超長地下室結構無縫設計的措施研究

梁儆　楊自振

【摘 要】本文在對超長地下室結構的無縫設計進行裂縫成因分析，并采取了設計及施工措施。

【關鍵詞】超長地下室；無縫設計；抗裂原理；施工措施

【Abstract】Based on the causes of basement structures seamless design long the fracture analysis， and to take the design and construction measures.

【Key words】Long basement；Seamless design；Cracking principles；Construction measures

1. 前言

（1）近年來，我國各種大型公共建筑的建設得到了快速發展，建筑師以及建設對不設縫的混凝土結構的長度要求越來越高，尤其對于地下室結構，由于存在防水問題，更是希望不設縫。英、美、法、日等國的混凝土結構設計規范對伸縮縫間距無嚴格規定，只要求超過一定長度后計算溫度引起的應力采取必要的措施。但我國《混凝土結構設計規范》（GB50010）規定了設置伸縮縫的最大間距，同時還規定，當采取了一定的措施之后，在一定程度上可以超過國家規范所規定的最大限度值。近些年，隨著材料科學和計算機分析手段的不斷進步，國內已經有了多個超長不設縫混凝土結構工程的成功案例。本文在對超長地下室結構的無縫設計進行相關探討。

（2）工程為某房產公司開發的住宅小區，設一層地下室，其建筑面積約14400m2，地下室長約190m，寬約115m，底板板厚300mm，外墻厚350mm，砼強度等級：墻、柱為C35；梁、板為C30，砼抗滲等級均為P6級。地下室平面詳見圖1。

2. 裂縫成因分析

（1）在建筑工程中，超長地下室外墻與底板裂縫的形成，是由多種因素所影響帶來的收縮應力造成的。從已建成的建筑來觀察，超長地下室底板裂縫呈現出：裂縫與地下室底板的長向垂直，同時，按一定的間距沿著長向分布的規律。本文將從收縮應力的角度對超長地下室底板及外墻裂縫產生的原理進行相應的分析。

（2）超長地下室底板及外墻處在收縮變形的作用之下時，混凝土會產生從兩端至中心的位移趨勢；這一趨勢的產生，必然會受到地基土對其的約束，所以，底板的全載面會產生水平法向應力。通過工程實踐可知，砼水平法向應力是造成底板垂直裂縫的主要應力，是設計的主要控制應力。同時，地基土對底板的約束作用，是沿著底板長向連續式的進行約束，所以，由端部至中心，混凝土底板載面上的水平法向應力，將隨著地基土的約束而累積并增大，其最大值出現在底板截面的中心位置。

（3）當最大法向應力大于混凝土底板的抗拉強度時，底板中心位置將產生第一批垂直裂縫。底板開裂之后，每塊底板的水平法向應力又將按相同原理進行分布，并產生下一批裂縫，如此繼續下去。

3. 補償收縮砼抗裂原理

混凝土結構出現裂縫一般直接由砼干縮及溫差引起，當地下室底板和外墻均采用普通砼時，干縮及溫差均較大，容易產生裂縫。對于超長地下室砼結構，如果采用傳統的施工方法，每隔30～40設置一條后澆帶來解決砼的開裂問題，會導致施工工期延長，后澆帶的清理及澆搗也非常麻煩，處理不好極易導致地下室滲漏，此外，后澆帶不封閉，則需一直進行施工降水，也會導致工程費用增加。

4. 無縫設計中采取的設計及施工措施

通過以上分析，本工程超長地下室的設計，即地下室砼采用膨脹混凝土，混凝土中摻入適量膨脹劑，同時每隔30m左右設置一條膨脹加強帶，加強帶內采用膨脹砼，膨脹劑摻量適當提高；此外，結合上部主樓設置膨脹后澆帶，后澆帶除上部主樓周邊設置外，沿長度方向設置三條，沿寬度方向設置兩條。

4.1 膨脹后澆帶及加強帶具體做法。

4.1.1 膨脹后澆帶。

當前超長地下室混凝土結構的設計中，設置后澆帶是常用的方法。它的主要作用是，將混凝土早期的收縮應力釋放出來，減少混凝土的變形。后澆帶設置間距通常在30～40m之間，設置于梁跨的三分之一位置，且應避免將其設置于大跨處。其寬度通常在800 ～ 1000mm之間，本工程采用800mm。后澆帶內縱向受力鋼筋處理方法一般有以下幾種：

