大型地下車庫頂板裂縫成因分析與處理措施研究

邰洪生，黃從斌

（1.安徽省·水利部淮委水利科學研究院安徽 蚌埠 233000；2.安徽省建筑工程質量監督檢測站，安徽 合肥 230000）

1 工程概述

某小區地下車庫為地下人防工程，平時為地下停車庫，戰時為核6級二等人員掩蔽所。地下一層，總建筑面積10463m2，建筑等級為一級，框架結構，中型汽車庫。某小區地下車庫為鋼筋混凝土結構，地下一層，建筑平面布置為工字形，建筑面積為10463m2，地下車庫頂板厚度為400mm，地下車庫外墻厚度為240mm，頂板上厚度為400m。該地下室頂板在交付使用前發現多處開裂滲水，其中9-12/L-S、7-10/D-H、17-20/M-區域裂縫多數為對角斜向裂縫，裂縫寬度約為0.05mm～0.15mm。15-20/D-J裂縫多為橫向裂縫，少數裂縫為對角斜向裂縫，裂縫寬度約為0.05mm～0.25mm。9-12/L-S上部為小區綠化及景觀水池，水池兩側堆放景觀石。7-10/D-H、17-20/M-、15-20/D-J區域上部為小區綠化，最大覆土厚度為2.4m。

2 地下車庫頂板無損檢測及裂縫開展現狀

2.1 頂板施工質量無損檢測

由于地下車庫頂板局部區域出現裂縫且滲漏,為了解裂縫產生的原因，給工程下一步處理提供技術資料，我站對該樓地下車庫車庫頂板局部區域裂縫成因進行檢測與分析，主要檢測內容包括：裂縫開展情況檢查；現澆板混凝土強度的檢測；裂縫區現澆板鋼筋配置情況及保護層厚度的抽檢；裂縫區現澆板厚度的抽檢。

檢測結果表明：地下車庫頂板中出現的裂縫均為貫穿裂縫，裂縫寬度為0.05mm～0.25mm，裂縫區域混凝土抗壓強度推定值31.0MPa～43.2MPa，推定值為33.2MPa,滿足設計強度等級C30的要求。現澆板中的鋼筋采用鋼筋探測儀進行檢測，抽檢的裂縫區域現澆板鋼筋配置情況合設計要求。地下車庫頂板厚度采用沖擊回波法進行檢測，實測板厚度為423mm～448mm，符合設計厚度400mm的要求。

3 頂板裂縫成因分析

該工程地下車庫頂板混凝土抗壓強度設計等級為C30，設計板厚400mm，泵送混凝土。抽檢的地下車庫頂板的混凝土抗壓強度、鋼筋配置、現澆板厚度等均符合設計要求；根據荷載調查結果，對地下車庫頂板采用有限元進行分析計算，應力云圖見圖2。根據現澆板裂縫的開展位置、走向、寬度以及施工質量的檢測結果、應力計算結果，綜合分析裂縫產生的原因。

3.1 板15-17/E-J 區域裂縫

該區域裂縫走向基本以橫向裂縫為主，少量斜裂縫，最大裂縫寬度約為0.15mm。根據施工日志，該區域板為2012年7月施工，屬于夏季施工。泵送混凝土的特點是坍落度大，水泥、粉煤灰等膠凝材料用量大，砂率大，石子小，混凝土的收縮性大。在夏季施工時，外界溫度及混凝土自身水化熱共同作用，頂板表面失水快，板底溫度變化較小，板體的溫度差及混凝土自身的收縮變形容易造成板薄弱區域，如跨中拉應力區、結構轉角應力集中區、后澆帶結合區域、線管處等處產生裂縫。15-16/E-J貫通裂縫基本在板的跨中附近，裂縫寬度沿全長無大變化。19-20/D-J區域之間的為溫度后澆帶澆，裂縫部分沿后澆帶結合部位開展，最后延伸至應力集中區域處。其他裂縫基本以橫向裂縫為主，部分裂縫經過管線。另外該區域上部覆土最大厚度約為2.2m，大于設計厚度。綜合考慮裂縫開展的位置、形態、寬度及荷載作用，溫度收縮及自身收縮變形是該區域裂縫形成的主要原因，后期荷載的作用加劇了裂縫的開展。

