超長混凝土結構裂縫控制措施

蔣書德

（中鐵十二局集團建筑安裝工程有限公司　西成客專（陜西段）站房項目部　陜西省　漢中市　723400）

超長混凝土結構裂縫控制措施

蔣書德

（中鐵十二局集團建筑安裝工程有限公司西成客專（陜西段）站房項目部陜西省漢中市723400）

以濟南站南貨場職工建設項目工程為例，考慮地下車庫超長結構施工中的裂縫對結構的不利影響，對各個施工工序展開有效合理的過程控制，防止有害裂縫的產生。

地下工程；超長結構；荷載分析

超長混凝土結構指結構單元長度超過了混凝土結構設計規(guī)范所規(guī)定的鋼筋混凝土結構伸縮縫最大間距的結構。但隨著現(xiàn)代建筑的不斷發(fā)展以及對建筑物使用功能的超高要求，根據(jù)各個建筑物的具體要求及建筑物的使用功能要求，某些工程中不允許采用伸縮縫等永久性縫，從而導致超長混凝土結構的產生。如何避免超長混凝土結構有害裂縫的產生，本文從荷載控制方面進行了現(xiàn)場實際施工的過程控制與研究。

1　工程概況

濟南站南貨場職工住宅建設項目（經緯嘉園）二區(qū)車庫長364.8m，寬100.5m，地下一層，結構受力形式為無梁樓板，獨立基礎加框架柱，柱距8.4m。車庫四周及車庫中有6棟住宅樓環(huán)繞，車庫使用時間長，且濟南地區(qū)地下水位高，地下車庫一旦產生裂縫，會極易滲水，會對建筑物的使用功能造成嚴重影響。同時樓座與車庫穿插交雜，施工難度大，如何減少混凝泥土結構裂縫的產生至關重要?；炷两Y構的裂縫根據(jù)成因可分為兩大類：荷載引起的裂縫及變形引起的裂縫。本文主要從荷載方面控制裂縫的產生做一些闡述。

2　施工中可能引起裂縫的荷載因素

考慮按整體及局部施工中可能存在荷載過大從而引起裂縫的產生，分別通過精確的受力分析，得到有效的最大控制荷載，從而有效的指導實際施工，避免問題的出現(xiàn)，主要從以下幾個方面控制：

（1）基礎施工中可能存在地基承載力不均勻問題，造成基礎不均勻沉降，從而引起沉降裂縫。

（2）車庫頂板回填土施工（車庫未停降水），有活荷載（施工機械，運土車），靜荷載（已回填好的土荷載，回填標高至室外設計標高），上部荷載大會對結構產生影響。

（3）頂板回填土施工完成，停降水后，地下水位上升至穩(wěn)定標高，由于整個地下車庫面積很大且地下水位較高，會產生極大的浮力，要確保整個車庫結構不會浮力而造成結構破壞。

（4）因車庫與樓座交叉錯雜，施工塔吊位于車庫內，待樓座主體施工完畢，車庫頂板要上吊車進行塔吊拆除工作，要避免因荷載過大產生結構破壞。

（5）車庫基礎及車庫頂板后澆帶的施工，后澆帶的設置就是為了消除混凝土結構的收縮應力，控制混凝土裂縫，但同時后澆帶也留下了混凝土施工縫，處理不好，很可能成為滲漏的源頭。

3　荷載控制措施及受力分析

車庫各個工序施工前，根據(jù)照設計圖紙及相關規(guī)范，編制具體、切實、可操作性的施工技術交底或方案，而后要嚴格按照上述交底施工。從地基開挖到頂板回填土施工完成，每個階段都有其側重點，下面就各個階段做一個系統(tǒng)的闡述。

