超长地下室顶板裂缝产生的原因分析及处理措施

江西建工第一建筑有限责任公司 南昌 330001

1 工程概况

某工程为地下1 层，地上6 层的现浇钢筋混凝土结构， 地下室东西总长约270 m（北面143 m），南北总宽约246 m（西面局部93 m），形状呈L形，地下建筑面积为47 040.83 m2，上部由南向北依次为5 栋多层建筑。该地下室基础为柱下独立基础，底板厚为300 mm，配筋均为Φ12 mm@150 mm双层双向贯通钢筋，室外顶板厚250 mm，配筋均为Φ12 mm@150 mm双层双向贯通钢筋，室外顶板框架梁截面尺寸主要为500 mm×1 100 mm、400 mm×1 000 mm，井字梁截面尺寸主要为400 mm×800 mm、350 mm×800 mm，室外部分顶板下柱网间距基本为8.4 m×8.4 m，框架柱截面尺寸主要为600 mm×600 mm，非人防区挡土墙厚300 mm。地下室混凝土强度等级为C35，抗渗等级为P6，膨胀剂采用UEA，掺量为8%。

在地下室施工期间，考虑到施工工期和主楼施工的便利，以主楼两侧的后浇带为界，在2 栋主楼之间均设有1 条施工临时通道，4#、5#楼的东、西侧均作为施工临时通道，通道部位的地下室先不施工，待主体施工完后再行施工。主楼部分、4#、5#楼东侧的通道及除临时通道外的地下室顶板在春节前已经浇捣完毕。施工时，严格按照设计和规范要求施工。在通道顶板两侧及中间部位均按照设计位置留有宽1 m的后浇带。混凝土浇筑完后初凝前及时采用塑料薄膜覆盖养护，养护时间为14 d。养护期满后，顶板上未再采取任何覆盖和养护措施。整个地下室施工临时通道于次年3月份全部浇筑完成。地下室的顶板模板均在混凝土浇筑完28 d以后才拆除。

在顶板模板拆除30 d左右，在地下室的非主楼部分的顶板陆续出现平行梁和沿板角的放射状裂缝，裂缝比较集中部位为后浇的施工临时通道部分，沿短边方向平行梁的裂缝和在施工临时通道的拐角部位几块顶板出现放射状裂缝。由于后期采取满铺绒毯蓄水养护，渗漏水现象有了很大的改观，部分漏水部位不再漏水。通过请专业检测单位测量，裂缝宽度大部分在0.10～0.3 mm，局部缝宽＞0.3 mm，裂缝长度基本上是延伸该板跨，裂缝深度大部分为50～100 mm，局部缝深150 mm及贯穿性裂缝。

根据地下室混凝土标准养护试件和同条件养护试件、地下室混凝土实体检测，混凝土强度均达到设计强度要求，当时地下室顶板上还未覆土，而且这些裂缝基本上为板上裂缝，梁未开裂。

2 地下室顶板裂缝原因分析[1-3]

根据国际、国内对混凝土裂缝的大量研究表明，混凝土由于其抗拉强度较低，许多混凝土结构是带裂缝工作。但引起混凝土出现裂缝的原因是多方面的，既有施工方面，又有设计、材料、环境方面的原因，该地下室裂缝产生的原因主要可归结为混凝土收缩裂缝及温度裂缝叠加作用的结果。

混凝土的收缩一般是由水泥胶体本身的收缩（即凝缩）和混凝土失水产生的体积收缩（即干缩）两部分组成。从凝缩的角度看， 水泥用量多、水泥等级高的收缩将增大，相反， 骨料级配好、密度大、弹性模量高的混凝土收缩小。从干缩的角度看， 水灰比大、养护条件差、表体比大， 都会使混凝土干缩量加大。该工程采用泵送预拌混凝土，水灰比大，坍落度高，混凝土配合比中掺合料和水泥的比例偏大、砂率偏高，强度虽能达到要求，但混凝土的收缩变形大。特别是在3、4月份，地下室施工临时通道混凝土浇筑完成后出现多次降温情况，降温造成混凝土收缩，混凝土本身收缩和温度降低引起的收缩， 如果没有边界条件的约束自由变形， 则不会产生内部约束应力， 更不会产生裂缝。但该工程主楼周围地下室在年前已施工完毕，到3、4月份混凝土基本达到设计强度且收缩变形小，而施工临时通道部分为新浇筑的混凝土，新旧混凝土的刚度不一样，旧混凝土对后浇筑的混凝土收缩产生制约，在后浇混凝土构件内部产生拉应力，而且混凝土的抗拉强度远低于其抗压强度， 当拉应力大于混凝土的极限抗拉强度时， 就会在构件内部出现裂缝。

