某項(xiàng)目地下室外墻裂縫控制施工技術(shù)的研究

周鵬忠（深圳市合創(chuàng)建設(shè)工程顧問有限公司， 廣東 深圳 518026）

0 引 言

隨著我國經(jīng)濟(jì)和建筑業(yè)的迅速發(fā)展，深基坑地下室施工在工程中越來越普遍。但是在不少的深基坑地下室工程中都會(huì)出現(xiàn)地下室外墻漏水與裂縫多的現(xiàn)象，外墻滲水嚴(yán)重影響到地下室的使用。因此控制外墻鋼筋混凝土裂縫與滲水成為施工過程重點(diǎn)控制內(nèi)容。

1 工程概況

深圳某項(xiàng)目位于福田區(qū)深南路與新洲路十字路口的東北角。基坑面積 12 510.95 m2，地下室 5 層，建筑面積60 231.11 m2；地上 50 層，結(jié)構(gòu)高度 219.7 m，建筑面積 169 754.68 m2；主體結(jié)構(gòu)型式裙樓框架結(jié)構(gòu)，塔樓框架-核心筒結(jié)構(gòu)；底板防水墊層底標(biāo)高 －21.95 m，局部－25 m。西側(cè)為人工挖孔樁、墩基礎(chǔ)和天然基礎(chǔ)加抗浮錨桿，東側(cè)為天然基礎(chǔ)加抗浮錨桿。外墻采用 C35 抗?jié)B鋼筋混凝土，抗?jié)B等級(jí)為 P12、P10和 P8。外墻厚度地下 5 層和地下 4 層為 700 mm，地下 3 層和地下 2 層為 600 mm，地下1層為 500 mm；外墻總長度為 502 m。基坑呈不規(guī)則長方形，東西向長約 190 m，南北向窄約 50 m。設(shè)計(jì)施工圖南北向設(shè)后澆帶，將地下室施工劃分為 4 個(gè)區(qū)。外墻與支護(hù)樁間距只有 10 cm～15 cm，施工時(shí)先將支護(hù)樁與外墻間隙用灰砂磚砌平，然后做好防水。由于外墻模板只能采用單邊支模，無法使用對(duì)拉加固，施工難度成倍增加。

2 外墻混凝土裂縫控制施工技術(shù)措施

在外墻混凝土施工前，針對(duì)項(xiàng)目外墻的特點(diǎn)，制定防止外墻混凝土開裂的具體措施。首先編制外墻施工專項(xiàng)施工方案，并對(duì)施工方案進(jìn)行專項(xiàng)論證。

2.1 增加配筋率

按照規(guī)范要求，高層建筑地下室外墻設(shè)計(jì)應(yīng)滿足水土壓力及地面荷載側(cè)壓作用下承載力的要求；其豎向和水平分布鋼筋應(yīng)雙層布置，配筋率不宜小于 0.3%。原設(shè)計(jì)外墻鋼筋配筋的水平筋為三級(jí)鋼，直徑為 12 mm，間距為10 cm，雙向配筋率不能滿足規(guī)范要求。因此將水平筋的直徑由原來 12 mm 改為 12 mm 和 14 mm 交替布置，間距不變。

2.2 合理布置側(cè)墻后澆帶

按照設(shè)計(jì)施工圖，整個(gè)地下室設(shè)計(jì)南北向 3 條后澆帶，地下室外墻與后澆帶的間距均大于 50 m。為防止地下室外墻混凝土產(chǎn)生收縮裂縫，根據(jù)混凝土凝結(jié)過程中需要散熱、而散熱過程必然導(dǎo)致混凝土內(nèi)部溫度升高的特點(diǎn)，外墻外側(cè)為卷材與砌體及支護(hù)樁，無空間散熱，混凝土澆筑完后，只能通過室內(nèi)向散熱；由此易導(dǎo)致混凝土內(nèi)部溫度與表面溫度差值大。隨著混凝土內(nèi)部溫度的下降，混凝土內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生收縮應(yīng)力；當(dāng)收縮應(yīng)力大于混凝土本身的抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生裂縫。經(jīng)過與設(shè)計(jì)溝通，將后澆帶的間距控制在 30 m 內(nèi)，以減少外墻整體的收縮應(yīng)力。為此，設(shè)計(jì)單位調(diào)整了地下室外墻后澆帶的設(shè)置：后澆帶的最大間距不超過 30 m；根據(jù)外墻實(shí)際情況，共增加7條后澆帶，以減少外墻混凝土整體的收縮應(yīng)力，有效減少裂縫的產(chǎn)生；增加后澆帶封閉時(shí)間，要求滯后 45 d 以上：其混凝土強(qiáng)度等級(jí)宜提高一級(jí)，并宜采用無收縮混凝土，低溫入模。