（1）梁板鋼筋都斷開之后再搭接，此種方法會導致梁鋼筋焊接、搭接處理困難，質量很難保證，易造成結構隱患；

（2）梁板鋼筋都不斷開，施工方便，但鋼筋會約束混凝土的收縮，進而影響后澆帶的效果；

（3）梁鋼筋不斷，板鋼筋斷開，這樣能大量減小鋼筋全部不斷對混凝土收縮形成的約束，同時避免梁鋼筋全部焊接、搭接的困難。后澆帶經過跨的梁板配筋適當加大。

4.1.2 膨脹加強帶。

由于后澆帶部分不可以和主體一起施工，給施工帶來了：鋼筋裁斷之后需要焊接、搭接；后澆帶兩側要設可靠的支撐；影響模板的周轉、延長工期、使得施工和降水變得更加復雜，如果處理不當很容易留下隱患；后澆帶混凝土的鑿毛和清理麻煩等問題。本工程每隔30m左右設置一道膨脹加強帶，帶寬2m，兩側設密孔鐵絲網，加強帶外側為普通膨脹砼，到加強帶時改用大膨脹混凝土，設置加強帶可以連續澆搗超長砼結構。此外，在加強帶部位設置了附加鋼筋。

4.2 設計措施。

在設計時，應當注意一下幾點：（1）材料選用：應按《混凝土膨脹劑》和《混凝土外加劑應用技術規范》的規定選擇膨脹劑，其具體摻量應通過實驗確定。（2）構造措施：合理提高超長地下室墻、板受力鋼筋配筋率，墻、板受力鋼筋應以細且密的原則設計，由于墻體的養護和施工易受外界溫差的影響，很容易產生豎向的裂縫，所以，應以細且密的原則設計墻體水平筋。墻體水平構造筋之間的間距最好小于150mm，并應適當控制其配筋率，另外，墻的中部應當加密水平筋之間的間距。（3）混凝土的收縮率和其強度的等級成正比，所以，不能用等級太高的混凝土澆筑地下室，通常不能超過C40。地下室通常都選擇自防水混凝土，應注意地下室底板及外墻的防水施工，設置多道防護線，在地下室的防滲漏方面也是很重要的。

4.3 施工措施。

（1）底板混凝土可選擇90d或60d強度，來減少水泥的用量，降低混凝土的早期水化熱。

（2）確保膨脹劑的摻量準確。

（3）如果施工條件充足，澆筑完混凝土之后，在其頂部可設水管慢淋對墻體進行養護，有良好的效果。

（4）混凝土的振搗和布料應當按照施工規范進行，以保證混凝土振搗勻質、密實。

（5）在完成地下室施工后，應當及時覆土回填，同時盡快做好墻體的圍護結構。

（6）在工程建設中，超長地下室的混凝土養護工作是非常重要的，只有采取保濕養護膨脹混凝土的方法，才能更好將其膨脹效應發揮出來。墻體模板不僅能夠限制混凝土的膨脹，還能夠起到保濕保溫的作用，有利于混凝土內預壓力的形成。延遲拆模的期限，對于防止地下室側墻裂縫的出現非常重要，墻體通常在第5到7天后拆模，并且用麻片貼于墻壁，同時淋水養護，保濕養護應當在10到14天之間；不能在混凝土澆筑的1到2天就進行拆模，因為，此時混凝土的水化熱溫度正升到最高；如果此時拆模，將會造成墻體散熱過快，加大墻體內外溫度差，進而使得墻體產生裂縫。

5. 小結

本工程控制地下室裂縫可分為“堵”和“疏”兩種方法。以“堵”為主，控制裂縫的產生，對施工圖進行優化，嚴格控制混凝土配合比，對混凝土的澆搗及養護嚴格把關；以“疏”為輔，在地下室適當部位設置后澆帶，盡量減小混凝土約束應力的積聚，以達到控制裂縫發展的目的。本工程已完工一段時間，尚未發現貫穿墻體的裂縫，達到了設計目的。希望本工程的設計及施工技術措施能對超長地下室結構無縫設計有所幫助。

參考文獻

[1] 游寶坤，李光明，王棟民，等.超長鋼筋混凝土結構UEA無縫設計施工[J]，建筑結構，1998，（6）：21 ～ 23.

[2] 王釤瞪，工程結構裂縫控制[M]，北京：中國建筑工業出版社，1997.

[3] 混凝土結構設計規范[M]，北京：中國建筑工業出版社.

[文章編號]1619-2737（2015）06-20-626