地下室超長混凝土外墻裂縫分析與控制

關鍵詞: 應力集中、溫度變形、裂縫

超厚、超長地下室外墻（特別是沒有附壁柱且長度較長的墻體）開裂，一直是地下室結構施工過程中經常遇到，且非常難于控制的一種質量缺陷。一般情況下出現的多為貫穿性裂縫，裂縫表現為上寬下窄的垂直裂縫，裂縫間距最小1.5-6米左右。地下室外墻裂縫，一般情況下對整個主體結構受力方面影響不大，但在沒有地下室外防水的情況下，易造成地表水或地下水沿裂縫滲入墻體，腐蝕墻體鋼筋；如處理不當，會影響室內裝飾，增加修補、堵漏等處理費用。

1.1 裂縫形成時間

根據現成的原因不同，裂縫形成時間一般分為拆模前裂縫和拆模后裂縫兩種。

2.2 裂縫的成因:分為兩類內部應力裂縫和外界應力裂縫

2.1 內部變形裂縫:由于溫差變化產生的應力大于混凝土本身的拉應力，而產生的裂縫。具有必然性和可預防性。

2.1.1 地下室外墻一次澆注施工長度過長，造成混凝土構件的收縮變形應力，大于混凝土本身的拉應力，產生裂縫。

2.1.2 結構中的斷面突變而產生的應力集中所產生的構件裂縫（如結構施工中，預留的梁窩部位等）。

2.1.3 結構中的斷面突變部位，構造鋼筋配置過少或過粗（如附壁柱兩側1米范圍內的構造鋼筋等）。

2.1.4 混凝土強度等級過高，造成用灰量過大，對收縮不利。

2.1.5 水化計算不準、現場混凝土降溫及保溫工作不到位，引起混凝土內部溫度過高或內外溫差過大，產生溫度裂縫。

2.1.6 混凝土配合比設計方面，水泥等級或品種選用不當、水灰比過大、膨脹劑摻量選擇不當等。

2.2 外部變形裂縫:由于外部變形產生的應力大于鋼筋混凝土本身的拉應力，而產生的裂縫。具有偶然性和不可預測性。

2.2.1 地下室外墻在樓板施工之前，屬于懸臂結構，直力坡土釘墻等邊坡支護失穩徐變，引起墻體開裂。

2.2.2 地下室外墻在拆模后，由于受到直力坡土釘墻等邊坡支護的約束，沒有足夠的變形余地，造成內外兩側應力釋放不同步，產生墻體開裂。

2.2.3 外界撞擊荷載等因素，造成墻體開裂。

3 裂縫的控制措施(內部應力裂縫的控制)

3.1 處理好構件中‘抗’與‘放’的關系。所謂‘抗’就是處于約束狀態下的結構，沒有足夠的變形余地時，為防止裂縫所采取的有力措施，而所謂‘放’就是結構完全處于自由變形無約束狀態下，有足夠變形余地時所采取的措施。

3.2 盡量避免結構斷面突變帶來的應力集中，如因結構或造型方面原因等而不得已時，應充分考慮采用加強措施。

3.3 積極采用補償收縮混凝土技術： 在常見的混凝土裂縫中，有相當部分都是由于混凝土收縮而造成的。要解決由于收縮而產生的裂縫，可在混凝土中摻用膨脹劑來補償混凝土的收縮。

3.4 重視對于構造鋼筋的配置，特別是墻板等薄壁構件，更應注意構造鋼筋的直徑和數量的選擇。

3.5 對于超厚、超長地下室外墻，盡量考慮采用60天齡期混凝土強度值作為設計值，以減少混凝土單方用灰量，并積極采用各類行之有效的混凝土摻合料。

3.6 混凝土養護：在混凝土裂縫的防治工作中，對新澆混凝土的早期養護工作尤為重要。以保證混凝土在早期盡可能少產生收縮。主要是控制好構件的濕潤養護，對于超厚、超長地下室外墻，有條件時宜采用流水或噴水保濕養護，養護時間不少于14天。