2.3 控制混凝土配合比中水泥及粉煤灰用量的比例

合理控制混凝土配合比中水泥與粉煤灰用量的比例，適當(dāng)增加粉煤灰用量和降低水泥用量，以降低水化熱。在外墻長跨度混凝土凝結(jié)過程中，因混凝土中水泥水化會(huì)散熱，混凝土?xí)囟壬咔殷w積膨脹。當(dāng)混凝土終凝后，水化完成，溫度開始下降，體積縮小，內(nèi)拉應(yīng)力逐漸增大。當(dāng)混凝土自身的抗拉強(qiáng)度不足以抵抗內(nèi)拉應(yīng)力時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生裂縫并發(fā)展。為此，專門針對(duì)外墻進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，在原配合比粉煤灰含量的基礎(chǔ)上，通過每立方混凝土適量提高 5 kg～10 kg 粉煤灰的含量，降低水化熱，減少混凝土升溫的幅度，降低混凝土內(nèi)拉應(yīng)力，以控制裂縫的產(chǎn)生。

2.4 摻和適量纖維抗裂膨脹劑

本項(xiàng)目地下室外墻為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，外墻的混凝土強(qiáng)度等級(jí)為 C35，外墻抗?jié)B等級(jí)為 P12、P10、P8，所處環(huán)境條件主要是干濕交替環(huán)境，防水要求高。為了達(dá)到混凝土抗?jié)B防裂的技術(shù)要求，采用摻和適量(約 8%)的纖維抗裂膨脹劑，以達(dá)到補(bǔ)償收縮混凝土的目的。

2.4.1 補(bǔ)償收縮混凝土抗裂抗?jié)B原理

補(bǔ)償收縮混凝土是在水化硬化過程中生成膨脹結(jié)晶鈣礬石或氫氧化鈣，使混凝土產(chǎn)生適度體積膨脹，在鋼筋或鄰位約束下產(chǎn)生預(yù)壓或自應(yīng)力約為 0.2 MPa～0.7 MPa 的混凝土。它能有效地補(bǔ)償混凝土的干縮和冷縮，同時(shí)水化形成的大量晶體物質(zhì)鈣礬石具有填充毛細(xì)孔縫的作用，使毛細(xì)孔變細(xì)和減小，增加致密性，顯著提高了混凝土的抗裂防滲性能。

補(bǔ)償收縮混凝土的工作原理：當(dāng)混凝土膨脹時(shí)，混凝土中的鋼筋對(duì)它的膨脹產(chǎn)生限制作用，鋼筋本身也因與混凝土一起膨脹而產(chǎn)生拉應(yīng)力 σs；同時(shí)混凝土中產(chǎn)生相應(yīng)的壓應(yīng)力 σc。

由于鋼筋拉應(yīng)力與混凝土壓應(yīng)力平衡，則

式中：Ac為混凝土截面積；σc為混凝土預(yù)壓應(yīng)力(MPa)；As為鋼筋截面積；σs為鋼筋本身和混凝土一起膨脹而產(chǎn)生的拉應(yīng)力；Es為鋼筋彈性模量(MPa)；ε2為混凝土的限制膨脹率，也即鋼筋伸長率(%)；μ 為配筋率(%)。

由上式可見，σc與 ε2成正比例關(guān)系，而限制膨脹率隨膨脹劑摻量的增加而增加，所以，可以通過調(diào)整膨脹劑的摻量，使混凝土獲得不同的預(yù)壓應(yīng)力。

2.4.2 補(bǔ)償收縮混凝土的特點(diǎn)

(1) 由于限制膨脹的作用，改善了混凝土的應(yīng)力狀態(tài)。

(2) 由于膨脹性晶體的填充作用.使水泥石中的大孔變小，總孔隙率下降，改善了混凝土的孔結(jié)構(gòu)，從而提高了混凝土的抗?jié)B性，使它具有了一般防水混凝土無法相比的抗裂能力。

