淺析樓地面裂縫產生的原因及防治措施

陶俊杰

（上海綠色都市建設監理咨詢有限公司 上海市 200120）

1 工程概況

本倉庫為鋼框架結構，建筑面積5萬多平方米。樓板采用壓型鋼板-混凝土組合樓板。一層地面采用鋼纖維混凝土非金屬骨料硬化劑地坪，二層樓面采用壓型鋼板-混凝土組合樓板。

本工程樓地面施工半年后，二層混凝土樓板出現了沿鋼結構主梁方向的裂縫，而一層地坪則產生沿鋼結構柱角方向的斜向45°裂縫。

2 裂縫產生的原因分析

本倉庫工程一層地面做法：非金屬骨料硬化劑；200厚C30混凝土，內摻冷拉鋼絲切斷型鋼纖維；塑料薄膜兩層；細砂找平；250厚級配碎石墊層；900厚夾石墊層，壓實系數不小于0.94。

本倉庫工程二層樓面做法：非金屬骨料硬化劑；150厚鋼-混凝土組合樓板；鋼結構梁。

本倉庫一層地面裂縫位置主要分布于柱子周圍，呈放射狀，為通透裂縫，且柱子周圍地坪標高高于柱間地坪標高。建筑地面裂縫產生的原因比較復雜，結合本工程的實際情況加以分析：柱下獨立樁基與柱間土層不均勻沉降是本工程一層地面裂縫的主要原因。地基不均勻沉降主要是以下幾方面所致：

2.1 地基土擾動

本倉庫工程地基土原為農田，屬于軟弱地基。施工前期采取土加石換填以及預壓堆載的措施對地基土進行加固。本工程鋼結構柱下采用柱下獨立基礎，通過?400的預應力混凝土管樁將建筑荷載傳遞至有較大地基承載力的砂質粉土層。地基土在上部地層壓力和本身自重的作用下，經過長期固結作用使得土體內部結構變得非常致密。緊密的土體內部結構形成了土體內聚力從而使地基土具備良好的承載力。然而在后續開挖獨立基礎基坑的過程中對原先經過預壓堆載的基土造成一定程度的擾動。基土經過擾動勢必會破壞土體內部結構而失去內聚力，從而大大降低了土體的承載能力。因此，地基土擾動造成地基承載力降低是本工程一層地面產生不均勻沉降的原因之一。

2.2 天氣因素導致基土含水量變化

本工程基礎施工時正逢雨季，曾有基坑積水的現象。前期雖然已對基土進行預壓堆載提高了基土承載力，然而基土經過雨季的雨水浸泡后，基土含水率上升，基土密實度降低，使得預壓堆載后提升的基土承載力有一定的損失。同時，在進行倉庫二層鋼結構吊裝施工過程中，重型起吊機在經過雨水浸泡的基土表面來回碾壓，造成基土進一步擾動。基土擾動后，施工單位按建設單位要求對表層500mm的基土進行重新翻挖回填夯實。由于工程進度緊迫，未能待基土沉降穩定便進行一層地坪混凝土澆筑。基土雖然經過夯實，但仍有一段沉降穩定期。后期土體沉降變形造成一層混凝土地坪產生變形裂縫。

2.3 分倉縫切割不科學

本倉庫工程一層地坪因建設單位對外觀質量要求較高，一層地坪分倉縫設置為了追求美觀，其分倉縫并未切割在應力較大處。同時，分倉縫切割的深度較淺，未能較好地起到誘導和限制地面裂縫發展的作用，從而引起地面裂縫的產生。

本倉庫二層樓面裂縫主要沿框架梁分布，洞口邊緣及部分樓板跨中亦存在裂縫。本工程二層樓面裂縫的原因分析如下：

（1）樓板負彎矩鋼筋處混凝土保護層過大，以致負彎矩鋼筋、抗裂鋼筋網不能充分發揮作用。本工程二層樓板設計要求設?8@150單層雙向板面抗裂鋼筋，鋼筋保護層厚度為15mm。二層樓板施工過程中，雖然配備了相當數量的塑料墊塊，但部分并未與鋼筋網片綁扎牢固。在混凝土澆筑時，鋼筋網片下的塑料墊塊產生滑移。同時，大面積混凝土澆筑的過程中，各工種交叉作業，施工人員及設備頻繁移動、踩踏，造成鋼筋產生彎曲、變形、下沉，使得鋼筋保護層厚度超出設計要求，其抗彎、抗拉的作用無法突顯，從而導致樓板裂縫產生。

（2）鋼結構梁和混凝土板的變形能力不一致。本工程二層樓板上部采用混凝土和壓型鋼板的組合樓板，組合樓板下部由鋼結構梁柱所形成的框架結構作為支撐體系。鋼結構與混凝土屬于兩種力學性能相差較大的建筑材料。在上部相同荷載的作用下，鋼結構梁與混凝土樓板會產生不同的撓度變形。不同的撓度變形使得在梁端會產生較大的角位移致使梁端位置混凝土易出現裂縫。同時，采用混凝土和壓型鋼板的組合樓板會使樓板較輕較薄，當有活荷載在樓板上移動時，樓板會產生較大的振動。如果振動的幅度和頻率不能控制在合理的范圍內，在主梁與次梁之間的板跨中部會產生放射狀裂縫。

