地下車庫結(jié)構(gòu)開裂原因分析及防治措施
——以中星馨恒苑地下車庫為例

■ 蔣振華 Jiang Zhenhua

0 引言

隨著家用小汽車的普及以及城市用地的緊張，地下車庫已作為新建民用建筑必配的地下建筑物。由于受到設(shè)計(jì)、施工及鋼筋混凝土材料自身特性等各種因素的影響，地下車庫的地坪、墻身及頂板出現(xiàn)裂縫形成滲漏現(xiàn)象屢見不鮮，特別是在地下水位高的地區(qū)更是嚴(yán)重。短期內(nèi)影響建筑的使用和美觀，長期則會(huì)腐蝕受力鋼筋，形成承載能力下降，造成安全隱患。因此，解決大型地下車庫結(jié)構(gòu)開裂是根治滲漏的有效途徑之一。筆者經(jīng)過多年的工程實(shí)踐探索，系統(tǒng)分析形成地下車庫結(jié)構(gòu)開裂的原因，并提出控制的技術(shù)措施。

1 地下車庫鋼筋混凝土墻、板開裂滲漏的原因

1.1 設(shè)計(jì)不當(dāng)原因

（1）地下車庫拉拔樁設(shè)計(jì)錯(cuò)誤造成局部抗拔樁向上位移不均勻，形成部分地板在水壓力作用下形成上拱，造成地板局部開裂。

（2）設(shè)計(jì)時(shí)，將后澆帶布置間隔尺寸偏大，超過40mm。鋼筋混凝土板塊偏大，易形成溫差、收縮徐變引起變形值大。

（3）設(shè)計(jì)時(shí)，未將后澆帶設(shè)置在結(jié)構(gòu)受彎受剪應(yīng)力較小的部位，易造成后澆帶接口處混凝土裂縫。

（4）配置鋼筋僅滿足了配筋率，但鋼筋配置粗且間距偏大，不利抵抗裂縫產(chǎn)生。

1.2 材料原因

（1）鋼筋混凝土具有徐變特性，常見鋼筋混凝土的收縮率為0.15‰～0.2‰。為了釋放收縮引起的拉應(yīng)力，大面積混凝土板采用跳倉澆搗法及后澆帶，將大面積劃分成若干小型板塊，來減少長度，以釋放早期收縮變形引起的應(yīng)力。但是由于受到工期影響，一般在結(jié)構(gòu)完成之前必須要完成后澆帶施工。后澆帶預(yù)留處大約可釋放70%～80%的變形量，余下部分在若干年后慢慢收縮，這是鋼筋混凝土特有的特性，會(huì)造成大面積鋼筋混凝土墻、板開裂，形成滲漏。

（2）混凝土具有水化熱的特性。大面積且較厚的混凝土地板、墻在冬季澆搗后，由于水泥水化熱產(chǎn)生熱量集聚，要向外擴(kuò)散，而冬季氣溫低形成較大溫差，導(dǎo)致混凝土表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，再與徐變形成拉應(yīng)力疊加，形成貫穿裂縫。

（3）鋼筋混凝土具有溫差變形性。鋼筋混凝土因溫度變化造成膨脹或收縮，其膨脹系數(shù)為1×10-5/℃。當(dāng)該墻板在夏天施工、竣工后在冬季投入使用時(shí)，上海地表下4m處平均溫度約12℃，形成較大溫差，即產(chǎn)生鋼筋混凝土地板或側(cè)板下部區(qū)域的收縮。由于鋼筋混凝土極限抗拉值低，當(dāng)溫差引起收縮應(yīng)力大于允許值，即形成墻板開裂，產(chǎn)生貫穿裂縫。所以，地下車庫墻身下半部裂縫往往多于上半部。

