地下室超長混凝土結構裂縫的控制技術
隨著建筑行業(yè)的高質量發(fā)展，當前裂縫控制綜合施工技術也得到快速發(fā)展。本文的創(chuàng)新之處在于結合具體工程案例，總結和拓展地下室超長混凝土結構的常見裂縫，并提出具有針對性的裂縫控制措施，可達到超長混凝土結構裂縫控制的施工效果。
一、工程概述
本項目包含1棟一類高層住宅、4棟一類高層辦公建筑以及3棟多層辦公建筑及配套。本項目總建筑面積122201.55m2，其中地上建筑面積79880.85m2，地下建筑面積42320.70m2。1#樓為高層住宅建筑，2#、3#、5#、6#樓為高層辦公建筑，7#、8#、9#樓為多層辦公建筑。整個小區(qū)主樓下建設集中大底盤地下室，使用功能為機動車、非機動車停車庫、設備機房。
二、工程施工特點、難點
施工總工期為648d，地下總建筑面積42320.70m2，為地下一層結構，東西向跨度約220m，南北向跨度約230m，根據《混凝土結構設計規(guī)范》(GB50010-2010)中的有關規(guī)定可知，該工程屬于典型的超長結構。地下室單層面積大，施工分區(qū)多，對勞動力、施工機械和施工材料的組織具有一定的難度，對施工進度的保證和工程節(jié)點的按時完成具有嚴峻的挑戰(zhàn)。其次，如何有效防控混凝土裂縫是本工程的施工重點。在施工前要做好超長地下室的各個專項施工方案(特別是混凝土的配合比方案、混凝土澆筑溫控方案、養(yǎng)護方案專項設計)尤為重要;超長結構混凝土的施工、溫控及養(yǎng)護要求也較高，處理不當極其容易出現裂縫。
三、地下室超長混凝土結構裂縫控制原則與措施
關于超長混凝土結構的裂縫控制措施，主要遵循“抗”“放”“防”的原則進行，且都逐漸應用于實際工程中，取得良好的效果。
“抗”的原則主要加強材料本身，加強材料的抗拉強度而達到抑制裂縫的產生和發(fā)展;主要措施有優(yōu)化配合比、外加膨脹劑、增加構造鋼筋、摻入纖維材料等?！胺拧钡脑瓌t是讓結構可自由變形、應力可自由釋放使得應力可控，減少裂縫的產生;主要措施有設置滑動支座、跳倉法施工、留設后澆帶等。“防”的原則主要基于設計角度，通過優(yōu)化結構設計方案達到平衡內力分布、減少內力產生;主要措施有對結構施加預應力、控制梁柱線剛度比值等?！翱埂薄胺拧薄胺馈比N控制原則不是互相獨立的，根據工程特點和項目實際情況有機結合，以達到良好的控制效果和經濟效果。
四、地下室超長混凝土結構裂縫控制綜合施工技術應用要點
（一）設計加強采取提高配筋方法
一是在設計配筋方面，同等截面配筋率相同的情況下，采用小直徑鋼筋和縮小鋼筋間距的方法對控制裂縫有良好的效果，在滿足施工間距和便利的前提下，盡量用小直徑鋼筋進行設計配筋。本工程底板頂板鋼筋主要采用直徑10～16mm的鋼筋進行配筋，局部再進行加強。二是設計人員根據結構溫度應力的分析結果，考慮溫度效應進行概念設計，配筋率進行適當提高，以削弱和抵抗溫度應力產生的影響。本項目根據計算結果，應力較大區(qū)域主要集中在高層區(qū)域，則應對此進行配筋加強，即在主樓范圍向外延伸一跨設置配筋加強區(qū)域，通過對重點部位適當提高配筋率，采用“抗”的原則以達到抗裂要求。
（二）優(yōu)化原材料配合比
混凝土收縮是地下室超長混凝土結構出現裂縫的重要原因之一，而原材料的質量性能以及配合比，直接關系到混凝土的力學性能，為控制混凝土收縮對超長結構的影響，需要對混凝土原材料的配合比展開優(yōu)化設計，加強對材料的收縮控制，提高其抗裂性能，實現對混凝土結構裂縫的高質量控制。在選用混凝土原材料的過程中，需要注意以下事項。
