淺論高層建筑地下室墻體裂縫的防治

1.緒論

雖然我國(guó)各地的高層建筑數(shù)量發(fā)展迅猛，但高層地下室墻體裂縫一直是影響地下室工程質(zhì)量和使用功能的主要質(zhì)量通病，如何正確分析高層建筑地下室墻體裂縫產(chǎn)生的原因，采用合理有效的防治措施，是非常重要的。本文對(duì)高層建筑地下室墻體裂縫產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，并結(jié)合本人多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，介紹一些防治控制裂縫產(chǎn)生的措施。

2.高層建筑地下室墻體裂縫的特征及原因分析

2.1 高層建筑地下室墻體裂縫的特征

我國(guó)許多地方，尤其是南方地區(qū)，地下水位相對(duì)較高，地表水豐富，一般地下室外墻均作用有壓力水。在地下室墻體開(kāi)裂情況下，壓力水勢(shì)必發(fā)生滲漏現(xiàn)象，地下水滲透將使鋼筋銹蝕而降低結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。因此高層建筑地下室墻體裂縫會(huì)破壞結(jié)構(gòu)的整體性、耐久性和防水性，影響建筑物的正常使用，從而縮短建筑物使用壽命。

2.2 高層建筑地下室墻體裂縫的原因分析

（1）地下室混凝土墻體發(fā)生了較大收縮變形

混凝土在空氣中硬化時(shí)，其體積將在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不斷縮小，如果混凝土中水泥用量偏大，必然增大混凝土的收縮和干縮。砼在制備過(guò)程中，水泥和摻合料與水拌合后體積膨脹，但在入模成型后，隨著砼水化作用的發(fā)生，砼中的部分水份被吸收部分水份被蒸發(fā)，體積有一定的縮小。干縮量與水泥用量、水灰比的大小有關(guān)。水泥用量多、水灰比大的砼其收縮亦大。同時(shí)砼收縮量與氣候有關(guān)，夏季氣溫高，氣候干燥，砼中水份蒸發(fā)快，收縮也快。砼體積收縮，使砼產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，當(dāng)收縮快和收縮大時(shí)砼就會(huì)產(chǎn)生裂縫，干縮裂縫一般都是表面的，不規(guī)則和不連續(xù)的。干縮裂縫在施工中發(fā)生，也能在施工中處理好。

（2）地下室混凝土墻體發(fā)生了過(guò)大的溫度變形

主要包括水化熱引起的溫度變形、晝夜溫差和氣候突變引起的溫度變形。根據(jù)實(shí)際測(cè)定，砼從攪拌機(jī)出斗就有水化熱產(chǎn)生，溫度由低到高，到砼成型以后第3-4天，水化熱到達(dá)高峰，其溫度較自然溫度升高30-40℃，以后逐步下降，半個(gè)月以后接近自然界溫度。與地下室墻連體的部分框架柱，斷面邊長(zhǎng)都大于1m，屬大體積砼，水化熱高，表面暴露在空氣中，散熱快，內(nèi)部砼熱量散發(fā)不出來(lái)，內(nèi)外溫差大，若采取措施不當(dāng)，表面砼就會(huì)產(chǎn)生裂縫。對(duì)于框架柱與外墻連體的節(jié)間來(lái)講，大體積砼的框架柱可視為一個(gè)較大的熱源體， 而與之連體的墻體薄，且與外界空氣接觸面較大，散熱快。當(dāng)框架柱砼內(nèi)大量發(fā)熱膨脹時(shí)，墻體已開(kāi)始降溫收縮，由于連結(jié)在一起的兩個(gè)構(gòu)件之間產(chǎn)生溫差，變形不同步協(xié)調(diào)，在柱子附近和墻中間出現(xiàn)裂縫是符合規(guī)律的。

