灘涂泥地吹填地區(qū)工業(yè)廠房SOG 地面裂縫檢測及處理思路

林燦榮，趙業(yè)保，李杰，籍忠清，張偉，廖英杰

（上海中建海外發(fā)展有限公司，上海 200125）

0 引言

目前國內(nèi)外有許多地坪裂縫防治的理論研究和處理手段。針對地坪混凝土裂縫的成因和控制，于勝斌等[1]認(rèn)為主要是由于房屋沉降和混凝土收縮產(chǎn)生的并提出了合理的解決措施。甘海濤[2]根據(jù)項目實(shí)例，分析了大面積地坪的裂縫控制技術(shù)特點(diǎn)和難點(diǎn)。唐佳等[3]進(jìn)一步根據(jù)跳倉施工的技術(shù)，分析了裂縫原因和修補(bǔ)手段。唐興隆等[4]結(jié)合項目實(shí)例總結(jié)了多種裂縫處理技術(shù)措施。本文在此基礎(chǔ)上，結(jié)合目前地坪施工技術(shù)特點(diǎn)，總結(jié)了多種裂縫處理措施、裂縫產(chǎn)生的原因，提出了依據(jù)裂縫表觀情況特點(diǎn)進(jìn)行分類識別的思路。并且根據(jù)項目實(shí)例，總結(jié)了多種處理措施的實(shí)施效果。

1 常見裂縫表觀情況及分類

通過對裂縫進(jìn)行研究，根據(jù)裂縫的表觀情況和產(chǎn)生原因，初步將地面裂縫按4 個方面進(jìn)行歸類。其中，按裂縫深度和寬度分類以及按裂縫的發(fā)育程度分類對于裂縫處理有較好的指導(dǎo)意義，是后續(xù)決定某個區(qū)域地面維修方案的關(guān)鍵指標(biāo)。

（1）按裂縫的平面發(fā)展形態(tài)分為直線型裂縫、近直線型裂縫、分裂型裂縫和網(wǎng)狀裂縫。

（2）按裂縫的高度發(fā)展形態(tài)分為平面裂縫和高差變化裂縫。

（3）按照裂縫發(fā)展來源可分為基層裂縫和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)層裂縫。

（4）按照裂縫的發(fā)育程度分為發(fā)育成熟裂縫和未發(fā)育裂縫。

按裂縫深度和寬度分為表觀細(xì)紋裂縫和結(jié)構(gòu)性裂縫。在裂縫基本發(fā)育完全時，深度≤3mm，寬度≤0.3mm 的裂縫為表觀細(xì)紋裂縫，深度＞3mm，寬度＞0.3mm 的為結(jié)構(gòu)性裂縫。在實(shí)際項目維修方案調(diào)研中，可以進(jìn)一步按裂縫寬度對結(jié)構(gòu)性裂縫的嚴(yán)重等級進(jìn)行分類，將寬度為0.3 ～1mm 的裂縫定為第三等級裂縫，1 ～3mm 定為第二等級裂縫，3mm 以上定為第一等級裂縫，具體等級分類如表1。

表1 裂縫嚴(yán)重等級分類

裂縫成因復(fù)雜，難以溯源，工程上常結(jié)合裂縫表觀情況，以經(jīng)驗判斷其處理方法。為避免經(jīng)驗判斷失誤，通過項目實(shí)例，從可量化的裂縫深度、寬度對裂縫進(jìn)行歸類，從而進(jìn)一步根據(jù)裂縫的類型和嚴(yán)重等級制定合理的處理措施。

2 裂縫產(chǎn)生的原因及原理剖析

2.1 地勘調(diào)查不充分導(dǎo)致的裂縫

在地勘過程中，僅采取常見的地勘方法進(jìn)行土質(zhì)和地基承載力勘察，沒有對該地區(qū)地質(zhì)地貌的歷史來源進(jìn)行研究。在案例海外印尼區(qū)域的項目中，工業(yè)園區(qū)原為灘涂泥地，經(jīng)過回填形成工業(yè)園區(qū)的情況被忽視，導(dǎo)致地面設(shè)計不合理。

2.2 溫濕度變化產(chǎn)生的裂縫

如所在地晝夜溫差明顯，大風(fēng)天氣多，混凝土在硬化時會發(fā)生氣化反應(yīng)，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生拉應(yīng)力。氣溫低時會在混凝土地面表層產(chǎn)生拉應(yīng)力，且當(dāng)氣候干燥多風(fēng)時，濕度會有明顯變化。溫度與濕度的變化導(dǎo)致混凝土表面出現(xiàn)裂縫。

2.3 地面、地基設(shè)計或施工不合理導(dǎo)致的裂縫

設(shè)計院常根據(jù)以往經(jīng)驗進(jìn)行新的廠房設(shè)計，導(dǎo)致不同地區(qū)，不同地質(zhì)條件的地面混凝土面層結(jié)構(gòu)設(shè)計均為相同設(shè)計。