（3）溫度變化及混凝土收縮。大面積混凝土在澆筑后，水化熱量大且積聚在內部不易散發，形成較大的內外溫差，混凝土內部產生壓應力，而表面產生拉應力，則混凝土表面會產生裂縫。混凝土結硬以后，隨著表層水分逐步蒸發，濕度逐步降低，混凝土體積減小，產生縮水收縮。混凝土收縮會在表面形成縱橫交錯、呈龜裂狀的收縮裂縫。

3 裂縫的預防措施

本工程一層地坪裂縫主要是由柱下獨立樁基礎與柱間土層的不均勻沉降所致。針對不均勻沉降所導致的裂縫，可以考慮以下幾種防治措施：

3.1 分倉縫應科學化切割

本倉庫工程一層地坪出現大量不規則發展的通透裂縫，與地坪分倉縫切割刻意追求美觀，未切割在結構受力最大處、分倉縫設置較為稀疏、切割深度不足有關。一層鋼結構柱腳處的分倉縫應沿柱下承臺基礎方向切割，且一層地坪應在柱腳分倉縫處斷開，將一層大面積地坪分隔成幾十個相互獨立的部分，則可以將地基不均勻沉降引起的裂縫誘導至分倉縫處，從而避免裂縫的不規則發展。同時，還能規避因混凝土收縮及溫差產生裂縫。

3.2 柱腳部位的混凝土后澆

由于柱下獨立基礎和周圍基土的沉降量不同，如果一層地坪同時澆筑，過一段時間后會因為地基不均勻沉降而產生裂縫。因此，在施工條件允許的前提下，建議先澆筑有柱下獨立基礎的鋼結構柱腳以外區域的混凝土，待該部分基土沉降穩定后，再進行柱腳部位的混凝土澆筑。這樣則可以減少一部分沉降差，有利于將不均勻沉降控制在允許的范圍內。

本工程二層樓板裂縫主要由樓板負彎矩鋼筋保護層過大，負彎矩鋼筋，抗裂鋼筋網不能充分發揮作用引起。同時，鋼結構與混凝土變形能力不一致以及混凝土收縮及溫度變化也是二層樓板裂縫的原因。因此，二層樓板裂縫的防治措施有以下幾條：

（1）控制鋼筋保護層厚度。為了更好地控制鋼筋保護層厚度，應當采用混凝土預制墊塊，并增加墊塊的設置密度。同時，也應采取措施固定混凝土墊塊，避免墊塊在混凝土澆筑過程中產生滑移，從而避免混凝土樓板產生裂縫。

（2）增加變形縫的設置數量。混凝土樓板抗拉、抗裂等變形性能較差，無法承受負彎矩是二層樓板開裂的原因之一。為了防止混凝土樓板因負彎矩而開裂，除了控制負彎矩鋼筋保護層厚度以外，還可以沿鋼結構主梁方向及應力較大處設置一定數量的伸縮變形縫，誘導裂縫產生在變形縫處，從而限制裂縫的不規則發展。

（3）合理設置后澆帶并注意混凝土養護。大面積樓板通過設置后澆帶，施工過程中混凝土可以自由收縮，從而大量釋放了混凝土結構中產生的收縮應力。后澆帶應按照設計要求保留一段時間后（當設計無要求時，則至少保留60d）再行澆筑。填充后澆帶，可采用微膨脹混凝土、強度等級比原結構強度提高一級，并至少保持15d的濕潤養護。

4 裂縫的整治措施

分揀大樓一層地坪裂縫位于鋼結構柱的周圍，呈放射狀分布；二層樓板裂縫主要沿框架梁分布，洞口邊緣及部分樓板跨中也存在裂縫。裂縫的修補方法如下：

（1）直接灌漿法。裂縫寬度在1mm以上的靜態裂縫采用直接灌漿法修補。灌縫使用材料為甲乙組份環氧結構灌注膠、AB組份固縫修補劑。施工前對裂縫處應清理干凈；然后按要求配置灌漿料；灌漿料配置完畢后即進行灌漿處理。灌漿后使用機械切割、打磨多余漿料。

（2）全開槽灌漿法。對于裂縫寬度在0.3mm以上的靜態裂縫適合采用全開槽灌漿法處理。采用環氧結構灌注膠、固縫修補劑作為灌縫材料。首先對裂縫進行開槽處理并進行縫隙清理；配置灌注漿液；進行灌漿處理；切割余料并打磨復原。

（3）高壓注漿法。首先將裂縫清理干凈；其次沿裂縫方向布置注漿孔并埋設注漿嘴；設置完畢后采用封縫膠封縫并高壓注漿；注漿完畢后拆除注漿嘴并打磨封縫膠，復原基層。結構膠經高壓填充所有細微裂縫中，提高斷裂面抗裂強度。因此，高壓注漿法特別適合受溫度等環境因素影響會不斷變化的動態裂縫修補。