（3）建筑物的形體及結(jié)構(gòu)構(gòu)件斷面對(duì)墻體裂縫的影響。

①建筑物平面形狀的影響。經(jīng)觀察，凡矩形、方形、梯形等直線段比較的平面形狀，墻體產(chǎn)生裂縫的較多，而曲線、弧線和折線較多的建筑物墻體裂縫卻極少。因?yàn)橹本€是兩點(diǎn)的最短距離，直線墻收縮變形的內(nèi)約束較大，直線方向無(wú)伸展的余地。而曲線、弧線、折線有一定的伸展余地，內(nèi)約束力比直線墻小。

②建筑物體形的影響。因?yàn)樽非蠼ㄖ囆g(shù)造型的美觀，現(xiàn)代建筑造型越來(lái)越復(fù)雜，豎向高低錯(cuò)落，橫向凸出凹進(jìn)，大大增加了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難度，亦增加了結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫的機(jī)會(huì)。有些是使用功能的要求，如高層建筑大都在負(fù)一層樓設(shè)車庫(kù)，車道外墻與大樓地下室外墻相交處如若處理不好，亦較容易產(chǎn)生裂縫。為了達(dá)到在有限的土地上建較大面積的建筑物，因此常常在一個(gè)裙房或一個(gè)地下室上建兩幢高層塔樓，因?yàn)楹芍夭煌?，地基和基礎(chǔ)壓縮的差異，在兩幢塔樓與裙房連聯(lián)結(jié)處的墻板和梁上都較容易產(chǎn)生裂縫。

③墻、柱連體的影響。地下室墻與部分框架柱連體，框架柱斷面大，墻板厚度小，柱墻連接斷面變化大，不利于防止墻體裂縫，其原因除了柱墻砼水化熱產(chǎn)生溫差收縮變化和大柱子給墻板增加約束造成墻體裂縫以外，還因框架柱是高層建筑主要傳力構(gòu)件，基礎(chǔ)以上的所有荷重全部由柱子、筒體傳給基礎(chǔ)、基巖，當(dāng)?shù)鼗霈F(xiàn)沉降或基礎(chǔ)壓縮下沉?xí)r，墻體在基礎(chǔ)邊級(jí)部位產(chǎn)生剪力，導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。

3.高層建筑地下室墻體裂縫的防治措施

3.1 防治措施

（1）從設(shè)計(jì)入手，優(yōu)化墻體結(jié)構(gòu)

從整體性、防水性、抗震性等方面考慮，設(shè)置后澆帶代替永久性變形縫以減少混凝土墻體的收縮應(yīng)力是比較理想的；后澆帶填充封閉時(shí)間不宜過(guò)短，最短不少于45d。適當(dāng)增加水平構(gòu)造鋼筋的配筋率，采用小直徑鋼筋，縮小水平鋼筋的間距即采用細(xì)而間距小的布筋方式，可以提高鋼筋混凝土的極限拉伸能力。

（2）施工措施，嚴(yán)格防治地下室墻體裂縫

①嚴(yán)格控制混凝土原材料的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)先選用收縮小的或具有微膨脹性的水泥選，嚴(yán)格控制骨料的合理選取，選擇線膨脹系數(shù)小、巖石彈性模量低、表面清潔無(wú)弱包裹層、級(jí)配良好的骨料，這樣可以獲得較小的空隙率及表面積，從而減少水泥的用量，降低水化熱，減少干縮，減小了混凝土裂縫的開(kāi)展。

②在混凝土澆筑過(guò)程中，應(yīng)及時(shí)清除混凝土表面的泌水。泵送混凝土的水灰比一般較大，泌水現(xiàn)象也較嚴(yán)重，不及時(shí)清除，將會(huì)降低結(jié)構(gòu)混凝土的質(zhì)量。

③加強(qiáng)保溫措施，優(yōu)選膠合板作模板，以利保溫；帶模養(yǎng)護(hù)，拆模后仍要注意采取保溫措施。土是最佳的養(yǎng)護(hù)介質(zhì)，地下室外墻防水層施工完畢，應(yīng)立即回填，利用回填土保溫保濕；要掌握氣溫變化規(guī)律，如晝夜溫差、季節(jié)溫差，及時(shí)了解氣象預(yù)報(bào)，在氣溫驟降前采取預(yù)防措施。