2.4 荷載部位節(jié)點(diǎn)設(shè)計或施工不合理導(dǎo)致的裂縫

根據(jù)設(shè)備基礎(chǔ)、結(jié)構(gòu)柱、柱墩、砌體結(jié)構(gòu)和地面的節(jié)點(diǎn)設(shè)計和荷載大小。應(yīng)在這類結(jié)構(gòu)周邊設(shè)置伸漲縫或隔離縫。很多廠房項目困難由于設(shè)備基礎(chǔ)、柱墩等結(jié)構(gòu)較多，施工困難，或留縫影響美觀性，忽略了該部位的留縫需求。產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力且無法正常釋放，導(dǎo)致混凝土開裂。這類裂縫常常伴隨較大高差。按裂縫平面發(fā)展形態(tài)通常為圍繞荷載部位產(chǎn)生直線型裂縫，如荷載過大可能進(jìn)一步發(fā)育為分裂性裂縫。按裂縫高度發(fā)展形態(tài)可能會產(chǎn)生高差變化裂縫。按裂縫的深度和寬度歸類，通常為結(jié)構(gòu)性裂縫。

2.5 地坪縫設(shè)計或施工不合理導(dǎo)致的裂縫

根據(jù)地坪設(shè)計原理，地坪縫大致可分為施工縫、伸縮縫、切縫和隔離縫，如圖1 所示。由于混凝土硬化過程的化學(xué)反應(yīng)脹裂、混凝土成型后的溫度變化，還有使用過程中區(qū)域荷載不同及部分區(qū)域長時間重復(fù)性承擔(dān)荷載等原因，地坪內(nèi)部常常產(chǎn)生拉壓應(yīng)力，如果沒有合理設(shè)置地坪縫去釋放應(yīng)力，容易導(dǎo)致裂縫。

圖1 地坪縫劃分示意圖

另外，如果地坪縫正常留置，但其中的填充材料和表面密封材料選擇和使用不當(dāng)，也會導(dǎo)致地坪縫位置在使用過程中因叉車、運(yùn)輸工具、材料、塵土等因素破壞。部分工廠的地坪縫切割和留置十分規(guī)范，表面密封材料也選用了質(zhì)量合格的密封膠和聚氨酯材料，但忽視了填充材料，沒有使用填充材料或者是采用了容易腐蝕、彈性不足的棉條，導(dǎo)致密封材料經(jīng)過荷載作用后，出現(xiàn)凹陷，進(jìn)一步導(dǎo)致地坪縫出現(xiàn)破壞的現(xiàn)象。如果沒有進(jìn)一步處理，容易進(jìn)一步導(dǎo)致嚴(yán)重的密封膠大量脫落、地坪縫位置起砂、坑洞現(xiàn)象。

按照分格跳倉澆筑施工原理，部分縫可結(jié)合施工，經(jīng)過某機(jī)場項目驗證，可按照三級分縫方案實(shí)施，在荷載較大區(qū)域及施工縫位置可設(shè)置傳力桿。最終實(shí)施效果良好。

2.6 使用過程中荷載過大、疲勞荷載作用下產(chǎn)生的裂縫

工業(yè)廠房常常伴隨著部分設(shè)備機(jī)械的使用。在投產(chǎn)過程中，機(jī)械設(shè)備可能會更新，使荷載增加。操作人員可能為了加快工作效率，讓本身滿足設(shè)計要求的地面的使用荷載超過設(shè)計荷載，導(dǎo)致地面開裂。例如叉車超載。

2.7 混凝土配合比設(shè)計、生產(chǎn)、澆筑、養(yǎng)護(hù)過程中出現(xiàn)的質(zhì)量問題

體量不大的工業(yè)廠房常常選擇用幾個商業(yè)混凝土站進(jìn)行混凝土供應(yīng)。不特別進(jìn)行試配選用原材料。混凝土生產(chǎn)和配運(yùn)過程中，常常存在配合比管控不嚴(yán)，不同配合比混凝土混用的情況。骨料耐磨地面的混凝土原材料中如果粉煤灰含量過大，可能導(dǎo)致面層骨料和混凝土結(jié)合性不好，產(chǎn)生局部分層現(xiàn)象。

室內(nèi)地坪常采用地泵澆筑，澆筑前潤管的水或泥漿禁止?jié)灿谀０鍍?nèi)，應(yīng)采用專用容器用于處理潤管材料。耐磨骨料面積應(yīng)分為兩層施工，實(shí)際作業(yè)中，工人可能為了快速施工，一次性撒完耐磨骨料并進(jìn)行磨光作業(yè)，導(dǎo)致耐磨面層和混凝土結(jié)合性差，荷載作用后產(chǎn)生裂縫、起砂以及骨料層脫皮現(xiàn)象。另外，如果初凝后未及時進(jìn)行耐磨骨料施工，也容易造成耐磨層脫皮現(xiàn)象。