3.2 地下車庫頂板9-12/L-S 區域裂縫

板9-12/L-S區域內裂縫主要為斜向裂縫，裂縫最寬度約為0.15mm。裂縫走向基本沿板縱向對角線分布，裂縫均為貫穿裂縫。通過對該區域頂板上部荷載調查發現，其上部最大覆土約2.2m左右，跨景觀水池，水池兩側布置景觀石，景觀施工階段該區域為景觀石集中堆放區域。在外部荷載集中作用及板自重的綜合作用下，板底主拉應力超過板的正截面抗彎承載力便會產生斜向裂縫。同時結構轉角處本身也是應力較集中區域，易產生裂縫。加之不規則樓板的受力情況復雜，計算結果也表明不規則板中產生裂縫要多于規則板。混凝土的收縮變形受到梁柱的約束也會產生斜向裂縫。綜上所述，該區域裂縫主要是因為局部荷載過大及混凝土的收縮變形等綜合因素造成的。

3.3 地下車庫頂板7-10/D-H、17-20/M-區域裂縫

這兩處板裂縫基本為斜向裂縫，裂縫最大寬度約為0.15mm，裂縫均為貫穿裂縫。裂縫基本分布在應力較集中的柱（8/D、9/H、M/）附近，從上部荷載調查結果分析，上部覆土最大厚度分別為2.0m和2.4m，且這兩個區域基本在回土路線上，混凝土的收縮變形和上部荷載的共同作用下在應力集中區域產生裂縫。

4 地下車庫頂板裂縫預防和修復措施

①地下車庫頂板裂縫的預防措施：在設計階段，應注意結構形式的選取，合理設置后澆帶，盡量使結構布置規則，對結構凹凸等容易產生應力集中區域的部位應進行加強；減少不規則板的布置，當不可避免布置不規則板時應進行結構優化設計；在混凝土澆筑前，應該嚴格控制好砂、石等原材料，配置合理的混凝土配合比，嚴格控制好水灰比（<0.4）；施工過程中施工單位應該編制施工方案，嚴格檢查商品混凝土的坍落度，保證混凝土的和易性及流動性，澆筑過程中應該充分振搗，混凝土澆筑完畢后應該及時做好養護工作。應盡可能做到頂板蓄水養護（蓄水厚度不應小于40mm）,墻板噴淋養護。任何時間，混凝土的養護時間不得少于7d，條件允許的情況下，需養護到14d。地下車庫外墻模板拆除后應及時覆土，減少氣候等因素對地下車庫頂板的影響。在景觀施工期間，應嚴格按照設計圖紙進行施工，施工期間車輛荷載、景觀石不宜集中堆放在地下車庫頂板上，應在單獨區域進行放置，覆土厚度不宜超過設計覆土厚度，否則應進行復核計算。

②地下車庫頂板裂縫的修復措施：對于大型地下車庫頂板出現的裂縫，應根據其對結構的有害程度進行處理。根據《混凝土結構設計規范》，裂縫寬度不大于0.3mm的非貫穿裂縫對結構承載力及耐久性無有害影響，此類裂縫可不做處理；寬度大于0.3mm的非貫穿裂縫會引起鋼筋銹蝕，影響結構耐久性和承載力，應采用環氧教你進行封閉；貫穿性漏水裂縫會引起鋼筋銹蝕，影響使用功能，應采用水溶性聚氨酯進行化學灌漿；貫穿性滲漏裂縫，應采用環氧樹脂灌漿補強。

5 結論與建議

①在大型地下車庫頂板在設計過程中，應進行裂縫控制驗算，因設置后澆帶可以防止現澆鋼筋混凝土板由于溫度、收縮不均可能產生的有害裂縫，設計人員應該嚴格按照相關規范的要求，合理設置后澆帶的數量和間距；盡量使結構平面布置規則，減少不規則板的數量，對應力集中區域應進行加強。

②在大型地下車庫結構施工過程中，混凝土供應商應該嚴格控制原材料的質量、混凝土配合比，尤其是夏季施工時還要控制好水灰比，另外還要注意選擇合理的外加劑；澆筑成型后，施工單位應該根據環境、氣候等條件，采取合理的養護措施，加強混凝土澆筑后的養護工作，施工單位在二次澆筑后澆帶時應嚴格控制施工質量。后期頂板上部景觀施工過程中，應該嚴格根據設計圖紙施工，編制合理的施工方案，避免大面積堆載作用在板上，導致局部應力過大而加劇裂縫的開展。

③結構中出現的裂縫會導致鋼筋銹蝕等，對于已經出現的地下車庫頂板裂縫，應該及時進行修復，降低鋼筋銹蝕對結構的耐久性和承載力的影響。

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