地下防水混凝土裂縫控制技術(shù)研究

張 重 文

(深圳機(jī)場(chǎng)地產(chǎn)有限公司，廣東 深圳　518128)

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地下防水混凝土裂縫控制技術(shù)研究

張 重 文

(深圳機(jī)場(chǎng)地產(chǎn)有限公司，廣東 深圳518128)

針對(duì)某地區(qū)地下室結(jié)構(gòu)底板、外墻及頂板等部位的防水混凝土出現(xiàn)裂縫導(dǎo)致滲漏的普遍情況，對(duì)地下結(jié)構(gòu)防水混凝土常見的設(shè)計(jì)失誤及施工缺陷進(jìn)行了分析，提出了地下防水混凝土裂縫控制的技術(shù)措施。

地下室，混凝土裂縫，防水混凝土，滲漏

0　引言

近年，隨著預(yù)拌混凝土在深圳高層建筑施工中的大量應(yīng)用，特別是由于超厚、超長(zhǎng)、大面積的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的廣泛運(yùn)用，雖然地下室迎水面結(jié)構(gòu)混凝土均采用了防水混凝土，但是在工程施工期間，地下室結(jié)構(gòu)底板、外墻及室外頂板等部位出現(xiàn)裂縫導(dǎo)致滲漏的情況仍然較為普遍。因此，在地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、防水混凝土的配合比設(shè)計(jì)及施工的不同階段，均應(yīng)采取有針對(duì)性的混凝土抗裂措施，才能預(yù)防和減少地下結(jié)構(gòu)防水混凝土裂縫的產(chǎn)生。

1　地下結(jié)構(gòu)防水混凝土設(shè)計(jì)綜述

高層建筑的地下室作為設(shè)備用房及地下車庫(kù)使用，結(jié)構(gòu)類型主要采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。地下室與室外土體接觸的迎水面結(jié)構(gòu)，即地下室底板、地下室外墻及地下室室外頂板等部位的結(jié)構(gòu)混凝土通常設(shè)計(jì)為防水混凝土。常見的防水混凝土有抗?jié)B等級(jí)不小于P6的抗?jié)B混凝土、補(bǔ)償收縮混凝土及纖維混凝土等。

目前，在深圳地區(qū)防水混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)，通常采用的原材料有：早強(qiáng)水泥、細(xì)骨料、粗骨料、水、摻合料(一般為粉煤灰)、減水劑(一種或兩種，兼泵送劑)、膨脹劑或合成纖維等。

2　地下室結(jié)構(gòu)底板常見裂縫分析

2.1底板產(chǎn)生裂縫的部位及原因

地下室底板常見的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式為倒置梁板式、筏形基礎(chǔ)等。對(duì)于倒置梁板式結(jié)構(gòu)底板，通常的底板混凝土厚度均在400 mm以上，混凝土較厚時(shí)，能延長(zhǎng)地下水的滲透路徑；而且，底板混凝土的澆筑及養(yǎng)護(hù)都比較便捷，所以，在倒置梁板式結(jié)構(gòu)底板混凝土結(jié)構(gòu)背水面，很少產(chǎn)生裂縫。筏形基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)底板混凝土屬于大體積混凝土，大體積混凝土在降低水化熱及減少溫度應(yīng)力方面的施工工藝已經(jīng)非常成熟，所以，筏形基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)底板若精心組織施工，底板混凝土產(chǎn)生裂縫的現(xiàn)象也是可以避免的。

結(jié)構(gòu)底板在較深的集水坑或電梯基坑部位容易產(chǎn)生裂縫甚至貫通性裂縫。由于在底板混凝土澆筑時(shí)，集水坑部位處于基坑標(biāo)高最低處，容易積聚地下水。一方面，基坑積水改變混凝土拌合物的水膠比；另一方面，新拌混凝土在未硬化前受地下水滲水壓力的作用，兩種因素均能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)底板在集水坑部位的混凝土產(chǎn)生裂縫，甚至出現(xiàn)滲漏情況。