3.7 混凝土的降溫、保溫工作：對于超厚、超長地下室外墻，施工時應充分考慮水泥水化熱問題。澆搗成型后，應采取必要的降溫保溫措施，表面覆蓋塑料薄膜、濕麻袋等進行養護，以防止由于混凝土內外溫差過大而引起的溫度裂縫。

3.8 盡早安排地下室肥槽回填，對減少地下室結構外墻混凝土裂縫有利。

3.9 夏季應注意混凝土的澆搗溫度，采用低溫入模、低溫養護，必要時攪拌用水可采用冰塊或冰屑降低混凝土的入模溫度。

4 施工實例

4.1 工程概況

本工程基坑面積17600m2，地下室東西向長112米、南北向長110米，基坑周長526米，基坑邊坡支護為直立坡復合土釘墻。地下室外墻厚度500mm，混凝土強度等級C30，抗滲等級P10。按照大體積混凝土的技術條件推算，夏季入模溫度按30℃考慮，大氣最高溫度按35℃考慮，最高溫升10℃，混凝土最高溫度達到41-45℃；按拆除模板后無覆蓋，夜間最低溫度按22℃考慮，混凝土內外溫差在19℃-23℃，易造成外墻混凝土表面裂縫；同時本工程邊坡支護為直立坡土釘墻，隨時存在邊坡支護的蠕變形。

4.2 施工技術措施

4.2.1 設置后澆加強帶：每層地下室外墻設置后澆帶13條，每次澆筑控制長度不大于40m，在間隔40m左右部位設置墻體施工后澆加強帶（寬度600mm），后澆加強帶內側（靠基坑一側）設置墻體加強筋φ6＠150，與墻體水平筋間隔布置，兩側錨固長度40d；后澆加強帶在頂板混凝土澆筑時同時澆筑。結構預留后澆帶按設計要求留設，澆筑時間按設計要求。

4.2.2 梁窩處理：為保證水平結構梁在地下室外墻部位接茬美觀，同時避免“梁窩”部位，由于截面突變形成應力集中點，產生裂縫；在梁窩底部內側（靠基坑一側）增加φ6＠100鋼筋網片，高度為梁底以下1000mm，寬度為梁中心線左右各750mm；同時，在梁窩底部左右各增加45°斜向加強筋2Φ12，兩側錨固長度40d，抵抗應力變形裂縫。

4.2.3 養護

1）模板拆除后，應及時覆蓋塑料布進行保溫、保濕，避免溫度、水分散失過快，由于溫差大而產生溫度變形裂縫。

2）塑料布覆蓋完畢后，及時在地下室外墻頂部布設塑料管（塑料管底部鉆孔φ2＠200-300）。塑料管與基坑邊水箱相連，水箱處設閥門，利用基坑降水進行噴淋養護，至少養護7-14天。

3）如出現溫差較大現象，可在塑料布外再覆蓋麻袋片，灑水降溫。

4.2.4 混凝土初凝時間控制在6-8小時，終凝時間控制在10-12小時。墻體模板拆除時間宜控制在澆筑完畢后不少于18小時，并盡量延遲拆模時間，避免混凝土未達到強度前拆模過早，且邊坡支護蠕變形造成墻體裂縫。

5 結束語

本工程地下室外墻累計總長度約1450米，單層墻體最大高度6.2米，墻體厚度0.4米，采用頂部麻袋片覆蓋、噴淋養護，澆筑完成后基本未發現裂縫。只要采用的措施得當，較小的投入，減少質量缺陷，降低后期技術處理投入費用。

如果混凝土內摻入鋼纖維、復合纖維等抵抗混凝土內部應力，進一步減少表觀裂縫，這方面還需不斷總結經驗，為控制地下室超長外墻控制裂縫積累數據。