3.1基礎施工

基礎施工的第一步是土方開挖，因為濟南地區(qū)水位較高，根據(jù)現(xiàn)場實測水位標高（相對標高-6.0～6.5m），而車庫基礎墊層相對標高為-7.2m，故采用井點降水的方式，將地下水位降到-7.7m左右，以利于土方開挖，采用機械開挖方式，為避免破壞基底土，在基底標高以上20cm預留一層由人工挖掘修整至設計標高，要求坑底凹凸不超過2cm。

將土方人工開挖至墊層設計標高后，放出各獨立基礎的邊線，進行地下釬探，按釬探點間距不大于1500mm布置釬探點，確保各個獨立基礎下釬探到位，如發(fā)現(xiàn)異常地質情況，及早處理。確保整個地下車庫地基承載力受力均勻，整個地下車庫形成一個整體，否則受力不均勻會造成沉降，使結構很多部位產生集中應力，當應力大于混凝土抗拉強度時，就會產生裂縫。

3.2車庫頂板回填土施工荷載控制措施及荷載受力分析

當整個車庫主體結構施工完畢，在混凝土達到設計強度后，立即組織車庫頂板上回填土施工?；靥钔磷鳂I(yè)采用兩種施工機械：①運輸土方的小型運輸車輛，運輸車輛及載土后自重控制在8t范圍以內；②用于平整土的鏟車，自重9t?；靥钔磷鳂I(yè)先從車庫邊緣開始，用運輸車輛將土運至車庫邊緣，再配合以鏟車，在頂板上先鋪設一道60cm厚的土層，而后方可上運輸車輛。如此施工：①保護車庫頂板防水；②有60cm厚土層可以將上部荷載均勻分散至主體結構。

從車庫頂板（標高-1.95m）至室外標高（-0.45m）需回填土1.5m高，按最不利情況考慮進行受力分析，靜荷載（土）按1.5m厚考慮，取頂板最小配筋率作為受力計算模型。車庫頂板厚400mm，混凝土強度等級為C35，最小配筋為上部縱向16@200，橫向18@200；下部縱向18@120，橫向20@120；運輸車輛及鏟車全部按均布荷載考慮，（取1m范圍長）受力簡圖如圖1。

q1=（8000+9000）×10×0.001/8.4×8.4×1m=2.4kN/m

q2=13.5kN/m3×1.5m×1m=20.25kN/m

q3=24kN/m3×0.4m×1m=9.6kN/m

最大彎矩值為：

M=系數(shù)×ql（2系數(shù)查施工手冊51頁）

M大=0.025×（2.4+20.25+9.6）×8.42=56.89kN·m（2跨中彎矩最大）

車庫頂板受彎承載力計算：

圖1　受力簡圖

故承載力滿足要求，不會對結構造成破壞。

3.3基坑停降水后，整個車庫抗浮力計算

按車庫頂板回填土施工完畢后停降水，在基坑四周設置8眼觀測井，從停水之日起每天上午6點，下午6點測地下水位標高，直至地下水位穩(wěn)定為止，根據(jù)觀測井穩(wěn)定水位后測的水位標高為-6.5～6.0m不等。可以將整個車庫作為一個剛性整體，根據(jù)水位標高計算其受到的浮力，判定是否會造成結構破壞。

浮力計算：F浮力=P液gV排

F浮力=1000kg/m3×9.8m/s2×11453m2×1.2=264047.3kN

浮力產生的單位壓強為：

P=F/m2=264047.3kN÷22453m2=11.76kN/m2

抗力計算：土荷載加上結構自重

F抗力=F土+F自重=13.5kN/m3×1.5m+25kN/m3×0.7m=37.75kN/m2

F抗力>F浮力

故滿足要求，不會對結構造成破壞。

3.4車庫頂板局部荷載作用及控制措施

施工塔吊布置在地下車庫部位，塔吊拆卸需用汽車吊配合，為防止車庫因吊車起吊時最大支點力作用在車庫頂板發(fā)生結構破壞，對車庫采用加固方案。塔吊拆卸采用25噸級汽車吊，吊車自重30T，最大起重物件的重量為7T。