2.2底板裂縫控制的技術(shù)措施

地下室結(jié)構(gòu)底板施工期間，當(dāng)?shù)鼗羶?nèi)地下水較為豐富時(shí)，可采用在底板底面下設(shè)置滲排水盲溝的措施降排水；當(dāng)?shù)鼗恋耐杆暂^差不易降排水時(shí)，可考慮在底板結(jié)構(gòu)迎水面設(shè)計(jì)碎石濾水層，但濾水層要壓實(shí)且不能被地下水浸泡。底板結(jié)構(gòu)外圍裸露的地基土應(yīng)提前采用混凝土墊層封閉，防止地表水滲入底板地基土內(nèi)。當(dāng)?shù)叵率业装鍨榇竺娣e或超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)時(shí)，由于地下水位較高或工期等因素不宜設(shè)置普通后澆帶時(shí)，設(shè)計(jì)可采用膨脹加強(qiáng)帶代替普通后澆帶。

若結(jié)構(gòu)底板混凝土施工完畢，底板仍產(chǎn)生裂縫并有少量滲水時(shí)，由于地下水滲水壓力較大，導(dǎo)致裂縫在結(jié)構(gòu)背水面修補(bǔ)困難時(shí)，此時(shí)，可采用在底板結(jié)構(gòu)背水面裝修層中設(shè)計(jì)碎石濾水層，并在濾水層周邊設(shè)計(jì)排水溝與原有集水坑連通，裂縫少量的滲水可通過(guò)濾水層排走。

針對(duì)結(jié)構(gòu)底板在集水坑及電梯基坑易出現(xiàn)裂縫的情況，可采用在集水坑附近適當(dāng)位置設(shè)置臨時(shí)集水井的施工措施。施工排水結(jié)束后，臨時(shí)集水井應(yīng)采用微膨脹混凝土填筑密實(shí)。集水坑及電梯基坑相應(yīng)部位的結(jié)構(gòu)側(cè)壁及底板在設(shè)計(jì)時(shí)可以適當(dāng)加厚，也能提高該部位混凝土的抗裂性。

3　地下室結(jié)構(gòu)外墻常見裂縫分析

3.1外墻產(chǎn)生裂縫的部位及原因

地下室外墻屬于超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)。一次性澆筑的外墻混凝土，受其同層上、下層梁板等相連水平結(jié)構(gòu)的強(qiáng)大約束，限制了外墻混凝土在其長(zhǎng)度方向的整體自由收縮。因此，在外墻新澆筑混凝土齡期增長(zhǎng)階段，若混凝土養(yǎng)護(hù)不好，外墻結(jié)構(gòu)在其長(zhǎng)度方向每隔一段距離，便會(huì)產(chǎn)生豎向收縮裂縫甚至貫通性裂縫。

部分工程設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)會(huì)將主體結(jié)構(gòu)框架柱兼做地下室外墻結(jié)構(gòu)的一部分。這時(shí)，外墻、框架柱等不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土相交處(距柱邊緣不小于500 mm處)，一般僅采用鋼絲網(wǎng)或快易收口網(wǎng)隔斷。由于不同配合比混凝土的收縮不一致，外墻在此部位相交處，會(huì)產(chǎn)生裂縫甚至貫通性裂縫，相交處很容易出現(xiàn)滲水現(xiàn)象。

3.2外墻裂縫控制的技術(shù)措施

相比結(jié)構(gòu)底板及頂板，地下室外墻屬于豎向構(gòu)件，不具備蓄水養(yǎng)護(hù)的有利條件。因此，外墻混凝土澆筑完畢，要按照制定的養(yǎng)護(hù)方案嚴(yán)格進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。新澆筑的地下室外墻混凝土，外墻兩側(cè)均安裝了模板，需要將模板與混凝土脫開后才能養(yǎng)護(hù)，但模板脫開后不宜一次性完全拆除。由于常用的外墻木模板具有良好的保溫效果，應(yīng)控制混凝土表面溫度與大氣溫差小于20 ℃時(shí)，才能將外墻木模板全部拆除。地下室外墻結(jié)構(gòu)混凝土同條件養(yǎng)護(hù)試件達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度以后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行外墻防水及室外回填土作業(yè)。

考慮到地下室外墻與框架柱不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土相交處易開裂，地下室外墻結(jié)構(gòu)宜與主體結(jié)構(gòu)框架柱分開設(shè)計(jì)。當(dāng)此處設(shè)計(jì)的外墻與框架柱相連接時(shí)，該部位混凝土澆筑前，在相交處采用鋼絲網(wǎng)(或快易收口網(wǎng))隔斷的同時(shí)，還應(yīng)在相交處增加一道中埋式止水帶，采用雙層設(shè)防控制混凝土相交處出現(xiàn)裂縫滲水的情況。

