淺論高層建筑地下室墻體裂縫的防治

1.緒論

雖然我國各地的高層建筑數量發展迅猛，但高層地下室墻體裂縫一直是影響地下室工程質量和使用功能的主要質量通病，如何正確分析高層建筑地下室墻體裂縫產生的原因，采用合理有效的防治措施，是非常重要的。本文對高層建筑地下室墻體裂縫產生的原因進行分析，并結合本人多年實踐經驗，介紹一些防治控制裂縫產生的措施。

2.高層建筑地下室墻體裂縫的特征及原因分析

2.1 高層建筑地下室墻體裂縫的特征

我國許多地方，尤其是南方地區，地下水位相對較高，地表水豐富，一般地下室外墻均作用有壓力水。在地下室墻體開裂情況下，壓力水勢必發生滲漏現象，地下水滲透將使鋼筋銹蝕而降低結構強度。因此高層建筑地下室墻體裂縫會破壞結構的整體性、耐久性和防水性，影響建筑物的正常使用，從而縮短建筑物使用壽命。

2.2 高層建筑地下室墻體裂縫的原因分析

（1）地下室混凝土墻體發生了較大收縮變形

混凝土在空氣中硬化時，其體積將在較長時間內不斷縮小，如果混凝土中水泥用量偏大，必然增大混凝土的收縮和干縮。砼在制備過程中，水泥和摻合料與水拌合后體積膨脹，但在入模成型后，隨著砼水化作用的發生，砼中的部分水份被吸收部分水份被蒸發，體積有一定的縮小。干縮量與水泥用量、水灰比的大小有關。水泥用量多、水灰比大的砼其收縮亦大。同時砼收縮量與氣候有關，夏季氣溫高，氣候干燥，砼中水份蒸發快，收縮也快。砼體積收縮，使砼產生內應力，當收縮快和收縮大時砼就會產生裂縫，干縮裂縫一般都是表面的，不規則和不連續的。干縮裂縫在施工中發生，也能在施工中處理好。

（2）地下室混凝土墻體發生了過大的溫度變形

主要包括水化熱引起的溫度變形、晝夜溫差和氣候突變引起的溫度變形。根據實際測定，砼從攪拌機出斗就有水化熱產生，溫度由低到高，到砼成型以后第3-4天，水化熱到達高峰，其溫度較自然溫度升高30-40℃，以后逐步下降，半個月以后接近自然界溫度。與地下室墻連體的部分框架柱，斷面邊長都大于1m，屬大體積砼，水化熱高，表面暴露在空氣中，散熱快，內部砼熱量散發不出來，內外溫差大，若采取措施不當，表面砼就會產生裂縫。對于框架柱與外墻連體的節間來講，大體積砼的框架柱可視為一個較大的熱源體， 而與之連體的墻體薄，且與外界空氣接觸面較大，散熱快。當框架柱砼內大量發熱膨脹時，墻體已開始降溫收縮，由于連結在一起的兩個構件之間產生溫差，變形不同步協調，在柱子附近和墻中間出現裂縫是符合規律的。

（3）建筑物的形體及結構構件斷面對墻體裂縫的影響。

①建筑物平面形狀的影響。經觀察，凡矩形、方形、梯形等直線段比較的平面形狀，墻體產生裂縫的較多，而曲線、弧線和折線較多的建筑物墻體裂縫卻極少。因為直線是兩點的最短距離，直線墻收縮變形的內約束較大，直線方向無伸展的余地。而曲線、弧線、折線有一定的伸展余地，內約束力比直線墻小。

②建筑物體形的影響。因為追求建筑藝術造型的美觀，現代建筑造型越來越復雜，豎向高低錯落，橫向凸出凹進，大大增加了結構設計的難度，亦增加了結構出現裂縫的機會。有些是使用功能的要求，如高層建筑大都在負一層樓設車庫，車道外墻與大樓地下室外墻相交處如若處理不好，亦較容易產生裂縫。為了達到在有限的土地上建較大面積的建筑物，因此常常在一個裙房或一個地下室上建兩幢高層塔樓，因為荷重不同，地基和基礎壓縮的差異，在兩幢塔樓與裙房連聯結處的墻板和梁上都較容易產生裂縫。

③墻、柱連體的影響。地下室墻與部分框架柱連體，框架柱斷面大，墻板厚度小，柱墻連接斷面變化大，不利于防止墻體裂縫，其原因除了柱墻砼水化熱產生溫差收縮變化和大柱子給墻板增加約束造成墻體裂縫以外，還因框架柱是高層建筑主要傳力構件，基礎以上的所有荷重全部由柱子、筒體傳給基礎、基巖，當地基出現沉降或基礎壓縮下沉時，墻體在基礎邊級部位產生剪力，導致裂縫出現。

