壓，造成基土進(jìn)一步擾動(dòng)?；翑_動(dòng)后，施工單位按建設(shè)單位要求對(duì)表層500mm的基土進(jìn)行重新翻挖回填夯實(shí)。由于工程進(jìn)度緊迫，未能待基土沉降穩(wěn)定便進(jìn)行一層地坪混凝土澆筑?；岭m然經(jīng)過(guò)夯實(shí)，但仍有一段沉降穩(wěn)定期。后期土體沉降變形造成一層混凝土地坪產(chǎn)生變形裂縫。

2.3 分倉(cāng)縫切割不科學(xué)

本倉(cāng)庫(kù)工程一層地坪因建設(shè)單位對(duì)外觀質(zhì)量要求較高，一層地坪分倉(cāng)縫設(shè)置為了追求美觀，其分倉(cāng)縫并未切割在應(yīng)力較大處。同時(shí)，分倉(cāng)縫切割的深度較淺，未能較好地起到誘導(dǎo)和限制地面裂縫發(fā)展的作用，從而引起地面裂縫的產(chǎn)生。

本倉(cāng)庫(kù)二層樓面裂縫主要沿框架梁分布，洞口邊緣及部分樓板跨中亦存在裂縫。本工程二層樓面裂縫的原因分析如下：

（1）樓板負(fù)彎矩鋼筋處混凝土保護(hù)層過(guò)大，以致負(fù)彎矩鋼筋、抗裂鋼筋網(wǎng)不能充分發(fā)揮作用。本工程二層樓板設(shè)計(jì)要求設(shè)?8@150單層雙向板面抗裂鋼筋，鋼筋保護(hù)層厚度為15mm。二層樓板施工過(guò)程中，雖然配備了相當(dāng)數(shù)量的塑料墊塊，但部分并未與鋼筋網(wǎng)片綁扎牢固。在混凝土澆筑時(shí)，鋼筋網(wǎng)片下的塑料墊塊產(chǎn)生滑移。同時(shí)，大面積混凝土澆筑的過(guò)程中，各工種交叉作業(yè)，施工人員及設(shè)備頻繁移動(dòng)、踩踏，造成鋼筋產(chǎn)生彎曲、變形、下沉，使得鋼筋保護(hù)層厚度超出設(shè)計(jì)要求，其抗彎、抗拉的作用無(wú)法突顯，從而導(dǎo)致樓板裂縫產(chǎn)生。

（2）鋼結(jié)構(gòu)梁和混凝土板的變形能力不一致。本工程二層樓板上部采用混凝土和壓型鋼板的組合樓板，組合樓板下部由鋼結(jié)構(gòu)梁柱所形成的框架結(jié)構(gòu)作為支撐體系。鋼結(jié)構(gòu)與混凝土屬于兩種力學(xué)性能相差較大的建筑材料。在上部相同荷載的作用下，鋼結(jié)構(gòu)梁與混凝土樓板會(huì)產(chǎn)生不同的撓度變形。不同的撓度變形使得在梁端會(huì)產(chǎn)生較大的角位移致使梁端位置混凝土易出現(xiàn)裂縫。同時(shí)，采用混凝土和壓型鋼板的組合樓板會(huì)使樓板較輕較薄，當(dāng)有活荷載在樓板上移動(dòng)時(shí)，樓板會(huì)產(chǎn)生較大的振動(dòng)。如果振動(dòng)的幅度和頻率不能控制在合理的范圍內(nèi)，在主梁與次梁之間的板跨中部會(huì)產(chǎn)生放射狀裂縫。

（3）溫度變化及混凝土收縮。大面積混凝土在澆筑后，水化熱量大且積聚在內(nèi)部不易散發(fā)，形成較大的內(nèi)外溫差，混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，而表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，則混凝土表面會(huì)產(chǎn)生裂縫?；炷两Y(jié)硬以后，隨著表層水分逐步蒸發(fā)，濕度逐步降低，混凝土體積減小，產(chǎn)生縮水收縮?；炷潦湛s會(huì)在表面形成縱橫交錯(cuò)、呈龜裂狀的收縮裂縫。

3 裂縫的預(yù)防措施

本工程一層地坪裂縫主要是由柱下獨(dú)立樁基礎(chǔ)與柱間土層的不均勻沉降所致。針對(duì)不均勻沉降所導(dǎo)致的裂縫，可以考慮以下幾種防治措施：

3.1 分倉(cāng)縫應(yīng)科學(xué)化切割

本倉(cāng)庫(kù)工程一層地坪出現(xiàn)大量不規(guī)則發(fā)展的通透裂縫，與地坪分倉(cāng)縫切割刻意追求美觀，未切割在結(jié)構(gòu)受力最大處、分倉(cāng)縫設(shè)置較為稀疏、切割深度不足有關(guān)。一層鋼結(jié)構(gòu)柱腳處的分倉(cāng)縫應(yīng)沿柱下承臺(tái)基礎(chǔ)方向切割，且一層地坪應(yīng)在柱腳分倉(cāng)縫處斷開(kāi)，將一層大面積地坪分隔成幾十個(gè)相互獨(dú)立的部分，則可以將地基不均勻沉降引起的裂縫誘導(dǎo)至分倉(cāng)縫處，從而避免裂縫的不規(guī)則發(fā)展。同時(shí)，還能規(guī)避因混凝土收縮及溫差產(chǎn)生裂縫。

