填海區(qū)地下室結(jié)構(gòu)裂縫控制技術(shù)研究

范立雄

摘? ? 要：在國(guó)內(nèi)超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)的地下室普遍存在大面積開(kāi)裂的情況下，本文通過(guò)工程實(shí)例，采取4項(xiàng)措施對(duì)抑制填海區(qū)地下室結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生取得了有效的控制效果，順利完成海灣中心一期工程的地下室結(jié)構(gòu)施工，對(duì)如何控制地下室混凝土結(jié)構(gòu)裂縫這一施工難題起到有效的借鑒作用，取得了良好的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保和社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞：地下室結(jié)構(gòu);裂縫控制;跳倉(cāng)法;膨脹劑;混凝土養(yǎng)護(hù)

1? 工程概況

本工程地處汕頭市華僑試驗(yàn)區(qū)東海岸新城新津片區(qū)，位于建設(shè)中的緯六路和經(jīng)三路交叉口的西側(cè)，包括6棟31層塔樓、一層地下室及1、2層附屬臨街商業(yè)，總建筑面積112755.79m2，建筑高度94.7m，地下一層，地上31層。工程結(jié)構(gòu)形式為框架-剪力墻，基礎(chǔ)形式為旋挖灌注樁基礎(chǔ)，地下室建筑面積21284.48m2，地下室全長(zhǎng)166.6m，寬度128.3m，塔樓部位地下室層高為3.75m，非塔樓部位地下室層3.7m。

目前地下室施工普遍采取后澆帶法來(lái)釋放混凝土在凝固階段的收縮應(yīng)力，但是，后澆帶的設(shè)置增加了施工縫的數(shù)量，并影響模板的周轉(zhuǎn)及工程進(jìn)度，同時(shí)二次澆注難度較大，施工質(zhì)量難以保證。本項(xiàng)目基于我國(guó)著名裂縫控制專(zhuān)家王鐵夢(mèng)教授提出的跳倉(cāng)法，采用“抗放兼施，以抗為主，先放后抗”的原則進(jìn)行地下室結(jié)構(gòu)施工，對(duì)如何控制地下室混凝土結(jié)構(gòu)裂縫這一施工難題進(jìn)行技術(shù)研究。

2? 施工過(guò)程

2.1? 施工控制要因確認(rèn)

項(xiàng)目部自圖紙會(huì)審初期就邀請(qǐng)了廣東省建筑協(xié)會(huì)質(zhì)量技術(shù)管理專(zhuān)家、設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位、公司其他項(xiàng)目的技術(shù)管理人員及有經(jīng)驗(yàn)的施工班組等26人，通過(guò)分析以往地下室結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的因素及主要部位，并利用排列圖對(duì)收集到的信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

由排列圖可以看出：混凝土養(yǎng)護(hù)的及時(shí)性、混凝土外加膨脹劑的運(yùn)用、配筋間距的合理配置、后澆帶劃分面積過(guò)大、后澆帶部位易開(kāi)裂等因素是影響地下室結(jié)構(gòu)裂縫的關(guān)鍵控制點(diǎn)。

針對(duì)上述分析，項(xiàng)目部邀請(qǐng)了廣東省建筑協(xié)會(huì)質(zhì)量技術(shù)管理專(zhuān)家、設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位、公司其他項(xiàng)目的技術(shù)管理人員進(jìn)行深入探討。專(zhuān)家及相關(guān)單位的技術(shù)管理人員一致認(rèn)為從單一方面進(jìn)行管控，預(yù)防地下室結(jié)構(gòu)開(kāi)裂往往達(dá)不到理想的效果，只有通過(guò)多方面綜合控制才能取得更好的控制效果。針對(duì)此要求，項(xiàng)目部對(duì)填海地區(qū)的相似工程進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，并結(jié)合專(zhuān)家的指導(dǎo)性建議，找出了以下四個(gè)問(wèn)題，并采取了相應(yīng)的措施。

2.2? 遇到問(wèn)題

2.2.1? 情況一：地下室外墻較長(zhǎng)易開(kāi)裂

地下室外墻按后澆帶進(jìn)行劃分，后澆帶設(shè)置間距較大，外墻長(zhǎng)度較長(zhǎng)，容易產(chǎn)生混凝土收縮裂縫。

2.2.2? 情況二：招標(biāo)圖紙未使用混凝土外加膨脹劑

混凝土開(kāi)裂的主要成因是干縮和溫度收縮導(dǎo)致的，膨脹劑加入砼中，拌水后生成大量膨脹結(jié)晶水化物，能有效補(bǔ)償收縮應(yīng)變，進(jìn)而減少裂縫的產(chǎn)生，但是本工程招標(biāo)圖紙上未注明地下室結(jié)構(gòu)摻加膨脹劑，且如何控制膨脹劑的摻量，以起到最佳的結(jié)構(gòu)自防水效果。

