地下室頂板裂縫的形成原因與處理方法

臧巖

（秦皇島市北戴河區(qū)建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站，河北 秦皇島 066000）

1 地下室頂板裂縫的成因

1.1 結(jié)構(gòu)方案的選擇有誤

大面積地下室的頂板多采用粱板結(jié)構(gòu)和平板結(jié)構(gòu)。20世紀(jì)8O年代后，無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土平板結(jié)構(gòu)得到了較廣泛的應(yīng)用，且許多預(yù)應(yīng)力設(shè)計單位為自身利益也極力推薦采用此種方案，因此許多設(shè)計人員產(chǎn)生了采用平板結(jié)構(gòu)可以降低工程造價的錯誤認(rèn)識。實際上，目前平板結(jié)構(gòu)較多的原因在于隱含了平板結(jié)構(gòu)能降低層高這一有利條件。由于層高降低帶來了空間的節(jié)省，降低了工程的造價。在相同層高條件下，預(yù)應(yīng)力平板結(jié)構(gòu)并不比梁板結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)。

1.2 采取的裂縫控制措施未起到既定作用

現(xiàn)在超長混凝土的裂縫控制越來越得到重視。施工單位采取了減少裂縫的措施(例如設(shè)置后澆帶或膨脹加強(qiáng)帶)，但實際施工中，多數(shù)工程由于現(xiàn)場質(zhì)量管理不夠細(xì)致，導(dǎo)致所采取的裂縫控制措施未達(dá)到既定作用 (例如后澆帶未達(dá)到規(guī)定時間就進(jìn)行封閉，所用膨脹混凝土性能不穩(wěn)定等)。設(shè)計及施工脫節(jié)也是原因之一，設(shè)計單位在設(shè)計時一般要求采用低收縮混凝土，但對收縮限值并未給出規(guī)定，施工單位選用混凝上有很大靈活性，無法保證體現(xiàn)設(shè)計意圖。因此，設(shè)計單位應(yīng)明確給出對混凝土的要求，規(guī)定最大收縮量，設(shè)計與施工相互配合提高混凝土的抗裂能力。

1.3 設(shè)計方案變更

高層建筑大面積地下室的設(shè)計過程中，有時會出現(xiàn)在地下室區(qū)域增加多道剪力墻的設(shè)計變更。對這種超長、超寬的預(yù)應(yīng)力混凝土頂板，在有很多抗側(cè)剛度較大的剪力墻結(jié)構(gòu)的情況下，會限制混凝土收縮與溫差引起的應(yīng)力釋放，引起頂板開裂。若只按原設(shè)計采取裂縫控制措施而忽略剪力墻引起的混凝土收縮及溫差產(chǎn)生的拉應(yīng)力，未增加有效的結(jié)構(gòu)與旋工措施，是大面積地下室結(jié)構(gòu)頂板出現(xiàn)裂縫的一個重要原因。

1.4 預(yù)應(yīng)力筋張拉引起施工裂縫

大面積地下室頂板上多有覆土，有的達(dá)數(shù)米厚有的由于綠化要求還有假山等，防滲要求高，預(yù)應(yīng)力混凝土平扳按不出現(xiàn)裂縫原進(jìn)行設(shè)計。預(yù)應(yīng)力筋的數(shù)量是根據(jù)抵消頂板承受的所有荷載確定的。頂板旌加預(yù)應(yīng)力時，覆土荷載一股都不計入施加預(yù)應(yīng)力，故地下室頂板上覆土及消防車道引起的后期恒載與活載遠(yuǎn)大于結(jié)構(gòu)自重(以板厚300mm、覆土厚1m計算，僅覆土引起的后期恒載與結(jié)構(gòu)自重的荷載之比就達(dá)2.4)。預(yù)應(yīng)力筋張拉時，若板面分布鋼筋數(shù)量較少，易產(chǎn)生較大反拱，板面容易開裂，因此施加預(yù)應(yīng)力時應(yīng)考慮按頂板逐漸承受的荷載進(jìn)行，分?jǐn)?shù)次進(jìn)行張拉或增加板面非預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量。

1.5 非預(yù)應(yīng)力筋的數(shù)量及布置

現(xiàn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范規(guī)定在溫差、收縮應(yīng)力較大的現(xiàn)澆板區(qū)域內(nèi)，鋼筋間距宜取為150～200mm，并應(yīng)在板的未配筋表面布置溫度收縮鋼筋。板的上下表面沿縱、橫兩個方向的配筋率均不宜小于0.1%。根據(jù)承載力的要求，現(xiàn)行規(guī)范對框架梁、次梁、板負(fù)筋的截斷位置及截斷數(shù)量作出了規(guī)定，但這并不適用于超長混凝土結(jié)構(gòu)。由于板面鋼筋的截斷造成剛度的突變，在溫差收縮作用下截斷處易產(chǎn)生裂縫。建議在超長混凝土結(jié)構(gòu)中，將原有鋼筋貫通布置，或另行設(shè)置構(gòu)造鋼筋網(wǎng)，并與原有鋼筋按受拉鋼筋的要求搭接或在周邊構(gòu)件中錨固。

2 地下室頂板裂縫的處理方法

2.1 對于大型地下室頂板出現(xiàn)的裂縫，應(yīng)根據(jù)其對結(jié)構(gòu)的有害程度進(jìn)行處理。裂縫寬度不大于0.3mm的非貫穿裂縫對結(jié)構(gòu)承載力及持久強(qiáng)度無有害影響，此類裂縫可不做處理；寬度大于0.3mm的非貫穿裂縫會引起鋼筋銹蝕，影響結(jié)構(gòu)持久承載力，故應(yīng)采用環(huán)氧膠泥進(jìn)行封閉；貫穿性漏水裂縫會引起鋼筋銹蝕，影響使用功能，應(yīng)采用水溶性聚氨酯進(jìn)行化學(xué)灌漿；貫穿性非滲漏裂縫，應(yīng)采用環(huán)氧樹脂灌漿補(bǔ)強(qiáng)。