该地下室施工临时通道混凝土在3月底浇筑完，通道两侧的地下室顶板混凝土年前已浇筑完成，混凝土前期进行了有效的养护，但后期的养护不到位，特别是进入6月份以后，天气异常炎热，地下室顶板未采取任何覆盖措施，表面长时间暴露于阳光下，导致地下室顶板上表面与下表面的温差和昼夜温差较大，由于冷热不均，从而在混凝土内部产生拉应力，当拉应力大于混凝土抗拉强度时就会使混凝土表面产生裂缝。特别是各栋主楼之间的地下室施工临时通道处出现的沿南北向平行梁的裂缝，受炎热天气的影响，混凝土发生温差变形，其短边两侧受旧混凝土的约束较大，而沿着长边方向设有几条南北向后浇带（当时该方向后浇带还未封闭），这个方向的约束较小，变形沿着约束小的方向发展，而板的刚度相对梁来说较小，造成了这部分板出现平行梁有规则的裂缝。

另外，在地下室临时通道拐角部位，由于该部位应力比较集中，板的刚度相对墙和梁比较弱，其混凝土的收缩在板角产生放射状细微裂缝。后期，也由于现场的监管不力，部分运输材料的车辆在顶板上行驶，造成顶板混凝土超载，使顶板混凝土产生裂缝。

3 处理措施[4-6]

根据以上分析，该工程中出现的裂缝基本上不属于受力裂缝。在地下室顶板覆土以后， 顶板与墙体，顶板上下表面温差较小，温度变化趋于一致， 不会因此再引起附加的应力，对处理好的裂缝也不会再产生影响。

针对该工程的实际情况，首先对后浇带进行封闭，养护1 周以后，再对裂缝的发展趋势进行监测，待裂缝不再发展基本稳定以后，针对裂缝的不同宽度、深度和渗漏水情况采用不同的处理方法。具体处理措施如下：

（a）对于未封闭的后浇带，要求在早晚温度较低的情况下封闭，浇筑前必须清理干净钢筋表面的水泥薄膜和后浇带两侧的松动石子，钢筋或止水带变形修整到位。清理、修整完毕后，用水冲洗干净。浇筑前，用水充分湿润新老混凝土接合面，然后铺抹与后浇带混凝土成分相同的水泥砂浆1 层，再浇筑比其两侧混凝土高一强度等级的补偿收缩混凝土。混凝土终凝前1～2 h（浇筑后8～10 h）进行二次收浆后即先覆盖1 层湿绒毯，其上覆盖1 层塑料薄膜，并及时补水养护，使绒毯在养护期间始终处于潮湿状态。养护时间不得小于14 d。

（b）裂缝的处理：对于表面缝宽δ＜0.20 mm的非贯穿性裂缝，采取不作处理；对于缝宽0.2 mm≤δ＜0.3 mm的裂缝，采用水溶性聚氨酯化学灌浆堵漏，表面再用环氧树脂胶泥封闭；对于缝宽δ≥0.3 mm的贯穿性裂缝，采用压力灌环氧树脂浆液补强；在裂缝比较集中和裂缝比较宽的部位采取了在板底贴碳纤维加强处理的措施。

（c）采取以上措施处理完裂缝后，在地下室顶板蓄水观测7 d，裂缝基本稳定没有发展的迹象且不出现渗漏水，为确保地下室顶板不渗漏，在地下室顶板上增做1道厚3 mm的聚氨酯防水涂膜，然后按设计要求施工防水层。

通过采取以上措施处理后，地下室顶板渗漏水现象得到了很好的控制。目前地下室顶板已覆土并投入使用，经过梅雨季节的检验，地下室没有出现渗漏水。

4 结语

施工时，由于现场施工条件的约束，某些相邻构件不能连续施工， 且间隔时间较长，应考虑不同步的温度及收缩变形对后浇筑构件的影响。相邻构件所处的养护环境不同， 二者之间的温度及收缩变形也不同。对此在施工中应给予重视， 除了同设计配合， 作出合理的施工方案外，还需结合当时的气候条件对原方案作出必要的调整，以确保施工的质量。