3 確定地面裂縫產(chǎn)生原因的思路

結(jié)合裂縫產(chǎn)生的原因及其背后的原理、裂縫部位、表觀效果，寬度、深度、發(fā)展形態(tài)、所在地地理條件、附近類似工程項目情況，與上文產(chǎn)生裂縫的原因及出現(xiàn)的裂縫情況對應(yīng)，可以綜合判斷廠房地面裂縫產(chǎn)生的原因。

案例項目中開裂最嚴(yán)重的區(qū)域是生產(chǎn)車間中的拋光地面和骨料耐磨地面，面層混凝土強(qiáng)度C30。拋光地面表面施工Basf Mastertop CC700 密封固化劑后拋光打磨，骨料耐磨地面表面應(yīng)用骨料顆粒兩遍成形。混凝土厚度均為200mm，鋼筋直徑10mm 的雙層雙向鋼筋混凝土地面。基層由約300mm 的級配砂石、150mm 的水泥穩(wěn)定碎石層和20 厚1:2.5 水泥砂漿找平層組成。經(jīng)過兩年的投產(chǎn)使用后，拋光地面和骨料耐磨地面產(chǎn)生了較多的網(wǎng)狀裂縫和直線型、近直線型裂縫。但案例項目中的冷庫地面，并沒有出現(xiàn)任何裂縫。經(jīng)過復(fù)核，發(fā)現(xiàn)冷庫地面下方的回填土經(jīng)過設(shè)計變更，增加了2 ～4m 的級配砂石換填。從而達(dá)到了使用要求。冷庫溫度達(dá)-25℃，在試運(yùn)行期間多次升溫降溫，按正常設(shè)計角度解讀，冷庫地面是最易出現(xiàn)裂縫的區(qū)域。但由于增加了換填厚度，基層的做法彌補(bǔ)了灘涂泥地的地質(zhì)情況。同時案例項目中，廠區(qū)道路原設(shè)計除表面未應(yīng)用密封固化劑或骨料外也采用了與拋光地面和骨料耐磨地面相似的設(shè)計，雖然道路設(shè)計的基層比拋光地面更薄，但并未發(fā)現(xiàn)明顯裂縫。經(jīng)過復(fù)核，因印尼區(qū)域雨季降雨量過大，施工單位在施工過程中，額外在基層上施工了1 層200mm 厚的C30 素混凝土作為臨時道路。正式道路按原設(shè)計的鋼筋網(wǎng)片和厚度施工在臨時道路上。因此彌補(bǔ)了灘涂泥地的地質(zhì)情況。

調(diào)研附近項目發(fā)現(xiàn)，由于跨國別的地勘單位和設(shè)計單位不了解該區(qū)域地質(zhì)歷史情況，該地區(qū)類似情況的其他項目的地面裂縫也較為嚴(yán)重。甚至部分主體結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)梁板上出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)性裂縫。

根據(jù)以上情況，案例項目最終確定了裂縫要因是由于不了解該區(qū)域灘涂泥地吹填的歷史情況，導(dǎo)致設(shè)計和實(shí)際需求不符，最終導(dǎo)致地面出現(xiàn)了較多裂縫。在調(diào)查過程中，也發(fā)現(xiàn)了由于以上其他原因產(chǎn)生的局部裂縫。導(dǎo)致工業(yè)廠房SOG地面裂縫的原因非常多，因此在調(diào)查中應(yīng)仔細(xì)辨別，查出主要原因，針對要因制定措施、實(shí)施樣板、驗證效果、最后正式開展維修。

4 維修方案確定思路

對案例項目中各類地面調(diào)研后發(fā)現(xiàn)，聚氨酯地面的基層與骨料耐磨地面設(shè)計相同，但表面未見任何裂縫。拋光地面和骨料耐磨地面的裂縫中，未見高差變化明顯的裂縫。結(jié)合裂縫實(shí)際情況，發(fā)現(xiàn)案例項目中出現(xiàn)的主要裂縫按裂縫的高度發(fā)展形態(tài)，主要為平面裂縫。按裂縫的發(fā)展?fàn)顟B(tài)，主要為網(wǎng)狀型裂縫、直線型裂縫，少部分為近直線型裂縫。按裂縫深度和寬度主要為表觀裂縫，少部分為結(jié)構(gòu)性裂縫。按發(fā)育程度分類，主要為發(fā)育成熟裂縫。少部分未使用叉車區(qū)域或僅堆放輕質(zhì)材料的區(qū)域為未發(fā)育裂縫。