(3) 混凝土中通過添加 SY-T 高效特種纖維，對(duì)混凝土膨脹產(chǎn)生限制作用，使內(nèi)部微應(yīng)力減少，并改變內(nèi)應(yīng)力分布，可大大減少混凝土裂縫的產(chǎn)生，大幅提高抗?jié)B等級(jí)。

通過摻和適量 SY-T 高效特種纖維抗裂膨脹劑，使混凝土的防滲等級(jí)提高、抗裂性增強(qiáng)，從而降低地下室外墻裂縫的產(chǎn)生，避免外墻混凝土滲水、漏水和開裂。

2.5 混凝土澆搗過程及養(yǎng)護(hù)質(zhì)量控制

在澆筑外墻混凝土前，要按照專項(xiàng)施工方案對(duì)單邊支模的穩(wěn)定性進(jìn)行檢查驗(yàn)收，確保混凝土在澆筑過程中不跑模、不漏漿；并對(duì)混凝土工人進(jìn)行質(zhì)量技術(shù)交底，嚴(yán)禁違規(guī)操作，加強(qiáng)振搗，不得漏振、過振，避免混凝土不密實(shí)，澆筑過程中嚴(yán)控冷縫的產(chǎn)生。在澆筑混凝土?xí)r，首先要求混凝土的和易性要好，坍落度控制在 140 mm～160 mm，每層的澆筑高度按 50 cm～60 cm 控制，并沿墻面循環(huán)澆筑；振動(dòng)棒振搗時(shí)要均勻移動(dòng)，移動(dòng)間距不宜過大。若振動(dòng)棒振搗時(shí)不移動(dòng)，易造成漏振和過振，致使混凝土不密實(shí)或者離析，從而導(dǎo)致混凝土開裂或者漏水。因此要嚴(yán)禁工人違規(guī)操作，把振動(dòng)棒放在一個(gè)地方不移動(dòng)；同時(shí)要杜絕依靠振動(dòng)棒趕推混凝土的推進(jìn)形式來澆筑混凝土。因?yàn)檫@樣易導(dǎo)致混凝土漿骨料不均和分離，產(chǎn)生過振現(xiàn)象。

因外墻單邊支模采用鋁模支撐，鋁模具有散熱快的特點(diǎn)，因此當(dāng)混凝土澆筑完后，養(yǎng)護(hù)控制成為了質(zhì)量控制的重點(diǎn)。為此，為了避免混凝土表面溫度與內(nèi)部溫度的溫差過大，采用延緩拆模時(shí)間—在混凝土澆筑完后 48 h 開始拆模，并在模板拆除前，在鋁模面掛濕麻袋保濕養(yǎng)護(hù)。模板拆除后采用掛薄膜養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間要持續(xù) 14 d 以上。

2.6 調(diào)整外墻混凝土與樓面混凝土施工時(shí)間

為了保證外墻混凝土的密實(shí)度，根據(jù)外墻與樓面交接位鋼筋密、振動(dòng)棒不方便操作的實(shí)際情況，先澆筑外墻至樓面板底標(biāo)高 1 m 位置，并處理好施工縫，做好防水處理；然后支板模和綁扎板面鋼筋，再澆筑混凝土，確保混凝土的澆搗質(zhì)量。

3 結(jié) 語

通過增加水平鋼筋的配筋率、合理控制后澆帶的間距、合理控制混凝土配合比中水泥與粉煤灰的比例、摻和適量纖維抗裂劑、加強(qiáng)混凝土澆搗過程及養(yǎng)護(hù)質(zhì)量控制、調(diào)整外墻混凝土與樓面混凝土施工時(shí)間等控制裂縫的施工技術(shù)的應(yīng)用；尤其是摻和纖維抗裂劑的運(yùn)用，起到了補(bǔ)償收縮混凝土的作用，從而減少外墻混凝土裂縫的產(chǎn)生。整個(gè)地下室外墻施工通過上述施工技術(shù)及施工措施的應(yīng)用，地下室外墻未出現(xiàn)裂縫通縫，細(xì)微裂縫極少。當(dāng)后澆帶封閉完后經(jīng)一個(gè)月的觀察，未發(fā)現(xiàn)外墻有裂縫發(fā)育及滲水點(diǎn)和漏水點(diǎn)的出現(xiàn)，達(dá)到了預(yù)期的目的，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。