超長地下室混凝土結構的開裂控制

陳承良 （宿遷金科房地產開發有限公司，江蘇 泗陽 223700）

0 前言

目前，結構規模超大的工程比比皆是，因混凝土結構收縮控制不力引起的質量問題，直接或間接影響了建筑物部分使用性能，因此按《混凝土結構設計規范》出圖的設計文件，施工階段按照《混凝土結構工程施工質量驗收規范》標準進行反向制定施工質量控制標準，基本能解決混凝土結構因超長方面因素帶來的不利影響，讓地下室全面達到竣工驗收標準，也滿足后期使用階段的各種結構和建筑功能。

1 工程概況

南京某軟件科研基地工程，位于南京市雨花經濟開發區，地下二層車庫，工程結構安全等級為二級，主體結構正常使用、維護條件下使用50年，設計標高±0.000相當于絕對標高12.20m,基礎墊層為100厚C15素混凝土，結構用混凝度均采用預拌混凝土，地下室內負二層柱混凝土強度等級C40，其余均為C35，底板、外墻及水池防水混凝土抗滲等級為P8，基礎頂板抗滲為P6。標高在-9.50m處的底板厚600，標高-10.40m處底板厚650，外墻厚350,。一期工程平面布置如圖所示。

地下室外墻周長約610m，最長單邊長度約為240m，工程處于長江漫灘地帶，地下水豐富，常年地下水位高，粉砂土。

2 設計上的處理

分塊施工、無縫連接設計的思路是“抗放兼施，以抗為主”的原則；在設計中就要明確的問題：后澆帶是一種混凝土剛性接縫，后澆帶的寬度在理論上只需要很小的寬度就能保證收縮變形要求，但考慮施工方便通常在800～1000mm，后澆帶接縫形式有平直縫、階形縫、企口縫等，后澆帶采用補償收縮混凝土，采用何種類型的后澆帶必須根據工程類型、工程部位，現場施工情況和結構受力情況二確定，基礎后澆帶的斷面形式，應在結構設計圖紙上詳細明確表示出來，當地下水位較高時，由于后澆帶的混凝土與原混凝土直接存在細微的毛細孔，宜在基礎后澆帶下設施防水板或止水帶并增設一道附加防水層，以防止混凝土內鋼筋出現腐蝕現象。后澆帶混凝土宜根據實測沉降值計算后期沉降差能滿足，本次沉降后澆帶共有3個呈環狀，把14層的7號樓，5層的5號、6號樓與整個地下室其他部分完全分開，在5號樓和6號樓的的中部又增設一道橫向沉降后澆帶，從地下室一直到頂板全部斷開，形成不超過60m長的一個個獨立沉降結構單元；在整個一期地下室其他部位，再增加設置溫度后澆帶，共計16條，在混凝土中加入粉煤凝型外加劑，可以有效減少和防止溫度裂縫的出現，提高混凝土的體積穩定性，這些都是本次項目設計的關鍵。

3 施工技術的理論依據

盡管在施工技術理論上，后澆帶有1cm就能足夠保證溫度收縮變形，但在施工匯總考慮施工方便并避免應力集中，后澆帶寬度取800～1000mm,應通過建筑物的整個橫截面，分開全部墻、梁和樓板，后澆帶選擇在結構受力影響較小、結構截面簡單、施工方便的位置曲折通過。一般在距離主樓柱外的第二跨內，框架梁和板的1/3跨出，且鋼筋貫通不切斷。如要切斷鋼筋則全部切斷，通過鋼筋的搭接實現應力傳遞，這種后澆帶消除約束應力集聚的效果更好，對超長結構的鋼筋切斷，應注意搭接長度1.6 laE與后澆帶寬度關系。后澆帶釋放混凝的收縮應力，其保留時間越長會好，但必須在施工期間不至影響設備安裝。當后澆帶為了減少混凝土施工過程中的溫度應力時，保留時間不應少于2個月；當后澆帶為了調整結構不均勻沉降時，應在兩側結構單一沉降基本穩定后再進行澆筑，后澆帶內的混凝土采用強度等級提高一級的微膨脹混凝土。