根據(jù)本項目各類型地面投產(chǎn)后的質(zhì)量情況，結(jié)合以往項目經(jīng)驗和同類項目調(diào)研，針對地面裂縫，主要有以下4 種維修方法。

（1）表面修復(fù)：如果裂縫屬于表面細(xì)紋裂縫，可以通過表面修復(fù)來解決。采用填充材料，如特種砂漿、環(huán)氧樹脂或聚氨酯材料，對裂縫進(jìn)行填充后磨光表面，以達(dá)到和原地面近似的表觀效果。

（2）鉆孔注漿：如果裂縫為結(jié)構(gòu)性裂縫，可以通過鉆孔注漿的方法。在裂縫周圍鉆孔后注入特種砂漿、聚氨酯或環(huán)氧樹脂材料，填補(bǔ)裂縫，并將其密封或拋光打磨。

（3）翻新地面：如果地面裂縫數(shù)量多，深度較大，大部分都是結(jié)構(gòu)性裂縫，且部分地面出現(xiàn)遠(yuǎn)超國標(biāo)規(guī)范的裂縫，已經(jīng)影響了地面的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。可以采用翻新地面，去除全部原有地面，或去除局部原有地面，或去除原有地面的局部厚度，然后重新澆筑地面。

（4）新增柔性面層：如果按裂縫發(fā)育程度歸類，裂縫主要為發(fā)育成熟裂縫，并且按裂縫高度發(fā)展形態(tài)，主要為平面裂縫，可以通過對地面裂縫初步處理后施工柔性聚氨酯、環(huán)氧樹脂面層達(dá)到維修目的。

基于以上情況對每個具體區(qū)域中的裂縫數(shù)量和類型進(jìn)行分類，結(jié)合業(yè)主的使用需求、項目的資金水平和預(yù)期內(nèi)的地面維修方案，在具體維修中，可以針對不同區(qū)域、不同裂縫類型采取不同的維修方法。

5 維修效果

在案例項目中，采用表面修復(fù)的區(qū)域，通過填充特種砂漿材料后，對填充部位進(jìn)行打磨拋光。最終達(dá)到地面無裂縫裂紋現(xiàn)象、無起砂現(xiàn)象的效果。但由于砂漿和混凝土顏色有一定區(qū)別，近距離下可以看出修補(bǔ)痕跡，在美觀性上不如整體翻新地面或新增柔性面層。由于表面細(xì)紋裂縫不會再進(jìn)一步發(fā)育，重新投產(chǎn)使用后未發(fā)現(xiàn)裂紋重復(fù)出現(xiàn)。根據(jù)項目實(shí)際經(jīng)驗和其他項目經(jīng)驗，維修采用的填充材料需經(jīng)過技術(shù)人員論證和現(xiàn)場樣板確認(rèn)，否則容易重復(fù)開裂，增加維修費(fèi)用。

采用鉆孔注漿維修方法的區(qū)域，維修后效果與表面修復(fù)的區(qū)域相似，最終達(dá)到地面無裂縫裂紋現(xiàn)象、無起砂現(xiàn)象的效果。但由于砂漿和混凝土顏色有一定區(qū)別，近距離下可以看出修補(bǔ)痕跡，在美觀性上不如整體翻新地面或新增柔性面層。由于案例項目裂縫主要未發(fā)育成熟裂縫，重新投產(chǎn)使用后未發(fā)現(xiàn)裂縫重復(fù)出現(xiàn)。采用在原地面上去除局部厚度，然后重新澆筑特種砂漿的翻新地面維修方法，經(jīng)過維修后裂縫消失。使用后兩個月暫未發(fā)現(xiàn)新裂縫。采用新增柔性面層維修方法的區(qū)域，經(jīng)過面層施工后，美觀性為幾種維修方案中最佳。但是施工成本較高。經(jīng)過維修后，未發(fā)現(xiàn)任何裂縫。

6 結(jié)論

（1）解決灘涂泥地吹填地區(qū)工業(yè)廠房地面裂縫把控好地勘、設(shè)計和施工三個方面。

（2）地勘不僅要做好各類試驗，也要對該地區(qū)的地質(zhì)地貌的歷史來源進(jìn)行調(diào)查。

（3）為防止出現(xiàn)裂縫，在施工過程中，還需要加強(qiáng)對地面基層、鋼筋綁扎、混凝土施工、耐磨骨料面層、混凝土養(yǎng)護(hù)、切縫等工序施工質(zhì)量和施工時間節(jié)點(diǎn)的管理。

（4）出現(xiàn)裂縫后要根據(jù)及時組織專家對地坪裂縫的類別和發(fā)育情況進(jìn)行甄別。可以根據(jù)使用需求，擇機(jī)選用表面修復(fù)、鉆孔注漿、鉆孔注漿、新增柔性面層四種修復(fù)方法。