（4）商品混凝土的質(zhì)量問題。由于運(yùn)輸、施工等待時(shí)間過長、混凝土內(nèi)的砂石含泥量超標(biāo)、選用高標(biāo)號水泥、超標(biāo)摻入礦粉等因素，都會(huì)形成混凝土的抗拉強(qiáng)度下降，形成開裂。

1.3 施工不當(dāng)原因

（1）施工過程中，未將部分抗拔樁頂?shù)娜夸摻詈附踊蛏烊氚宓變?nèi)，使得錨固長度不夠，在浮力的作用下形成上拱的拉拔力大于該節(jié)點(diǎn)鋼筋受拉能力，造成鋼筋斷裂，引起底板上拱變形，造成板底開裂滲漏。

（2）養(yǎng)護(hù)不當(dāng)，墻板過早拆模。一般混凝土澆搗完畢后，應(yīng)至少在夏季7d、冬季10d后才能拆模。但有個(gè)別項(xiàng)目為了趕進(jìn)度，在澆搗后24h即拆模。經(jīng)過觀察，拆模越早裂縫數(shù)量越多。拆模后未及時(shí)澆水，造成表面收縮快，內(nèi)部干縮慢，形成構(gòu)件表面拉應(yīng)力，造成表面裂縫。

（3）鋼筋混凝土頂板堆載超過設(shè)計(jì)許可值。由于現(xiàn)在地下車庫施工完成后，部分還需做臨時(shí)施工區(qū)域，頂板上可能走施工載重車、堆放材料、臨時(shí)加工場，由于未在地下車庫結(jié)構(gòu)做有效的支撐，形成荷載值大于允許承載值，造成頂板、梁、板開裂，造成滲漏。

（4）止水鋼板拼縫問題。在轉(zhuǎn)角連接處鋼板僅僅點(diǎn)焊，未形成封閉止水板，或止水鋼板方向放置反向，形成止水鋼板防水性能下降。

（5）為了趕工期后澆帶未到工期即封閉。未達(dá)到夏季至少42d、冬季60d的工期要求，造成兩側(cè)鋼筋混凝土板收縮應(yīng)力釋放效果降低，形成裂縫。

（6）后澆帶在澆搗混凝土前，未將預(yù)留槽口處松散浮漿、石子鑿去并清理，或后澆帶的微膨脹混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間和保濕要求不符合要求，造成后澆帶開裂滲漏。

地下車庫除了上述情況造成滲漏外，還有變形縫、穿墻孔、防水工程部分的原因，在此不作贅述。

2 控制鋼筋混凝土墻、板開裂滲漏措施

（1）面對上述的設(shè)計(jì)、施工不當(dāng)因素，我們可通過制定相應(yīng)技術(shù)措施并在施工中嚴(yán)格管控來達(dá)到防控。但如何對鋼筋混凝土本身的特性來控制開裂呢？特別是鋼筋混凝土的溫差、干縮、徐變引起的開裂，一直是本專業(yè)的難點(diǎn)。筆者通過學(xué)習(xí)和了解相關(guān)文獻(xiàn)和資料，積極探索分析，在管控的項(xiàng)目——中星馨恒苑地下工程中，提出在地下車庫結(jié)構(gòu)墻板的混凝土中添加改性聚丙烯纖維，來改善鋼筋混凝土抗裂性能差的問題，以達(dá)到抗裂防滲的效果。

（2）在國外聚丙烯纖維在鋼筋混凝土中的應(yīng)用已較廣泛，我國其他地方也有少量工程案例。添加少許量的聚丙烯纖維可達(dá)到提升混凝土的抗裂、抗?jié)B、抗沖擊、抗溫差收縮的性能，且該纖維價(jià)廉，均勻摻入混凝土內(nèi)的工藝又可行可控。據(jù)天津城市建設(shè)學(xué)院實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明[1]：同等級配混凝土進(jìn)行比較，添加聚丙烯纖維的混凝土比未添加的普通混凝土在抗壓、抗折、軸抗壓、劈裂抗拉強(qiáng)度指標(biāo)上分別提高了19.9%、14.8%、30.0%、5.8%，且聚丙烯纖維與混凝土基體之間有較好的黏結(jié)強(qiáng)度。由于該纖維抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)高于塑性期混凝土的抗拉強(qiáng)度，因而可有效阻止由于干縮應(yīng)力所產(chǎn)生的裂縫，從而大大提升混凝土的抗?jié)B性能，解決了因泵送需要添加礦粉和滑石粉等添加劑易形成混凝土裂縫的通病頑癥。