1、使用水化熱、干縮小的水泥，如非早強型硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥等。為確保水泥材料的性能能夠符合工程的設計規(guī)范，要進行水熱化測定，結合測定結果，優(yōu)先使用C3A、S3O成分低的水泥。
2、石子的孔隙率不得過高，級配為連續(xù)II粒級，含泥量<1%、針片狀含量<10%。
3、在選用摻加劑的過程中，高效減水劑的減水率應≥20%，通過減水性能強的摻加劑，最大程度上減少水泥的用量，將水灰比控制在0.45。
4、選用堅固性強的粗砂，并且砂的含泥量不得>2%，細度模式應≥2.6，其中的有害物質要符合相關規(guī)范要求。
5、要將混凝土的坍落度的控制在合理范圍內，通常情況下在9～300px內，嚴禁使用坍落度>450px的混凝土?？茖W選用原材料后，還要根據混凝土的等級，設計原材料的配合比。
在制備混凝土原材料的過程中，要做好質量核驗以及配合比試驗，確保原材料的各項參數以及配合比，符合規(guī)定要求，從根源上減少超長混凝土結構的收縮裂縫。
（三）科學設置后澆帶與加強帶
科學合理地設置后澆帶與加強帶，盡可能地減少建筑長度，是控制溫度應力的重要舉措。針對這種情況，需要綜合考慮內外部等多種因素，規(guī)范布置后澆帶，并結合工程的實際情況，在有需要的情況下利用膨脹加強帶，取代施工后澆帶。本項目設計初始只在4個主樓區(qū)域設置2000mm膨脹加強帶，其余設800mm后澆帶，共分為22個施工段。經過反復論證研究，在非主樓區(qū)域膨脹帶和后澆帶間隔布置的原則，在原設計的基礎上部分后澆帶修改為膨脹加強帶，修改后共分為14個施工段，極大減少了后澆帶的數量。
基于本工程的現實需求，后澆帶與膨脹帶大致間隔排布，間距40m左右，為增強混凝土結構的穩(wěn)定性和完整性，主樓區(qū)域不適合設置后澆帶而設膨脹帶，主樓外圍設置后澆帶。根據混凝土收縮當量溫差計算，地下室最終計算溫差，因本工程地下室體量較大，故后澆帶封閉時間要求不少于90d(常規(guī)60d)。
膨脹加強帶設置寬度為2000mm，采用高一等級的膨脹混凝土，外加劑采用氯酸鈣膨脹劑(HEA)摻量未膠凝材料重量的10%～12%;梁、板、墻鋼筋不斷，帶兩側采用孔徑為5mm×5mm的鋼絲網，與梁板鋼筋綁扎牢固，防止兩側混凝土流入加強帶內;澆筑順序以膨脹帶為中心，從兩側逐步向膨脹帶方向澆筑，最后澆筑帶內混凝土。
為避免各個后澆帶之間出現裂縫，還要增設水平構造鋼筋，通常增加10%～15%即可。在增配構造鋼筋的過程中，需要注意以下內容：一是要將超長方向梁兩端腰筋之間的距離控制在150mm以內。二是梁寬×腹板高度得出的數值要大于腰筋面積。三是墻體水平鋼筋之間的距離要≤150mm。四是在墻與墻、墻與柱的連接處要設置水平鋼筋，此處附加鋼筋的直徑要控制在10mm以內。
（四）跳倉法施工
跳倉法是充分利用混凝土在5～10d期間性能尚未穩(wěn)定和沒有徹底凝固前容易將應力釋放的特性。根據“放”的原則，結合后澆帶與加強帶位置，通過施工段內局部設置跳倉縫的方案，跳倉分倉施工，先施工倉和后續(xù)倉位施工至少間隔不小于7d，更加充分釋放結構應力。跳倉施工縫采用快易收口網，埋設溫度加強筋與止水鋼板。
（五）加強混凝土保溫隔熱
有效控制混凝土內外溫差對于超長混凝土結構的裂縫控制而言，起著至關重要的作用。為更加快速全面地掌握混凝土內部溫度的實際情況，以便于靈活調節(jié)溫度，要有序開展混凝土的測溫工作。本工程共有14個施工分區(qū)，每個施工分區(qū)設置6～8個測溫點，常規(guī)情況下，測溫點要在筏板頂面下以及地面上的50mm處，要均勻地設置在混凝土上、中以及底部。并且混凝土的豎向與測溫點之間的距離要控制在600mm以內。根據溫度監(jiān)測數據，制定混凝土保溫隔熱措施，能夠強化保溫效果，減少混凝土內外溫差，控制溫度應力引發(fā)的結構裂縫。