4　地下室室外頂板常見裂縫分析

4.1室外頂板產(chǎn)生裂縫的部位及原因

地下室室外頂板一般采用無(wú)梁樓蓋板結(jié)構(gòu)或有梁樓蓋板結(jié)構(gòu)，通常設(shè)計(jì)為種植頂板。室外頂板采用無(wú)梁樓蓋板時(shí)，結(jié)構(gòu)板的設(shè)計(jì)厚度通常在400 mm左右，無(wú)梁樓蓋板的厚度較厚，不容易產(chǎn)生裂縫；室外頂板采用有梁樓蓋板時(shí)，結(jié)構(gòu)板的設(shè)計(jì)厚度最小有180 mm甚至150 mm等，結(jié)構(gòu)板太薄，很容易產(chǎn)生裂縫。由于靠近塔樓周邊部位的室外頂板受塔樓結(jié)構(gòu)的強(qiáng)約束，所以室外頂板距離塔樓越近，裂縫越多。而且，塔樓與地下室基礎(chǔ)產(chǎn)生的差異沉降也是集中在塔樓和室外頂板相連接的部位?；A(chǔ)不均勻沉降也會(huì)導(dǎo)致頂板出現(xiàn)裂縫，部分頂板結(jié)構(gòu)背水面的裂縫甚至?xí)刂噙B接的剪力墻向下延伸到墻體的中上部。

設(shè)置水平后澆帶的有梁樓蓋板室外頂板，后澆帶結(jié)構(gòu)梁兩端的封口模板封堵不密實(shí)，頂板混凝土澆筑時(shí)，后澆帶結(jié)構(gòu)梁底內(nèi)通常會(huì)滲入較厚的混凝土。后澆帶結(jié)構(gòu)梁全截面范圍內(nèi)的混凝土如果不完全斷開，會(huì)約束該區(qū)域單獨(dú)澆筑梁板混凝土的整體自由收縮，也會(huì)導(dǎo)致頂板產(chǎn)生裂縫。

地下室室外頂板混凝土澆筑前，塔樓施工用的臨時(shí)結(jié)構(gòu)開洞位置如果選擇不當(dāng)或處理不當(dāng)，也會(huì)導(dǎo)致施工洞口周邊的頂板產(chǎn)生裂縫。因?yàn)槭┕び玫拇怪边\(yùn)輸機(jī)械(如塔式起重機(jī)、施工升降機(jī)等)一般緊鄰塔樓附近的室外頂板布置，臨時(shí)洞口斷開結(jié)構(gòu)梁的部位屬于剛性突變，會(huì)在板角部位產(chǎn)生受力裂縫。

地下室頂板上行走的材料運(yùn)輸機(jī)械超載也會(huì)使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生受力裂縫。

4.2室外頂板裂縫控制的技術(shù)措施

GB 50108—2008地下工程防水技術(shù)規(guī)范及GB 50208—2011地下防水工程質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范中均規(guī)定，“防水混凝土結(jié)構(gòu)厚度不應(yīng)小于250 mm”。室外頂板采用無(wú)梁樓蓋板結(jié)構(gòu)時(shí)，結(jié)構(gòu)板設(shè)計(jì)厚度通常大于250 mm，滿足上述規(guī)范要求。室外頂板設(shè)計(jì)為有梁樓蓋板時(shí)，即使在結(jié)構(gòu)混凝土內(nèi)敷設(shè)有各類管線的情況下，部分工程設(shè)計(jì)的頂板結(jié)構(gòu)板厚度也不滿足上述規(guī)范要求。因此，設(shè)計(jì)單位在采用有梁樓蓋板進(jìn)行室外頂板結(jié)構(gòu)厚度設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)范有關(guān)規(guī)定，確保結(jié)構(gòu)板厚度不小于250 mm，這也有利于室外頂板防水混凝土的裂縫控制。

室外頂板混凝土澆筑完畢，水平后澆帶梁板模板內(nèi)殘余的混凝土要立即全部鑿除干凈。在后澆帶封閉之前，后澆帶兩側(cè)水平結(jié)構(gòu)要做好支撐加固措施。

