高层建筑箱型基础裂缝成因及对策

■赵宽宏，遵艳君

■1.河南恒盛建设集团有限公司，河南 许昌 461000;2.河南宸基建设工程有限公司，河南 许昌 461000

1 高层建筑箱型基础裂缝的形成原因分析

高层建筑的箱形基础的底板一般较厚，属于大体积混凝土。在工程实践中，底板混凝土浇筑后由于水化热会使混凝土内部温度升高，而且在混凝土浇筑完工后的3～4 天内，板内温升达到最大，这时底板的表面混凝土已凝固，当表面温度与板内温差超过一定限度，表面即产生不规则裂缝。此外，混凝土的干缩也会产生此类表面裂缝。降低大体积混凝土的温升和减少混凝土内部和表面的温差是解决此类裂缝的根本。因此，可以通过改善混凝土的性能、选用低水化热或中水化热的水泥(如矿渣水泥、粉煤灰水泥)配置混凝土，在混凝土中掺适量粉煤灰，或利用混凝土的后期强度，降低水泥用量等途径，减少水化热，从而降低大体积混凝土的温升。为减少混凝土的内外温差，施工中对浇筑好的混凝土要及时采取保温或体内降温措施，如用薄膜和草包覆盖或体内预埋冷却水管，减少表面热量的散失或体内降温，将内、外温差控制在规范要求以内。采取以上措施，都可避免产生贯穿裂缝和渗漏。为防止混凝土的干缩裂缝则须按规定及时养护。目前采取外保温措施的较多，体内降温投资大而且复杂，故采用较少。

概括而言，高层建筑箱形基础裂缝形成的原因主要有:(1)收缩裂缝。大体积混凝土施工后会有一个散热和硬化的过程，而在这一过程中会产生相应的收缩应力，当这种应力超出了混凝土本身所承受的最大抗拉强度范围时，就会造成混泥土结构出现一定的裂缝。常见的收缩裂缝有干燥收缩裂缝、塑型收缩裂缝和温度收缩裂缝三种形式，在具体施工又以温度收缩裂缝最为常见。(2)温差裂缝。前期混凝土浇注过程中会产生大量的水化热。由于混凝土本身导热性不好，水化热产生后不易挥发，致使混凝土内部温度过高，而表面温度则未出现大幅度增长，这样二者就产生了较大的温差。在温差的作用下，混凝土自内向外会产生一种张力，当张力超出表面混凝土抗压系数时，就会产生混凝土崩裂。(3)安定性裂缝。因泥浆安定性差而引起的裂缝叫做安定性裂缝，常见的裂缝类型是龟裂。产生安定性裂缝的主要原因有以下方面:混凝土表面温度上升，湿度降低，引起表面张力增大引起龟裂;混凝土配合比例失调，塑性系数降低，引发沉降裂缝;灌浆过程中不均匀，在自然沉降的作用下引起裂缝;泥浆中碱性物质含量过高引起浇注体内部发生化学氧化硅反应引发裂缝;混凝土应力过于集中，底部受压力不足，引发沉陷;钢筋、水泥质量未达到相应标准导致基体抗压能力降低，引起裂缝。

2 高层建筑箱型基础经常出现的裂缝类型

城市的发展以及城市人口的不断增长，致使城市的土地越来越紧张，高层建筑越来越多，高层建筑的高度也越来越高。高层建筑由于其体量大、载荷重，天然基础或筏形基础已无法满足设计要求，同时由于人防和地下停车场的需求，高层建筑在设计上通常都采用桩基和箱形基础。但由于温度应变、混凝土收缩和外部约束等原因使得许多箱形基础和混凝土结构地下室的混凝土构件出现裂缝和渗漏现象，严重影响了建筑物的使用。现根据多年的工程实践和研究分析，浅谈其产生的原因及针对性的处理方法。

从形态上分，混凝土侧墙板上常出现的裂缝有垂直缝、水平缝、斜缝(或八字缝)等多种裂缝，其产生的原因不一。

2.1 混凝土侧墙板的垂直裂缝

一般是由于混凝土的收缩而产生的。结构设计中布置不合理，局部刚度较大，在刚度大和刚度小的截面交接处，如框架柱和墙板交接处，较易出现收缩裂缝。此类裂缝一般不危及结构安全和影响使用功能。但要减少此类裂缝的出现，设计上一定要按规定要求，设置伸缩缝或后浇带，结构布置时刚度尽量均匀对称。在相同配筋率的情况下，应尽量使用较细的钢筋和较小的间距，施工中做到振捣密实，及时养护。