在地下室超長混凝土結構中，太陽輻射以及空氣的溫度、濕度等，均會影響到施工現場的環(huán)境溫度，從而引發(fā)溫度應力，一旦溫度應力超出混凝土結構可承受范圍內，結構內部就會產生裂縫，嚴重的情況下，還會導致混凝土體積的形變，影響到結構的穩(wěn)定性。因此要加強對混凝土結構表面的保溫隔熱，可在表面鋪設隔熱材料，盡可能減少外部溫度環(huán)境變化對超長混凝土結構的影響。
（六）合理運用施工技術
施工操作是否規(guī)范科學，直接影響到混凝土結構裂縫的控制效果。因此工程項目的施工單位，要加強對施工技術的質量控制，建立健全監(jiān)督管理機制，確保在實際施工過程中，施工人員能夠規(guī)范操作施工工藝，避免因人為失誤，造成超長混凝土結構裂縫。
1、嚴格控制混凝土的澆筑溫度，在制備混凝土的過程中，要使用冷水，確保混凝土的入模溫度控制在21℃以下。
2、在開展模板的澆筑作業(yè)時，要提前做好準備工作，如灑水保濕等，同時采取分層澆筑的形式。在振搗施工中，采用插入式振動棒+平板振動器兩種設備，插入式振動棒應遵循快插慢拔原則且時間在10～30s，平板振動器每處持續(xù)使用25～40s，以表面出現均勻漿液為準。另外要控制好頻率和次數，避免出現缺振、漏振的情況，確保振搗密實，嚴禁出現冷縫的情況。
3、將模板的拆除時間控制在合理范圍內。在拆除過程中，要協(xié)調好內模與外模的拆除流程，嚴禁出現拆外不拆內的情況，避免結構出現不一致變形的情況。
4、在地下室工程施工完成和投入運行的過程中，混凝土結構不可避免地會出現裂縫，針對細小和輕微的裂縫，要及時進行修復。以表面裂縫和貫穿性裂縫為例，在修復表面裂縫的過程中，使用環(huán)氧封閉結構表面，能夠起到良好的修復效果。貫穿性裂縫的危害程度較大，會影響到混凝土結構防水防滲性能以及承載力等，為保證超長混凝土結構的完整性和防滲性，要結合裂縫的具體情況，科學應用灌漿修復技術。
（七）強化混凝土養(yǎng)護效果
完成混凝土澆筑作業(yè)后，在未來一段時間內可能會產生塑性裂縫，這種裂縫具有無法修復的特征，會降低混凝土結構的整體強度，為有效預防塑性裂縫，要做好混凝土結構的養(yǎng)護工作。在冬季養(yǎng)護混凝土時，要落實好保溫措施，如覆蓋塑料薄膜等;在夏季養(yǎng)護混凝土時，一方面要定期灑水，使其表面濕潤不間斷至少14d，抗?jié)B部位不少于28d，避免混凝土結構開裂;另一方面要做好防曬措施，防止太陽直接照射到混凝土結構。除此之外，混凝土結構成型后要及時回填，加強成品保護，不宜過早施加荷載，嚴禁大型設備及車輛碾壓剛成型的結構。
五、結論
本文綜合分析了地下室超長混凝土結構裂縫控制綜合施工技術的應用方法，獲得了以下施工經驗。
1、經實踐證明，科學設置后澆帶與膨脹帶、優(yōu)化材料配合比、設計控制、跳倉法施工、加強保溫保濕和養(yǎng)護等切實有效的綜合措施進行裂縫控制，和同類項目相比，本項目基本未出現長度較長的裂縫和貫穿性裂縫，裂縫出現頻率從常規(guī)的14%降低到6%。
2、在建筑行業(yè)未來發(fā)展過程中，要利用先進的技術手段，對地下室混凝土結構控制技術進行改良和升級，為建筑企業(yè)獲取更多綜合效益，建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
21
449717568