室外頂板的臨時(shí)結(jié)構(gòu)開洞，如吊料口、施工電梯口、塔吊口等，應(yīng)盡量避開主次梁交叉處等應(yīng)力集中的部位。對(duì)于多塔樓結(jié)構(gòu)，塔樓若沿地下室周邊布置，垂直運(yùn)輸機(jī)械最好布置在塔樓靠近室外回填土的一側(cè)；若塔樓在地下室頂板中間部位分布，頂板臨時(shí)結(jié)構(gòu)開洞位置應(yīng)做好結(jié)構(gòu)加固及臨時(shí)支撐措施。

工程施工期間，要嚴(yán)格控制地下室頂板上的各類施工荷載在設(shè)計(jì)允許的范圍內(nèi)。

5　工程實(shí)例

5.1實(shí)例一

1)地下結(jié)構(gòu)防水混凝土設(shè)計(jì)概況。深圳某高層建筑為一棟地上31層、地下3層的商務(wù)公寓樓，總用地面積約3 000 m2。工程采用框支剪力墻—鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。工程竣工日期為2013年10月。

地下室結(jié)構(gòu)平面近似呈矩形，長(zhǎng)邊×短邊約為75 m×43 m，地上塔樓結(jié)構(gòu)平面尺寸較地下室小。地下室底板結(jié)構(gòu)采用倒置式梁板，厚度為450 mm；地下室外墻厚度為400 mm～450 mm，高度為3.8 m～4 m；地下室頂板采用有梁樓蓋結(jié)構(gòu)，室外頂板厚度180 mm。底板、外墻及室外頂板結(jié)構(gòu)均采用摻加膨脹劑的抗?jié)B混凝土。地下室僅在底板沿長(zhǎng)邊中間設(shè)計(jì)1條膨脹加強(qiáng)帶(間歇式)，外墻及室外頂板設(shè)計(jì)均無(wú)后澆帶。

2)地下防水混凝土裂縫分布特點(diǎn)。a.結(jié)構(gòu)底板在電梯基坑及較深集水坑的結(jié)構(gòu)背水面產(chǎn)生少量貫通裂縫，底板其他部位也有少量的貫通裂縫產(chǎn)生，有滲漏。b.結(jié)構(gòu)外墻拆模初期在結(jié)構(gòu)背水面生成有較多的豎向條狀裂縫，前期裂縫較寬，并且存在滲漏情況；后期發(fā)現(xiàn)多數(shù)裂縫已自行愈合且無(wú)滲漏，少數(shù)裂縫仍存在滲漏情況。c.室外頂板在板底出現(xiàn)的條狀裂縫較多，裂縫方向平行于整個(gè)樓層平面結(jié)構(gòu)的短邊方向，與外墻相連接板跨結(jié)構(gòu)背水面產(chǎn)生的裂縫，其中部分裂縫向下一直延伸到外墻中上部。頂板裂縫多為貫通性裂縫，且局部裂縫存在滲漏現(xiàn)象。

5.2實(shí)例二

1)地下結(jié)構(gòu)防水混凝土設(shè)計(jì)概況。深圳某住宅小區(qū)由2層地下室及13棟塔樓組成，含6棟2層～6層的多層塔樓及7棟30層～31層的高層塔樓，總用地面積約53 800 m2。工程采用框架剪力墻—鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。工程竣工日期為2015年10月。

地下室結(jié)構(gòu)平面呈矩形，長(zhǎng)約218 m，寬約185 m。沿地下室頂板周邊及中間均設(shè)置有塔樓。地下室設(shè)普通后澆帶。底板結(jié)構(gòu)采用倒置式梁板，厚度為400 mm；地下室外墻厚度為350 mm～500 mm，高度為3.9 m～5.4 m；地下室室外頂板采用無(wú)梁樓蓋結(jié)構(gòu)，厚度450 mm。底板、外墻及室外頂板結(jié)構(gòu)均采用摻加合成纖維的抗?jié)B混凝土。

2)地下防水混凝土裂縫分布特點(diǎn)。a.結(jié)構(gòu)底板在部分電梯基坑及集水坑部位存在少量貫通裂縫并有滲漏現(xiàn)象，底板結(jié)構(gòu)背水面的其他部位無(wú)裂縫產(chǎn)生。b.結(jié)構(gòu)外墻在結(jié)構(gòu)背水面產(chǎn)生少量豎向條狀裂縫，并存在滲漏情況。c.室外頂板無(wú)裂縫產(chǎn)生。

