超長地下室頂板裂縫產生的原因分析及處理措施

江西建工第一建筑有限責任公司 南昌 330001

1 工程概況

某工程為地下1 層，地上6 層的現(xiàn)澆鋼筋混凝土結構， 地下室東西總長約270 m（北面143 m），南北總寬約246 m（西面局部93 m），形狀呈L形，地下建筑面積為47 040.83 m2，上部由南向北依次為5 棟多層建筑。該地下室基礎為柱下獨立基礎，底板厚為300 mm，配筋均為Φ12 mm@150 mm雙層雙向貫通鋼筋，室外頂板厚250 mm，配筋均為Φ12 mm@150 mm雙層雙向貫通鋼筋，室外頂板框架梁截面尺寸主要為500 mm×1 100 mm、400 mm×1 000 mm，井字梁截面尺寸主要為400 mm×800 mm、350 mm×800 mm，室外部分頂板下柱網(wǎng)間距基本為8.4 m×8.4 m，框架柱截面尺寸主要為600 mm×600 mm，非人防區(qū)擋土墻厚300 mm。地下室混凝土強度等級為C35，抗?jié)B等級為P6，膨脹劑采用UEA，摻量為8%。

在地下室施工期間，考慮到施工工期和主樓施工的便利，以主樓兩側的后澆帶為界，在2 棟主樓之間均設有1 條施工臨時通道，4#、5#樓的東、西側均作為施工臨時通道，通道部位的地下室先不施工，待主體施工完后再行施工。主樓部分、4#、5#樓東側的通道及除臨時通道外的地下室頂板在春節(jié)前已經澆搗完畢。施工時，嚴格按照設計和規(guī)范要求施工。在通道頂板兩側及中間部位均按照設計位置留有寬1 m的后澆帶。混凝土澆筑完后初凝前及時采用塑料薄膜覆蓋養(yǎng)護，養(yǎng)護時間為14 d。養(yǎng)護期滿后，頂板上未再采取任何覆蓋和養(yǎng)護措施。整個地下室施工臨時通道于次年3月份全部澆筑完成。地下室的頂板模板均在混凝土澆筑完28 d以后才拆除。

在頂板模板拆除30 d左右，在地下室的非主樓部分的頂板陸續(xù)出現(xiàn)平行梁和沿板角的放射狀裂縫，裂縫比較集中部位為后澆的施工臨時通道部分，沿短邊方向平行梁的裂縫和在施工臨時通道的拐角部位幾塊頂板出現(xiàn)放射狀裂縫。由于后期采取滿鋪絨毯蓄水養(yǎng)護，滲漏水現(xiàn)象有了很大的改觀，部分漏水部位不再漏水。通過請專業(yè)檢測單位測量，裂縫寬度大部分在0.10～0.3 mm，局部縫寬＞0.3 mm，裂縫長度基本上是延伸該板跨，裂縫深度大部分為50～100 mm，局部縫深150 mm及貫穿性裂縫。

根據(jù)地下室混凝土標準養(yǎng)護試件和同條件養(yǎng)護試件、地下室混凝土實體檢測，混凝土強度均達到設計強度要求，當時地下室頂板上還未覆土，而且這些裂縫基本上為板上裂縫，梁未開裂。

2 地下室頂板裂縫原因分析[1-3]

根據(jù)國際、國內對混凝土裂縫的大量研究表明，混凝土由于其抗拉強度較低，許多混凝土結構是帶裂縫工作。但引起混凝土出現(xiàn)裂縫的原因是多方面的，既有施工方面，又有設計、材料、環(huán)境方面的原因，該地下室裂縫產生的原因主要可歸結為混凝土收縮裂縫及溫度裂縫疊加作用的結果。

混凝土的收縮一般是由水泥膠體本身的收縮（即凝縮）和混凝土失水產生的體積收縮（即干縮）兩部分組成。從凝縮的角度看， 水泥用量多、水泥等級高的收縮將增大，相反， 骨料級配好、密度大、彈性模量高的混凝土收縮小。從干縮的角度看， 水灰比大、養(yǎng)護條件差、表體比大， 都會使混凝土干縮量加大。該工程采用泵送預拌混凝土，水灰比大，坍落度高，混凝土配合比中摻合料和水泥的比例偏大、砂率偏高，強度雖能達到要求，但混凝土的收縮變形大。特別是在3、4月份，地下室施工臨時通道混凝土澆筑完成后出現(xiàn)多次降溫情況，降溫造成混凝土收縮，混凝土本身收縮和溫度降低引起的收縮， 如果沒有邊界條件的約束自由變形， 則不會產生內部約束應力， 更不會產生裂縫。但該工程主樓周圍地下室在年前已施工完畢，到3、4月份混凝土基本達到設計強度且收縮變形小，而施工臨時通道部分為新澆筑的混凝土，新舊混凝土的剛度不一樣，舊混凝土對后澆筑的混凝土收縮產生制約，在后澆混凝土構件內部產生拉應力，而且混凝土的抗拉強度遠低于其抗壓強度， 當拉應力大于混凝土的極限抗拉強度時， 就會在構件內部出現(xiàn)裂縫。