3 案例分析

3.1 工程概況

中星馨恒苑位于現(xiàn)在靜安區(qū)北側(cè)（圖1），南臨江場西路、東臨高平路、西鄰滬太支路、北鄰走馬塘，占地面積82 226.5m2，總建筑面積178 350.56m2，地下建筑面積（含住宅地下室）45 453.23m2，設(shè)有1 021個(gè)停車位。針對本地下工程特點(diǎn)，北鄰走馬塘約40m，整個(gè)地庫東西長有421m，南北深也有257m。底板厚0.5m，頂板（無梁樓蓋）厚0.45m，外圍護(hù)墻厚0.3m。由于采用無梁樓蓋，混凝土級配需要C35，抗?jié)B等級P6。面對如此規(guī)模鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和混凝土級配，且相鄰具有豐富水源的走馬塘外部條件下，如何防控地下室結(jié)構(gòu)自身裂縫來達(dá)到防滲漏，是本工程難點(diǎn)與重點(diǎn)。

3.2 技術(shù)措施

由于篇幅限制，設(shè)計(jì)與施工的技術(shù)措施在此不作展開介紹，僅介紹聚丙烯纖維混凝土在本結(jié)構(gòu)的運(yùn)用。

（1）選用改性聚丙烯纖維混凝土作為大面積墻板、頂、底板的混凝土，來達(dá)到改善混凝土的抗拉強(qiáng)度低的性能。與商品混凝土供應(yīng)商及總包和設(shè)計(jì)協(xié)商并做若干組試樣及試驗(yàn)歸納后決定，在每立方米混凝土內(nèi)摻入0.9kg聚丙烯纖維，纖維長30mm。為了防止纖維不均勻分布，在配好骨料和常規(guī)添加料后，再在傳送帶上用鼓風(fēng)機(jī)吹出定量纖維，使纖維均勻分布在骨料內(nèi)。由于纖維能在混凝土內(nèi)形成支托和網(wǎng)狀系統(tǒng)，承托骨料，可有效減少骨料下沉和水泥漿上浮的離析現(xiàn)象；同時(shí)，由于纖維的比重與水接近，不會(huì)像鋼纖維與混凝土之間因振搗而出現(xiàn)鋼纖維下沉現(xiàn)象。聚丙烯纖維混凝土價(jià)格僅比同級配混凝土增加20元/m3，其施工方法、養(yǎng)護(hù)同普通的鋼筋混凝土工法。

（2）本工程于2011年10月開工，2014年11月底竣工?？⒐そ桓?年、3年后分別進(jìn)行了回訪，物業(yè)處反饋，僅在伸縮橡膠帶處有少量幾處滲漏，其他主體結(jié)構(gòu)墻、板均未出現(xiàn)裂縫（圖2）。

圖1 總平面圖

圖2 地下車庫實(shí)景圖

4 結(jié)語

大型地下車庫鋼筋混凝土裂縫，通過設(shè)計(jì)、施工、材料的技術(shù)措施都是可以控制的，特別是選用改性聚丙烯纖維混凝土，可達(dá)到提升結(jié)構(gòu)自身的抗裂防滲性能，明顯改善鋼筋混凝土自身徐變收縮所產(chǎn)生的裂縫。

[1]楊繼強(qiáng).改性聚丙烯纖維混凝土性能的試驗(yàn)研究[J].建筑技術(shù),2012(01).