5.3實(shí)例三

1)地下結(jié)構(gòu)防水混凝土設(shè)計(jì)概況。深圳某住宅小區(qū)由3個(gè)相鄰且相互獨(dú)立的地塊組成，含18棟25層～31層的高層塔樓，總用地面積約68 500 m2。工程采用框架剪力墻—鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。工程預(yù)計(jì)竣工日期為2016年8月。

每個(gè)地塊設(shè)置一個(gè)地下室，每個(gè)地塊的塔樓沿地下室頂板周邊分布，地下室頂板結(jié)構(gòu)平面呈近似直角三角形或矩形，其中直角三角形地下室的面積最大，直角長(zhǎng)邊約248 m，直角短邊約144 m。地下室均設(shè)普通后澆帶。底板結(jié)構(gòu)采用倒置式梁板，厚度為400 mm；地下室外墻厚度為300 mm～350 mm，高度為3.9 m～5.2 m；地下室室外頂板采用有梁樓蓋結(jié)構(gòu)，其中次梁為井字梁，室外頂板厚度150 mm。底板及頂板有結(jié)構(gòu)找坡。底板、外墻及室外頂板結(jié)構(gòu)均采用摻加合成纖維的抗?jié)B混凝土。

2)地下防水混凝土裂縫分布特點(diǎn)。a.結(jié)構(gòu)底板在部分電梯基坑及集水坑部位產(chǎn)生少量貫通裂縫并存在滲漏，底板在結(jié)構(gòu)背水面其他部位無(wú)裂縫產(chǎn)生。b.結(jié)構(gòu)外墻在結(jié)構(gòu)背水面生成有較多的豎向條狀裂縫，局部裂縫為貫通性裂縫，且存在滲漏現(xiàn)象。c.室外頂板在結(jié)構(gòu)背水面生成較多的條狀裂縫，裂縫位于井字梁之間純板跨部位的板角處，多數(shù)裂縫為貫通性裂縫，存在滲漏現(xiàn)象。室外頂板距離塔樓越近的部位產(chǎn)生的裂縫越多。

6　結(jié)語(yǔ)

對(duì)地下防水混凝土裂縫進(jìn)行綜合控制，首先，需要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方根據(jù)底板、外墻及頂板等不同結(jié)構(gòu)部位防水混凝土的特點(diǎn)，分別進(jìn)行抗裂優(yōu)化設(shè)計(jì)；其次，需要防水混凝土配合比設(shè)計(jì)的供貨商做好與防水混凝土抗裂性相關(guān)的必要試驗(yàn)和檢驗(yàn)，如補(bǔ)償收縮混凝土限制膨脹率試驗(yàn)及檢驗(yàn)、纖維混凝土彎曲韌性和初裂強(qiáng)度試驗(yàn)等，并應(yīng)根據(jù)前期防水混凝土實(shí)際施工中發(fā)生的裂縫原因進(jìn)行及時(shí)分析，必要時(shí)應(yīng)對(duì)后期防水混凝土配合比進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整；最后，需要施工方在施工過(guò)程中把控好防水混凝土的澆筑以及養(yǎng)護(hù)質(zhì)量，最大限度地避免混凝土產(chǎn)生早期收縮裂縫。

[1]GB 50108—2008，地下工程防水技術(shù)規(guī)范[S].

[2]GB 50010—2010，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3]GB 50496—2009，大體積混凝土施工規(guī)范[S].

[4]GB 50208—2011，地下防水工程質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].

[5]JGJ 3—2010，高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].

[6]JGJ/T 178—2009，補(bǔ)償收縮混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程[S].

[7]JGJ/T 221—2010，纖維混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程[S].

Research on control technology of underground waterproof concrete cracks

Zhang Zhongwen

(ShenzhenAirportRealEstateLimitedCompany,Shenzhen518128,China)

According to the general situation of leakage caused by waterproof concrete cracks of a region basement structure bottom plat, external walls and roof and other parts, analyzed the common design faults and construction defects of underground structure waterproofing concrete, proposed the technical measures of underground waterproof concrete crack control.

basement, concrete crack, waterproof concrete, leakage

1009-6825(2016)19-0075-03

2016-04-20

張重文(1984- )，男，工程師

TU755

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