3.高層建筑地下室墻體裂縫的防治措施

3.1 防治措施

（1）從設計入手，優化墻體結構

從整體性、防水性、抗震性等方面考慮，設置后澆帶代替永久性變形縫以減少混凝土墻體的收縮應力是比較理想的；后澆帶填充封閉時間不宜過短，最短不少于45d。適當增加水平構造鋼筋的配筋率，采用小直徑鋼筋，縮小水平鋼筋的間距即采用細而間距小的布筋方式，可以提高鋼筋混凝土的極限拉伸能力。

（2）施工措施，嚴格防治地下室墻體裂縫

①嚴格控制混凝土原材料的質量標準，優先選用收縮小的或具有微膨脹性的水泥選，嚴格控制骨料的合理選取，選擇線膨脹系數小、巖石彈性模量低、表面清潔無弱包裹層、級配良好的骨料，這樣可以獲得較小的空隙率及表面積，從而減少水泥的用量，降低水化熱，減少干縮，減小了混凝土裂縫的開展。

②在混凝土澆筑過程中，應及時清除混凝土表面的泌水。泵送混凝土的水灰比一般較大，泌水現象也較嚴重，不及時清除，將會降低結構混凝土的質量。

③加強保溫措施，優選膠合板作模板，以利保溫；帶模養護，拆模后仍要注意采取保溫措施。土是最佳的養護介質，地下室外墻防水層施工完畢，應立即回填，利用回填土保溫保濕；要掌握氣溫變化規律，如晝夜溫差、季節溫差，及時了解氣象預報，在氣溫驟降前采取預防措施。

④根據具體工程特點，摻入UEA微膨脹劑1。該膨脹劑起到填充、堵塞混凝土在固化過程中產生的毛細孔縫的作用。其自身體積膨脹產生的應力可抵消或部分抵消因混凝土早期收縮、溫差等因素引起的拉應力，提高混凝土抗裂、抗滲的性能。

3.2 工程實例

某工程總建筑面積39825m2，建筑總高度94.9 m，工程地基結構為片筏基礎加輔助樁，上部結構質式為框支剪力墻結構。該工程地下室為長方形平面，平面尺寸為44.8×21.4m，其長向靠中間設有一條后澆帶。地下室層高4.2 m，外墻厚350 mm。鋼筋混凝土柱為1×1 m，柱網6600×7800 mm，地下室外墻采用木模板，某二建混凝土公司供應的C50P8泵送商品混凝土，石子粒徑16mm-31.5mm，砂為中粗砂，坍落度為20mm±30 mm，混凝土初凝時間≥6 h，終凝時間≤12 h。在施工過程中，地下室的墻體裂縫產生的發現比較多，第一次澆筑區域有52條，第二次澆筑區域有26條，裂縫位于兩柱距之間的墻上，分布較為均勻，間距在1m—2m內，斷裂方向垂直分布，裂縫長度：下部從地下室底板面約50m—300mm起，上部直到外墻混凝土澆筑高度，全長3m—3.5m，裂縫寬度采用40倍帶光源讀數顯微鏡觀測大部分在0.2m—0.3mm間，部分為貫通裂縫。

裂縫處理及后續施工的防治措施如下：

1、根據現場裂縫的檢查情況確定具體施工方案；在施工前，對擬實施灌漿的裂縫寬度、長度、深度、走向進行認真的檢查，并做好具體的標記。

2、采用鋼刷將裂縫兩側表面的灰塵、浮渣清理干凈，縫寬≥0.5 mm。

3、確定注入口及安設底座：灌漿底座的設置間距是根據裂縫大小、走向及結構形式而定，原則上縫窄因密，縫寬可稀，但每條裂縫至少需要兩個或兩個以上的底座。底座的安設采用原子灰進行固定。

4、配制漿液：環氧樹脂、塑化劑和稀釋劑組成的主劑在試驗室預先配制好。主劑和固化劑現場配制混合后必須攪拌均勻，待反應熱量降低后方可注入軟管。將配好的灌漿樹脂注入軟管中，把裝有樹脂的灌漿器旋緊于底座上，灌漿。

5、后續施工合理調整混凝土的配合比，在混凝土中摻入適量微膨脹劑，補償混凝土的收縮。

6、后續施工實施分層分段澆筑，加強振搗確保混凝土的密實性，增強混凝土的連續性和整體性，以體高混凝土的強度，尤其提高混凝土的抗拉強度。

7、加強養護。避免過早拆模，防止外力作用損傷混凝土，尤其要注意做好混凝土保濕保溫的工作。