（1）汽車吊起吊示意圖如圖2。

圖2　汽車吊起吊示意圖

（2）汽車吊平面位置示意圖及吊車支撐點位置圖見圖3。

汽車吊最大支撐點反力計算：

起吊物支點反力：（70×9.8）/（5.6×2）=61.25kN

（3）車庫加固方案

吊車為了更安全的在車庫上作業(yè)，對車庫頂板做一些加固措施極為重要，車庫頂板承受力按照每平米2T考慮，則每一支撐點受力面積為13.625/2=6.813m2。吊車四腳受力面均采用雙向枕木進行鋪墊，枕木長度為2m，車庫頂填土為1.5m，填土應力擴散按1：1擴散考慮則受力面積為：（2+1.5）×（2+1.5）=12.25m2，因12.25＞6.813。所以枕木采用2m能滿足要求，枕木面積為2m× 2m，枕木上墊1m×1m鋼板（20mm厚）作為支腳。枕木加固平面見圖4。

圖3　汽車吊平面位置示意圖

圖4　

車庫頂板底采用碗扣式腳手架進行加固，腳手架立桿間距為0.6m，水平桿步距1.2m，立桿頂部采用頂托和方木支承，加固范圍見上圖陰影部位，加固面積為3m×3m，使吊車支點在加固面積中間部位。

3.5后澆帶施工控制措施

后澆帶按設計圖紙位置留設，在先澆筑的混凝土截面中部設置“U”型止水鋼板，止水鋼板的“開口”朝迎水面，止水鋼板采用短鋼筋頭與結構鋼筋焊接固定。止水鋼板上下（或內外）到現(xiàn)澆結構上下表面采用2.5目專用焊接鋼絲網封堵，鋼絲網采用鋼筋與結構鋼筋焊接而形成的骨架來輔助固定。固定止水鋼板和鋼絲網的骨架鐵件均不得伸出結構鋼筋外表而進入結構鋼筋保護層，以防形成滲水通道。固定骨架必須具備足夠的整體剛度，確保先澆混凝土不沖破鋼絲網，減少后澆帶的變形和位移。

本工程后澆帶在地下室頂板混凝土澆筑42d后可以全部封閉。由于結構由后澆帶連成整體，因此后澆帶的施工質量與結構質量休戚相關。首先必須清理出雜物，底板后澆帶必須排空積水，然后祛除鋼筋表面的水泥薄膜和后澆帶兩側的松動石子，采用鋼絲刷對接縫面認真清理，用鏨子鑿去表面砂漿層，使其完全露出新鮮混凝土。如果有鋼筋變形現(xiàn)象，必須修整到位，如果有先澆混凝土跑模或滿溢、流淌至后澆帶的現(xiàn)象，必須鑿除干凈。清理、修整工作完畢后，用水沖洗干凈，并排除積水，澆筑前，用水充分濕潤新老混凝土接合面，然后圖抹一層滲透結晶。各后澆帶連接點橫截面放上止水鋼板，以防在相鄰區(qū)域交界處產生新的施工縫，防止?jié)B水。

4　結語

混凝土結構裂縫是施工領域常見的工程質量通病，而對于超長結構來說有害裂縫對結構自身的危害更大，隨著建筑業(yè)的不斷發(fā)展，城市化的不斷進展，必然會有更多的超長結構出現(xiàn)。如何有效地避免有害裂縫的出現(xiàn)，增長建筑物的使用壽命，減少后期維修費用，有必要在結構施工階段做好控制。通過一系列的有效合理的施工控制荷載措施，結合良好的施工組織，達到結構的完整性，以利于后期使用。

[1]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[2]《建筑施工手冊》[M].中國建筑工業(yè)出版社，2003.

TU755

A

1673-0038（2015）21-0048-03

2015-5-2

蔣書德（1988-），男，江西上饒人，助理工程師，本科，研究方向為建筑施工。