4 施工控制

4.1 混凝土材料及配比控制

地下室抗滲混凝土常用的辦法是摻用引氣型外加劑，使混凝土內部產生不連通的氣泡，毛細管通道被截斷，又改變了混凝土結構內部空隙狀況，從而提高了抗滲性能。此外，減小水灰比，選用適當品種和強度等級的水泥，考慮泵送和其他綜合性能，摻入一定比例的粉煤灰，以達到使用性能上的抗滲，施工性能上流動性、保水性和黏合性。本次地下室的外墻及底板和頂板混凝土為C35/P8，膨脹加強帶內C35。，商品混凝土，直接泵送，材料摻合料粉煤灰為I級灰。底板、頂板及混凝土墻板必須采用摻膨脹劑的補償收縮混凝土，補償收縮混凝土在水中養護14天的混凝土限制膨脹率應≥2/10000（補償收縮混凝土的膨脹劑參入量為膠凝材料用量的10%），水泥普通硅酸鹽水泥，并且保證水泥的細度，因為混凝土的施工性能注意由混凝土拌合物的和易性決定的。水泥顆粒越細表面積大，對混凝土力學性能和耐久性都很關鍵。膨脹劑摻入會使混凝土早期水化熱提高，為防止溫度裂縫水泥用量不宜過多，控制每立方混凝土300㎏，膨脹劑用量為水泥用量的10%，摻合料為Ⅰ級粉煤灰，用量為水泥的12%，充分參考了國家規范和行業內對材料的要求，像水泥必須是低水化熱普通硅酸鹽42.5號，7天水化熱指標不高于275kJ/kg，水泥的堿含量滿足每立方米混凝土堿總含量不大于2.25kg，粉煤灰為Ⅰ級無高鈣粉，粗骨料是5～31.5mm級配均勻機碎石，含泥量不大于1%，為減少混凝土后期收縮，采用細讀模數為2.7的中粗砂，含泥量不大于3%。尤其是對水灰比的控制更加嚴格，根據現有研究資料，水灰比過大時，混凝土中的毛細孔愈多，當然滲水性就愈大，當水灰比從0.6增加到0.63時，滲透性幾乎增大了一倍，所以本次抗滲混凝土水灰比控制在0.6以下。

4.2 混凝土的澆筑與自然養護

①充分消化設計思想。對設計意圖的理解和溝通，施工前吃透圖紙，項目部和設計單位積極溝通，消化設計內涵并針對性制定施工方案，在澆筑時間保證連續，就是有間隔，在氣溫超過25°時控制在3h以內，氣溫超過25°時，間隔不應超過2.5h。

②合理密實指導。振搗密實才能保證混凝土的抗滲性，一定要采用震動棒振插，在預留孔、預埋件以及止水帶的結構形狀不順直，幾何空間小，加上鋼筋比較密集，操作不方便，同時振搗時混凝土中的空氣不容易完全排除，因此這些部位施工時，應在震動棒插入振搗時，安排專門的工人進行輔助以人工鋼管插搗，確保密實度。

③明確工種崗位責任建立質量控制系統。冬季施工時保證混凝土的出料溫度和入模溫度，在運輸或泵送到位發現離析，有專人進行攪拌均勻，泵送商品混凝土因為粉煤灰和其他外加劑的摻入，坍落度都很大，根據現場測定的數據，每一個插入振搗點振搗時間控制在10s左右，防止過振出現分層離析，而傳統混凝土拌合物振搗15s以上。同時從混凝土入場、出料檢查、泵送入模、攤鋪振搗、收水壓面、養護等每一個施工環節都有質量控制和檢查，樹立好質量的工程是干出來的理念，不是檢驗出來的。

④重點做好養護工作。因為施工期間超過一個冬夏期，南京歷年溫度統計顯示，高溫超過35°，低溫可降低至-12°。考慮項目部計劃搶工期的計劃因素，除去按規范執行開始養護及養護時間規定外，工程項目混凝土養護期間專門采用彩條布和塑料薄膜覆蓋，當混凝土二次壓面初凝后，立即派養護小組把彩條布或塑料薄膜全部覆蓋，對個別突出站立的結構部分，用塑料薄膜包裹塑料線繩綁扎防止脫落或被風吹起，養護期間不得上人工作，彈線也必須等終凝后12h進行，防止面層出現起砂麻面等質量問題。同樣上荷載前，嚴格執行驗收規范中對強度的要求，防止提前加荷載對混凝土頂板或墻板產生的沖擊裂縫，強度達到1.2MPa后才允許上人彈線，吊放鋼筋和模板時不允許猛拉猛放，要輕輕落下，考慮工期緊的要求，可適當提前上荷但模板不能拆除，全部梁板結構要等混凝土強度達到75%設計強度方能拆除模板，對跨度超過8m的梁強度達到100%設計強度放拆除模板，對跨度超過6m米的梁下拆模后一律鋼管頂撐，頂撐間距小于2m，鋼管兩端有木板，不得把鋼管直接接觸梁板。

5 結語

地下室超長混凝土結構，無論是設計和施工，稍有不慎就會產生質量問題，有時開裂非常嚴重，這在地下水豐富的江南地區絕對要予以足夠重視，采用補償收縮混凝土為結構材料，以沉降后澆帶＋溫度后澆帶形式，控制超長鋼筋混凝土結構的裂縫出現。通過確立“兩種后澆帶”的設置進行軟硬兼施的設計施工技術，有效預防地下室超出結構收縮開裂，并對施工中的沉降后澆縫與溫度后澆帶位置的提前布控，提高了整體防水性能和結構性能，簡化了施工程序，縮短了施工周期，保證工程質量，節省了工程造價。