④根據(jù)具體工程特點(diǎn)，摻入U(xiǎn)EA微膨脹劑1。該膨脹劑起到填充、堵塞混凝土在固化過(guò)程中產(chǎn)生的毛細(xì)孔縫的作用。其自身體積膨脹產(chǎn)生的應(yīng)力可抵消或部分抵消因混凝土早期收縮、溫差等因素引起的拉應(yīng)力，提高混凝土抗裂、抗?jié)B的性能。

3.2 工程實(shí)例

某工程總建筑面積39825m2，建筑總高度94.9 m，工程地基結(jié)構(gòu)為片筏基礎(chǔ)加輔助樁，上部結(jié)構(gòu)質(zhì)式為框支剪力墻結(jié)構(gòu)。該工程地下室為長(zhǎng)方形平面，平面尺寸為44.8×21.4m，其長(zhǎng)向靠中間設(shè)有一條后澆帶。地下室層高4.2 m，外墻厚350 mm。鋼筋混凝土柱為1×1 m，柱網(wǎng)6600×7800 mm，地下室外墻采用木模板，某二建混凝土公司供應(yīng)的C50P8泵送商品混凝土，石子粒徑16mm-31.5mm，砂為中粗砂，坍落度為20mm±30 mm，混凝土初凝時(shí)間≥6 h，終凝時(shí)間≤12 h。在施工過(guò)程中，地下室的墻體裂縫產(chǎn)生的發(fā)現(xiàn)比較多，第一次澆筑區(qū)域有52條，第二次澆筑區(qū)域有26條，裂縫位于兩柱距之間的墻上，分布較為均勻，間距在1m—2m內(nèi)，斷裂方向垂直分布，裂縫長(zhǎng)度：下部從地下室底板面約50m—300mm起，上部直到外墻混凝土澆筑高度，全長(zhǎng)3m—3.5m，裂縫寬度采用40倍帶光源讀數(shù)顯微鏡觀測(cè)大部分在0.2m—0.3mm間，部分為貫通裂縫。

裂縫處理及后續(xù)施工的防治措施如下：

1、根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)裂縫的檢查情況確定具體施工方案；在施工前，對(duì)擬實(shí)施灌漿的裂縫寬度、長(zhǎng)度、深度、走向進(jìn)行認(rèn)真的檢查，并做好具體的標(biāo)記。

2、采用鋼刷將裂縫兩側(cè)表面的灰塵、浮渣清理干凈，縫寬≥0.5 mm。

3、確定注入口及安設(shè)底座：灌漿底座的設(shè)置間距是根據(jù)裂縫大小、走向及結(jié)構(gòu)形式而定，原則上縫窄因密，縫寬可稀，但每條裂縫至少需要兩個(gè)或兩個(gè)以上的底座。底座的安設(shè)采用原子灰進(jìn)行固定。

4、配制漿液：環(huán)氧樹(shù)脂、塑化劑和稀釋劑組成的主劑在試驗(yàn)室預(yù)先配制好。主劑和固化劑現(xiàn)場(chǎng)配制混合后必須攪拌均勻，待反應(yīng)熱量降低后方可注入軟管。將配好的灌漿樹(shù)脂注入軟管中，把裝有樹(shù)脂的灌漿器旋緊于底座上，灌漿。

5、后續(xù)施工合理調(diào)整混凝土的配合比，在混凝土中摻入適量微膨脹劑，補(bǔ)償混凝土的收縮。

6、后續(xù)施工實(shí)施分層分段澆筑，加強(qiáng)振搗確保混凝土的密實(shí)性，增強(qiáng)混凝土的連續(xù)性和整體性，以體高混凝土的強(qiáng)度，尤其提高混凝土的抗拉強(qiáng)度。

7、加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)。避免過(guò)早拆模，防止外力作用損傷混凝土，尤其要注意做好混凝土保濕保溫的工作。