2.2.3? 情況三：后澆帶部位裂縫多

對(duì)部分工程進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，發(fā)現(xiàn)后澆帶部位存在嚴(yán)重的滲漏風(fēng)險(xiǎn)，且本工程工期較緊，后澆帶的設(shè)置不利于節(jié)約工期。

2.2.4? 情況四：傳統(tǒng)混凝土養(yǎng)護(hù)習(xí)慣存在明顯的缺陷

近年來(lái)，隨著高強(qiáng)混凝土及高性能混凝土的推廣應(yīng)用，混凝土早期的溫度變形和自收縮變形明顯增強(qiáng)，依據(jù)GB50204-2002《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》，在澆筑完畢后的12h以?xún)?nèi)對(duì)混凝土加以覆蓋并保濕養(yǎng)護(hù)的傳統(tǒng)養(yǎng)護(hù)習(xí)慣做法已存在明顯的缺陷。

2.3? 解決辦法

2.3.1? 解決一：合理布置外墻配筋、增設(shè)暗梁、暗柱

地下室外墻等立面結(jié)構(gòu)，受外界溫度、濕度影響較大，容易發(fā)生豎向裂縫，通過(guò)查閱文獻(xiàn)及實(shí)體調(diào)研發(fā)現(xiàn)控制水平鋼筋的配筋率在0.4%～0.6%，采用小直徑（[Φ]10～16）mm，間距為100mm～120mm，并加暗柱、暗梁等措施能有效避免應(yīng)力集中，加大外墻抗剪能力，進(jìn)而控制裂縫的產(chǎn)生。

2.3.2? 解決二：混凝土中摻入8%的高性能膨脹抗裂劑

基于中國(guó)工程院院士吳中偉教授提出的關(guān)于補(bǔ)償收縮混凝土的基本理論和觀點(diǎn)，當(dāng)滿足

[ε2-St+Sd-CT≤Sk]

就能達(dá)到控制裂縫的目的，國(guó)內(nèi)眾多項(xiàng)目采用SY-G配置補(bǔ)償收縮混凝土的聯(lián)合補(bǔ)償模式，有效控制地下室鋼筋混凝結(jié)構(gòu)裂縫。

式中：

[ε2]——限制膨脹率;

[Sd]——干縮率;

[St]——收縮率（隨溫度而變化，當(dāng)降溫為10℃時(shí)[St]約為1[×][10-4]）;

[CT]——受拉徐變;

[Sk]——極限延伸率（根據(jù)混凝土配筋的不同是可變動(dòng)的，一般情況下[Sk=（2～3）][×][10-4]）;

結(jié)合汕頭地區(qū)天氣通過(guò)計(jì)算，當(dāng)SY-G型高性能膨脹抗裂劑摻量占混凝土膠凝材料的8%時(shí)，補(bǔ)償收縮混凝土最終收縮變形小于極限延伸率，滿足控制裂縫的目的。

2.3.3? 解決三：取消后澆帶，采用跳倉(cāng)法施工

通過(guò)對(duì)已建工程后澆帶施工質(zhì)量進(jìn)行實(shí)體調(diào)研，后澆帶施工質(zhì)量的主要缺陷是：后澆帶裂縫，其頻率高達(dá)73.3%，為主要因素。

為了解決后澆帶部位存在嚴(yán)重的滲漏風(fēng)險(xiǎn)，且本工程工期緊等問(wèn)題，根據(jù)專(zhuān)家和有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)管理人員探討，決定取消設(shè)置后澆帶，采取跳倉(cāng)法施工。

①“跳倉(cāng)法”原理及優(yōu)點(diǎn)。“跳倉(cāng)法”施工原理是運(yùn)用“抗放兼施，先放后抗”的原則進(jìn)行施工。通過(guò)合理設(shè)置跳倉(cāng)間距，將大面積混凝土地下室分為多個(gè)倉(cāng)位，倉(cāng)與倉(cāng)之間封閉時(shí)間為7～10天。先行施工的倉(cāng)位混凝土在7～10天時(shí)間內(nèi)釋放了較多的溫度熱應(yīng)力，即所謂“先放”。7～10天混凝土強(qiáng)度可以達(dá)到28天強(qiáng)度的70%左右，此時(shí)封閉倉(cāng)位，利用混凝土本身的強(qiáng)度來(lái)抵抗溫度應(yīng)力，即所謂“后抗”，在很大程度上減少施工期間的溫度收縮應(yīng)力，進(jìn)而達(dá)到控制混凝土裂縫的目的。