超長地下室混凝土結構防裂技術措施分析

周增強

摘 要： 建筑工程是國民經濟增長的重要支柱型產業，為實現經濟社會持續、健康發展，必須對建筑工程地下室施工加以重視。超長地下室混凝土結構防裂技術的應用，可全面提升建筑工程質量。為此，本文結合具體工程案例，對建筑超長地下室混凝土結構防裂施工內容進行了分析與探究。

關鍵詞： 超長地下室；混凝土結構；防裂措施

一、工程案例

某建筑工程地上5層、地下3層，其中地下2、3層為車庫。地下一層為商場、辦公間及設備用房等。本工程結構為鋼筋混凝土框架體系，選取主、次梁樓蓋體系進行各樓層施工。梁、板及柱都為混凝土構件。第一層～5層所有樓板都有開洞。其余樓層洞口分布基本一致，其中與中央共享大廳較近位置從地下一層逐步向上變大，形狀轉換為長方形。該工程屋蓋體系可劃分為13個部分。結構上附近屋面都連接其相鄰樓層，中央上方幾個樓蓋則獨立存在。因工程施工特征，屋蓋為鋼結構的為#1、#3、#8；玻璃為屋蓋#1的屋面；壓型鋼板為屋蓋#3、#8的屋面，其他都選取混凝土梁板結構作為屋蓋，具體如圖1所示。因本工程平面超長，x方向平面尺寸大概為180m，Y方向平面尺寸為170m。與施工規范規定的框架結構體系伸縮縫最大間距相比較大，為此，在結構設計時無需進行伸縮縫設計。

二、混凝土溫差效應及長期收縮的影響

1、溫差效應影響。豎向溫差與水平溫差效應是高層建筑的主要溫差效應類型，而于本工程而言，因其結構高度較低，平面尺寸較大，因此僅需對水平溫差效應進行分析即可。以構件自身條件來講，溫差產生的主要原因包含季節變化、太陽輻射等，具體分為2種，其一構件自身內外表面溫差，也就是一般意義上的局部溫差；其二為構件中面的溫差，是指相應時間段內構件中面溫度和混凝土終凝溫度之間的差值，也就是所說的整體溫差。據大量實踐經驗分析得出，于整體結構而言，局部溫差影響較小，水平溫差效應產生的主要原因為整體溫差。

因該工程具有較大平面尺寸結構形式，順著水平方向大量豎向構件將導致混凝土樓層出現變形問題，進而產生極大約束。如“-”溫差出現于樓層內，由于收縮現象梁板受拉；除此之外，因水平剪力作用，附近豎向構件將產生水平方向剪切變形。

本工程由混凝土主體結構合攏到運營使用環節，因上部結構和地下室之間存在極大溫度變化，因整體溫差較大，地上各層、第一層與地下各層之間極易產生水平變形差異。第一層樓板為地下室頂蓋，因地下室外墻約束，導致第一層和第二層之間水平變形差異極為突出。因地下一層開洞較大，地上溫度必定會對地下一層造成極大影響，致使地下一層溫度基本等同于地上溫度，這樣不利于地下一層、地上第一、二層梁板及第一層柱施工。

2、長期收縮影響。由于水分蒸發在空氣中暴露的混凝土構件極易出現收縮現象。作為一個長期過程，影響混凝土收縮的因素較多，如最終收縮量、材料構成及環境因素等。該工程因截面尺寸、環境等因素，導致地下室底板與其他各層樓板長期收縮量之間存有一定差異。整體來講，因厚度較大，地下室底板無法充分接觸空氣，導致其長期收縮量不大，其他所有樓板則具有較大收縮量。在地下室外墻與混凝土柱約束下，該收縮差異將導致部分樓層，尤其是地下室各層產生受拉現象。混凝土長期收縮效應可同時與結構施工、使用階段的溫差效應一起存在，采取防裂技術措施時應綜合考慮以上兩種效應。

三、超長地下室混凝土結構防裂技術措施

高層建筑混凝土規定，現澆框架結構伸縮縫間距必須控制在55m以下。如選取一定構造及施工措施，降低溫度及混凝土收縮對結構影響，可將伸縮縫最大間距適當放寬。根據施工規范規定，如該工程進行伸縮縫設置，則具有大量永久縫數量，將嚴重影響建筑效果與使用空間，因此，可選取適當措施放寬伸縮縫間距。具體方式如下：

1、后澆帶及膨脹加強帶設置

該工程需保證膨脹加強帶結合后澆帶設置，后澆帶內需進行收縮混凝土澆筑，通過一定膨脹應力對結構合攏后溫差收縮應力進行補償。按照溫度分析結果顯示，在第一層與地下室一層及地下室外墻連接樓板較大應力位置，需將膨脹加強帶設置到X、Y方向。