3.2 柱腳部位的混凝土后澆

由于柱下獨(dú)立基礎(chǔ)和周圍基土的沉降量不同，如果一層地坪同時(shí)澆筑，過(guò)一段時(shí)間后會(huì)因?yàn)榈鼗痪鶆虺两刀a(chǎn)生裂縫。因此，在施工條件允許的前提下，建議先澆筑有柱下獨(dú)立基礎(chǔ)的鋼結(jié)構(gòu)柱腳以外區(qū)域的混凝土，待該部分基土沉降穩(wěn)定后，再進(jìn)行柱腳部位的混凝土澆筑。這樣則可以減少一部分沉降差，有利于將不均勻沉降控制在允許的范圍內(nèi)。

本工程二層樓板裂縫主要由樓板負(fù)彎矩鋼筋保護(hù)層過(guò)大，負(fù)彎矩鋼筋，抗裂鋼筋網(wǎng)不能充分發(fā)揮作用引起。同時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)與混凝土變形能力不一致以及混凝土收縮及溫度變化也是二層樓板裂縫的原因。因此，二層樓板裂縫的防治措施有以下幾條：

（1）控制鋼筋保護(hù)層厚度。為了更好地控制鋼筋保護(hù)層厚度，應(yīng)當(dāng)采用混凝土預(yù)制墊塊，并增加墊塊的設(shè)置密度。同時(shí)，也應(yīng)采取措施固定混凝土墊塊，避免墊塊在混凝土澆筑過(guò)程中產(chǎn)生滑移，從而避免混凝土樓板產(chǎn)生裂縫。

（2）增加變形縫的設(shè)置數(shù)量?；炷翗前蹇估⒖沽训茸冃涡阅茌^差，無(wú)法承受負(fù)彎矩是二層樓板開(kāi)裂的原因之一。為了防止混凝土樓板因負(fù)彎矩而開(kāi)裂，除了控制負(fù)彎矩鋼筋保護(hù)層厚度以外，還可以沿鋼結(jié)構(gòu)主梁方向及應(yīng)力較大處設(shè)置一定數(shù)量的伸縮變形縫，誘導(dǎo)裂縫產(chǎn)生在變形縫處，從而限制裂縫的不規(guī)則發(fā)展。

（3）合理設(shè)置后澆帶并注意混凝土養(yǎng)護(hù)。大面積樓板通過(guò)設(shè)置后澆帶，施工過(guò)程中混凝土可以自由收縮，從而大量釋放了混凝土結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的收縮應(yīng)力。后澆帶應(yīng)按照設(shè)計(jì)要求保留一段時(shí)間后（當(dāng)設(shè)計(jì)無(wú)要求時(shí)，則至少保留60d）再行澆筑。填充后澆帶，可采用微膨脹混凝土、強(qiáng)度等級(jí)比原結(jié)構(gòu)強(qiáng)度提高一級(jí)，并至少保持15d的濕潤(rùn)養(yǎng)護(hù)。

4 裂縫的整治措施

分揀大樓一層地坪裂縫位于鋼結(jié)構(gòu)柱的周圍，呈放射狀分布；二層樓板裂縫主要沿框架梁分布，洞口邊緣及部分樓板跨中也存在裂縫。裂縫的修補(bǔ)方法如下：

（1）直接灌漿法。裂縫寬度在1mm以上的靜態(tài)裂縫采用直接灌漿法修補(bǔ)。灌縫使用材料為甲乙組份環(huán)氧結(jié)構(gòu)灌注膠、AB組份固縫修補(bǔ)劑。施工前對(duì)裂縫處應(yīng)清理干凈；然后按要求配置灌漿料；灌漿料配置完畢后即進(jìn)行灌漿處理。灌漿后使用機(jī)械切割、打磨多余漿料。

（2）全開(kāi)槽灌漿法。對(duì)于裂縫寬度在0.3mm以上的靜態(tài)裂縫適合采用全開(kāi)槽灌漿法處理。采用環(huán)氧結(jié)構(gòu)灌注膠、固縫修補(bǔ)劑作為灌縫材料。首先對(duì)裂縫進(jìn)行開(kāi)槽處理并進(jìn)行縫隙清理；配置灌注漿液；進(jìn)行灌漿處理；切割余料并打磨復(fù)原。

（3）高壓注漿法。首先將裂縫清理干凈；其次沿裂縫方向布置注漿孔并埋設(shè)注漿嘴；設(shè)置完畢后采用封縫膠封縫并高壓注漿；注漿完畢后拆除注漿嘴并打磨封縫膠，復(fù)原基層。結(jié)構(gòu)膠經(jīng)高壓填充所有細(xì)微裂縫中，提高斷裂面抗裂強(qiáng)度。因此，高壓注漿法特別適合受溫度等環(huán)境因素影響會(huì)不斷變化的動(dòng)態(tài)裂縫修補(bǔ)。