2.2 對于采用平板結(jié)構(gòu)的地下室頂板，一般采用等代框架進(jìn)行結(jié)構(gòu)的彈性分析，并以此作為承載力計算及抗裂驗算的依據(jù)。等代框架用于承載力計算對不允許開裂的結(jié)構(gòu)是可行的，用于抗裂分析在某些部位則可能偏于不安全。對于裂縫已出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)，內(nèi)力將會出現(xiàn)重分布。無論是預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的次彎矩還是內(nèi)力重分布都將引起平板跨中彎矩的增加。僅按彈性分析得到的跨中彎矩進(jìn)行驗算相應(yīng)的承載力將偏向不安全。建議跨中的設(shè)計彎矩不宜小于按簡支梁計算相應(yīng)彎矩的一半。對于按彈性計算結(jié)果配筋(不富余)并已開裂的結(jié)構(gòu)，建議進(jìn)行承載力校核，若不滿足承載力要求，可在原混凝土頂板上覆蓋一層新的混凝土并加強(qiáng)構(gòu)造鋼筋配筋，這樣既可提高結(jié)構(gòu)抗裂能力，又可提高結(jié)構(gòu)承載力。

3 地下室結(jié)構(gòu)頂板裂縫處理工程實例

某安置房工程，分為東西兩地塊，建筑層數(shù)13-14層，地下1層為車庫，共設(shè)計有16棟住宅樓(個別樓帶有裙房)、一所9班幼兒園、一座清潔樓，建筑高度42.1-43米，建筑總面積235428.90平米，地上建筑面積184699.93平米，地下建筑面積50728.97平米，其中東地塊地下室建筑面積為26981.92平米。

該工程東地塊地下室頂板局部出現(xiàn)裂縫，經(jīng)專家現(xiàn)場專題論證分析本工程現(xiàn)場裂縫分為兩大區(qū)域：

（1）汽車坡道周邊：裂縫和結(jié)構(gòu)構(gòu)造有關(guān)。水平和坡道支撐猶如橋梁，本應(yīng)為鉸支連接，現(xiàn)在剛性連接。

（2）地下室中部幼兒園周邊：裂縫產(chǎn)生的主要原因是溫度和應(yīng)力綜合作用，不是結(jié)構(gòu)性裂縫，對安全構(gòu)造功能不會重大有影響，以后產(chǎn)生的裂縫不是很重要。

（3）修補(bǔ)方法：對局部裂縫進(jìn)行碳纖維和鋼筋混凝土補(bǔ)強(qiáng)，同時進(jìn)行板面抗?jié)B處理。

混凝土板表面采用高一級標(biāo)號混凝土內(nèi)配10@125雙向鋼筋，拉接長度不少于1/4跨。混凝土板底采用碳纖維布雙向補(bǔ)強(qiáng)加固。碳纖維布加固結(jié)構(gòu)技術(shù)是一種新型的結(jié)構(gòu)加固技術(shù)，它是利用樹脂類粘結(jié)材料將碳纖維布粘貼于混凝土表面，以達(dá)到對結(jié)構(gòu)及構(gòu)件加固補(bǔ)強(qiáng)的目的。它的工藝流程為：基底處理→涂底膠→找平→粘貼→保護(hù)。裂縫修補(bǔ)加固工程在施工前必須選擇合適的粘結(jié)劑，認(rèn)真查看材料的質(zhì)保書及使用說明，掌握材料的各有關(guān)參數(shù)，以確保它有足夠的強(qiáng)度，能保證碳纖維絲共同工作，同時又確保碳纖維布與結(jié)構(gòu)共同工作；在施工過程中，參照使用說明，每道膠都必須處理好，應(yīng)盡可能讓膠充分地滲入到碳纖維絲之間(細(xì)部空鼓處，可用針筒注射膠)，確保相互共同工作。

對于大型地下室頂板出現(xiàn)的裂縫，應(yīng)根據(jù)其對結(jié)構(gòu)的有害程度進(jìn)行處理。裂縫寬度不大于0.3mm的非貫穿裂縫對結(jié)構(gòu)承載力及持久強(qiáng)度無有害影響，此類裂縫可不做處理，寬度大干0.3mm的非貫穿裂縫會引起鋼筋銹蝕，影響結(jié)構(gòu)持久承載力，故應(yīng)采用環(huán)氧膠泥進(jìn)行封閉；貫穿性漏水裂縫會引起鋼筋銹蝕，影響使用功能，應(yīng)采用水溶性聚氯酯進(jìn)行化學(xué)灌漿；貫穿性非滲漏裂縫，應(yīng)采用環(huán)氧樹脂灌漿補(bǔ)強(qiáng)。

結(jié)束語

地下室混凝土頂板裂縫的發(fā)生較為普遍。裂縫發(fā)生的原因很多，裂縫控制不能僅考慮某一環(huán)節(jié)，應(yīng)從結(jié)構(gòu)設(shè)計、構(gòu)造優(yōu)化、原材料優(yōu)選、混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計、施工過程控制等多方面采取措施，進(jìn)行綜合控制。只要措施采取得當(dāng)并嚴(yán)格執(zhí)行，裂縫控制就能取得較好的效果。

[1]陳昌明，劉志平.建筑事故防范與處理實用全書(上、下冊)[M].北京：中國建材工業(yè)出版社，1998.

[2]王鐵夢.工程結(jié)構(gòu)裂縫控制[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1997.