地下箱體超長結構混凝土裂縫控制技術

全自洋,楊威，黃小軍

（中交第二航務工程局有限公司，武漢 430040）

1 引言

隨著城市化的不斷推進，中心城區土地資源日益緊缺，向地下尋求發展成為解決這一矛盾的有效途徑。城市地鐵、地下商場、停車場、地下污水處理廠等地下空間開發利用技術應運而生，可契合城市發展需求，拓展城市立體空間。

隨著地下建筑的不斷涌現，墻體開裂、滲水等質量通病也隨之而來，尤其是地鐵車站、地下水廠、大型房建地下室等地下超長結構混凝土的開裂滲漏情況更為突出。如何解決地下超長結構混凝土開裂問題成為地下建筑領域普遍面臨的共性問題。

目前，國內外對于地下超長結構裂縫控制方法主要有跳倉法、變形縫、后澆帶、膨脹加強帶、無黏結預應力技術等[1]，每種方法都有其適用性和局限性，需結合工程實際情況，對經濟、技術、工期等因素進行綜合比選，選擇最適宜的裂縫控制技術。

2 工程概況

葛華污水處理廠三期工程采用EPC 工程總承包模式，建設規模4×104t/d，主體工藝為人造坡地式地下污水處理廠改良型AAO 工藝。

地下箱體作為地下污水處理廠廠區建設的核心部分，為雙層加蓋結構，底板、中板、頂板均采用整板結構，平面尺寸為164.4 m×87.4 m，結構高度17.3 m。

3 技術特點及難點

1）地下箱體長164.4 m，為超長混凝土結構，易產生結構裂縫，需從設計、施工等方面共同采取措施抑制裂縫的產生。

2）箱體采用整底板基礎，底板因工藝要求各區標高相差較大。

3）底板厚1 m、1.5 m，為大體積混凝土，易產生溫度裂縫。

4）箱體1 層為水處理層，最大埋深9.3 m，且多為薄壁高墻結構，混凝土抗滲防裂質量要求高。

5）箱體內部結構復雜，且有征遷影響，土建施工要求4 個月內完工，項目工期異常緊張。

4 抗滲防裂技術比選

超長結構混凝土的防裂技術大多是通過將結構“化長為短”，從而減少結構的收縮變形，避免混凝土裂縫的產生[2]。

每種裂縫控制技術都有一定的適用性，通過對表1 中幾種方案進行比選，選擇最契合地下箱體的裂縫控制措施。

表1 裂縫控制方案比選

地下箱體為污水處理構筑物，池內常年保持高水壓，對結構抗裂防滲質量要求極高。幾種方案分析如下：

方案一：本項目由于征遷問題，地下箱體只能自北向南逐步施工，無法全面鋪開，不能發揮大面積跳倉法的工期優勢；且跳倉法相鄰板塊間無特殊措施，后澆板塊難以抵抗前期收縮變形，易在接縫處產生收縮裂縫，形成滲水通道。

方案二：變形縫在大型池體中應用也比較廣泛，此前曾在地上污水處理廠工程1.5×104m2的大型生物反應池中有過應用，整體效果較好；但有2 條變形縫處中埋橡膠止水帶后期出現開裂，采用常規方法修復效果不佳，必須停止運營，從迎水面進行多重加固方可達到修復效果，給維保工作帶來了極大的不便。變形縫實施效果與現場施工質量息息相關，若施工不當，極易造成滲漏隱患[3]。

方案三：由于項目整個土建施工必須在4 個月內完成，工期異常緊張，后澆帶須在42 d 后方可澆筑，對工期方面極為不利；且地下箱體為雙層加蓋結構，后期再在箱體內進行后澆帶施工，實施極為困難，對設備及管線安裝也造成很大的影響。

方案四：后澆式膨脹加強帶原理及做法與常規后澆帶類似。連續式及間歇式膨脹加強帶對工期幾無影響，且整體采用補償收縮混凝土，可有效抑制大體積混凝土裂縫的產生；膨脹加強帶處采用高標號補償收縮混凝土填充、增設附加鋼筋，可避免接縫處混凝土收縮形成滲水通道，并增強結構剛性，防止加強帶處形成薄弱區域。

方案五：無黏結預應力技術側重于抑制后長期混凝土裂縫的產生，主要適用于少數極為重要的構筑物；而常規構筑物主要是采取措施抑制前中期混凝土裂縫，后期利用混凝土自身抗拉強度抵抗收縮應力。無黏結預應力技術一般需分段施工、分段張拉，類似于后澆帶；建設成本相對較高，且預應力張拉須在結構達到設計強度后方可實施，不適宜本項目的建設。

綜上所述，最適宜于本項目地下箱體建設的裂縫控制方案是膨脹加強帶技術。

5 膨脹加強帶施工

5.1 膨脹加強帶分區設計

根據規范間距要求，結合地下箱體結構特點、平面位置、內部高差、應力分布，設置4 條東西向膨脹加強帶和2 條南北向膨脹加強帶，將箱體劃分為15 個板塊，單個板塊面積約1 000 m2，如圖1 所示。

圖1 膨脹加強帶分區圖（單位：mm）

5.2 膨脹加強帶形式選用

膨脹加強帶有后澆式、間歇式、連續式3 種形式，需根據結構的類別、長度、厚度等進行選擇。

后澆式加強帶與常規后澆帶做法類似；間歇式膨脹加強帶是先澆一側混凝土，形成施工縫，待具備條件后再同時澆筑膨脹加強帶及另一側混凝土；連續式膨脹加強帶是將膨脹加強帶與其兩側混凝土一同澆筑，不再留設施工縫，節省施工時間。

根據地質勘察報告，箱體基底為粉質黏土層，土質均勻、承載力較高，整體采用筏板基礎可不考慮不均勻沉降的影響。為便于施工、加快工期，根據結構特點，選用連續式和間歇式2 種形式。如1#和2#板塊標高基本相同，采用連續式膨脹加強帶，加快施工進度（見圖2）；2#、3#板塊由于標高不同，一次澆筑難度大，采用間歇式膨脹加強帶，接縫處設置止水鋼板和雙層密目鋼絲網（見圖3）。

圖2 連續式膨脹加強帶（單位：mm）

圖3 間歇式膨脹加強帶（單位：mm）

5.3 膨脹加強帶構造措施

本工程底板厚度為1 000 mm、1 500 mm，加強帶處模板均采用雙層密目鋼絲網，連續澆筑時，加強帶處不設止水鋼板；非連續澆筑時，考慮到止水要求及接縫，在加強帶中部設置止水鋼板[4]。

底板的膨脹加強帶鋼絲網采用粗鋼筋骨架進行支撐加固，底部采用砂漿封堵固定，上部采用收口木方進行擋漿（見圖4）。

圖4 間歇式膨脹加強帶施工構造（單位：mm）

6 結語

超長大面積結構由于結構體量大，容易出現混凝土開裂的質量通病，尤其對于水處理構筑物，極易造成池體滲漏和質量隱患。

針對葛華污水處理廠三期工程地下箱體超長大面積混凝土的特點，經過綜合比選，采用膨脹加強帶無縫施工技術，結合現場嚴格的施工管控，箱體結構未有可見裂縫產生，在質量、工期、成本、后期運維等方面取得了良好的效果，可為同類超長混凝土無縫結構提供一定的借鑒。