該地下室施工臨時通道混凝土在3月底澆筑完，通道兩側的地下室頂板混凝土年前已澆筑完成，混凝土前期進行了有效的養(yǎng)護，但后期的養(yǎng)護不到位，特別是進入6月份以后，天氣異常炎熱，地下室頂板未采取任何覆蓋措施，表面長時間暴露于陽光下，導致地下室頂板上表面與下表面的溫差和晝夜溫差較大，由于冷熱不均，從而在混凝土內部產生拉應力，當拉應力大于混凝土抗拉強度時就會使混凝土表面產生裂縫。特別是各棟主樓之間的地下室施工臨時通道處出現(xiàn)的沿南北向平行梁的裂縫，受炎熱天氣的影響，混凝土發(fā)生溫差變形，其短邊兩側受舊混凝土的約束較大，而沿著長邊方向設有幾條南北向后澆帶（當時該方向后澆帶還未封閉），這個方向的約束較小，變形沿著約束小的方向發(fā)展，而板的剛度相對梁來說較小，造成了這部分板出現(xiàn)平行梁有規(guī)則的裂縫。

另外，在地下室臨時通道拐角部位，由于該部位應力比較集中，板的剛度相對墻和梁比較弱，其混凝土的收縮在板角產生放射狀細微裂縫。后期，也由于現(xiàn)場的監(jiān)管不力，部分運輸材料的車輛在頂板上行駛，造成頂板混凝土超載，使頂板混凝土產生裂縫。

3 處理措施[4-6]

根據(jù)以上分析，該工程中出現(xiàn)的裂縫基本上不屬于受力裂縫。在地下室頂板覆土以后， 頂板與墻體，頂板上下表面溫差較小，溫度變化趨于一致， 不會因此再引起附加的應力，對處理好的裂縫也不會再產生影響。

針對該工程的實際情況，首先對后澆帶進行封閉，養(yǎng)護1 周以后，再對裂縫的發(fā)展趨勢進行監(jiān)測，待裂縫不再發(fā)展基本穩(wěn)定以后，針對裂縫的不同寬度、深度和滲漏水情況采用不同的處理方法。具體處理措施如下：

（a）對于未封閉的后澆帶，要求在早晚溫度較低的情況下封閉，澆筑前必須清理干凈鋼筋表面的水泥薄膜和后澆帶兩側的松動石子，鋼筋或止水帶變形修整到位。清理、修整完畢后，用水沖洗干凈。澆筑前，用水充分濕潤新老混凝土接合面，然后鋪抹與后澆帶混凝土成分相同的水泥砂漿1 層，再澆筑比其兩側混凝土高一強度等級的補償收縮混凝土。混凝土終凝前1～2 h（澆筑后8～10 h）進行二次收漿后即先覆蓋1 層濕絨毯，其上覆蓋1 層塑料薄膜，并及時補水養(yǎng)護，使絨毯在養(yǎng)護期間始終處于潮濕狀態(tài)。養(yǎng)護時間不得小于14 d。

（b）裂縫的處理：對于表面縫寬δ＜0.20 mm的非貫穿性裂縫，采取不作處理；對于縫寬0.2 mm≤δ＜0.3 mm的裂縫，采用水溶性聚氨酯化學灌漿堵漏，表面再用環(huán)氧樹脂膠泥封閉；對于縫寬δ≥0.3 mm的貫穿性裂縫，采用壓力灌環(huán)氧樹脂漿液補強；在裂縫比較集中和裂縫比較寬的部位采取了在板底貼碳纖維加強處理的措施。

（c）采取以上措施處理完裂縫后，在地下室頂板蓄水觀測7 d，裂縫基本穩(wěn)定沒有發(fā)展的跡象且不出現(xiàn)滲漏水，為確保地下室頂板不滲漏，在地下室頂板上增做1道厚3 mm的聚氨酯防水涂膜，然后按設計要求施工防水層。

通過采取以上措施處理后，地下室頂板滲漏水現(xiàn)象得到了很好的控制。目前地下室頂板已覆土并投入使用，經過梅雨季節(jié)的檢驗，地下室沒有出現(xiàn)滲漏水。

4 結語

施工時，由于現(xiàn)場施工條件的約束，某些相鄰構件不能連續(xù)施工， 且間隔時間較長，應考慮不同步的溫度及收縮變形對后澆筑構件的影響。相鄰構件所處的養(yǎng)護環(huán)境不同， 二者之間的溫度及收縮變形也不同。對此在施工中應給予重視， 除了同設計配合， 作出合理的施工方案外，還需結合當時的氣候條件對原方案作出必要的調整，以確保施工的質量。