設置后澆帶可錯開混凝土收縮應變高峰期，并將部分收縮應力釋放出來。施工過程中澆筑后澆帶時間應具有合理性，確保結構合攏溫度適當。與本工程所在地氣溫情況相結合，9.7℃為每年4月、10月的平均溫度，10℃為分析取值。按照該工程施工工期預測，后澆筑封閉時間和混凝土樓板完成時間相隔超過180天，以完成大部分混凝土收縮。為避免施工階段“-”溫差較大，完成澆筑后澆帶作業后，即將步入冬天，外幕墻需封閉。

2、選取保溫隔熱構造

選取雙層玻璃用于結構外立面及屋頂#1，屋頂需選取保溫隔熱措施。同樣保溫隔熱措施也可用于暴露于外面的地下室頂板，且選取雙層樓板。濾水層安設到地下室底板位置，防水內隔墻設置到外墻內，止水帶應設置到施工縫位置。根據施工實際情況，應在20到22℃之間控制室內常年溫度。商場為地下室一層，其室內溫度應與地面上各層溫度一致。

3、合理選擇原材料

建筑結構中補償收縮混凝土的主要功能為結構自防水、減免后澆帶無縫施工及大體積混凝土裂滲控制。于超長地下室混凝土結構防裂分析，可選取補償收縮混凝土技術進行有效處理。膨脹水泥為混凝土膨脹劑與抗裂防水劑的發展基礎，目前應用最多的為硫鋁酸鈣類膨脹劑，要求在混凝土摻加8%到12%的硫鋁酸鈣類膨脹劑，和水泥水化反應形成鈣礬石膨脹結晶，此時將改變混凝土結構特性。具體如下：

第一，鈣礬石體積膨脹，因鋼筋與鄰位約束，將由0.2到0.7mpa預壓應力產生于混凝土結構內，進而將混凝土應力狀態改善，并達到混凝土抗裂性能提升的目的。

第二，因鈣礬石可對毛細孔縫進行充分填充，進而達到混凝土孔結構改善及總孔隙率減少的作用。

選取補償收縮混凝土進行超長鋼筋混凝土結構連續施工，選取補償收縮混凝土在大體積混凝土內進行防裂防滲控制，不僅能夠縮短工期、簡化施工工藝，提高工程施工質量，還具有良好經濟效益。

4、設置鋼筋加強區域

混凝土抗拉強度及變形能力直接對其是否開裂起到決定作用，通常可通過極限拉伸衡量混凝土變形能力。于混凝土極限拉伸能力提升而言，配筋數量是否準確、位置是否正確極為關鍵。要求在外荷載影響下，混凝土構件受力鋼筋全截面最小配筋率必須相關規范規定相符，并在此基礎上適量增加配筋量，以此對混凝土溫度收縮及干縮起到有效控制。要求在0.2%以上控制超長墻體單面水平構造鋼筋配筋率；0.3%以上控制樓板單面鋼筋配筋率；0.25%以上控制帶外采取補償收縮混凝土時的配筋率。具體配筋方式如下：

按照以上溫度、收縮效應分析情況，需將鋼筋加強區域設置到樓板、梁與豎向構件內較大應力位置，以此達到結構抗溫及收縮效應能力提升。樓板加強區域設置到樓板薄弱及較大應力位置，需全截面配置加強配筋。第一，洞口鋼筋加強板帶。第一、二層具體較大洞口，則其附近具有較為顯著應力。順著邊緣方向在洞邊3m范圍內設置鋼筋加強區域，全截面進行加強配筋設置除此之外，在洞口轉角位置，斜方向進行抗裂鋼筋增設。第二，樓板鋼筋加強板帶。因樓板具有較大開洞，將大大消弱局部樓板有效板寬。因此，地下室外墻約束，與地下室外墻相連第一層、地下一層樓板應力較大，此區域增設額外配筋。第三，樓板構造配筋增加。與所有層非削弱樓板區域配筋相比，需進行額外構造全截面配筋率的增加，增加比例為0.1%到0.3%之間。

四、結束語

綜上所述，伴隨我國建筑工程建設規模的進一步擴大，為了確保建筑物的功能需求得到滿足，要求做好地下室施工工作，不僅能夠使建筑物的綜合利用率大幅提高，還能有效提升工程質量。因此，必須在充分結合施工現場具體情況下，做好施工準備工作，規范施工流程，采取行之有效的質量控制措施，只有這樣才能實現建筑工程經濟效益最大化。■

參考文獻

[1] 張鵬.探究超長地下室混凝土結構設計與控制[J]. 城市建筑. 2014（04）

[2] 王武建.淺析深圳歡樂海岸項目超長地下室結構的設計方法與施工措施[J]. 現代物業（上旬刊）. 2012（06）

[3] 高宇程，鄒正.超長地下室結構設計及實例介紹[J]. 中國新技術新產品. 2011（03）

[4] 劉山林.談地下室大體積混凝土工程施工防裂防滲漏技術措施[J]. 工程建設與設計. 2013（10）

[5] 張素娟.關于超長地下室混凝土結構防裂技術的探討[J]. 科技創新與應用. 2012（23）

[6] 韋慶東，耿曉濱，孫俊，郭向勇，徐瑩，張磊.一種新型防裂抗滲復合材料的研究及性能測試[J]. 工程質量. 2016（11）