2.2 混凝土侧墙板的水平裂缝

常出现在墙板与顶板或底板的交界处以及施工缝处。墙板和顶板交接处的水平裂缝，大部分是施工工艺不当，在浇筑完墙板混凝土后，没有待墙板混凝土充分沉实和收缩，就进行顶板混凝土的浇筑。由于两者收缩方向的不同，在交接处很容易产生水平裂缝。因此在施工中要在墙体混凝土初凝前，得到充分的沉实和收缩后，在浇顶板混凝土。由于墙板的上下端部是剪力最大的地方，也可能由于结构设计不合理，而产生剪切破坏，要视具体情况区别对待。至于施工缝处的水平裂缝，是施工中没有认真处理和清理，或再次浇筑时没有采取铺接缝砂浆所致。只要按施工规范要求做，就可避免此类裂缝的出现。

2.3 混凝土侧墙板的斜裂缝

墙板上的斜裂缝通常是由于受力而产生，究其原因，一是设计不合理造成的，二是施工顺序不当造成的。

(1)建筑物的绝对沉降量控制值偏大，引发同一基础相对沉降偏差大等问题，容易造成裂缝。(2)实际施工中没有遵循规范要求设置沉降缝、后浇带等，造成裂缝。(3)工程结构不合理，箱形基础的相关部位的刚度分布不均匀，导致其变形不均匀、不协调，造成裂缝。(4)施工顺序不科学。(5)施工现场场地逼仄等原因，也会造成裂缝。

3 高层建筑箱型基础裂缝的防治对策

高层建筑工程量大、技术要求高，大体积混凝土技术应用较为频繁。为了保证施工质量、防治工程裂缝，我们在施工前要做好以下三个方面的工作:(1)科学选择大体积混凝土施工材料。水泥是混凝土的主要构成材料，选择相应规格的水泥对整个工程来讲都至关重要。鉴于大体积混凝土在施工时受到水热化的影响容易产生裂缝，在具体选择时要挑选那些抗水热化性能好的水泥，如地热矿渣硅酸盐水泥、地热硅酸盐水泥等。(2)优化大体积混凝土的配合比。混凝土配合比直接影响到了混凝土的稳定性与固结性，为此在配合比设计时应全面考虑各部分的因素，如工程的地质状况、混凝土的水热化要求、混凝土的使用年限与规格等。具体配比时要做好以下方面:在保证混凝土结构强度的前提下，尽可能降低水泥水热化系数;为了预防混凝土变形导致工期延误的现象出现，要可能的减少砂石使用量;为了降低混凝土凝固时间，在保证正常浇注的前提下适当提高混凝土浓度。(3)规范大体积混凝土的生产与运输。工程施工中对大体积混凝土的各方面性能都有严格的要求，为了确保工程的质量，除了要求其在生产时严格遵循国家和企业生产标准之外，还要对已生产出的混凝土进行科学的检测，看其是否符合工程的要求。运输过程同样关键，在具体运输时应采用那些防雨、防风性能都比较好的搅拌运输车，并在运输过程中时刻保持搅拌状态，以免出现混凝土在车内固化。倘若发现大体积混凝土在浇注施工时未到达相关要求，要及时中止浇注，改用其它品牌水泥。

施工过程中的大体积混凝土施工技术主要有入模前参数控制、模板施工、浇注三方面组成。在浇注参数控制阶段，应对水利工程所需的混凝土温度、应力、收缩力进行科学测验，进而得出混凝土内外温差，降温速度、升温幅度等各项的参数。最后依据相关的参数，制度针对性的温度控制措施。一般而言，入模前的温度应控制在45℃以下，内外温差不超过30℃，而降温速度则不低于2℃/h。在模板施工阶段应严格参照水利工程大体积混凝土模板施工规范操作，并在成型之后对其进行反复的测验，看其稳定性和强度是否达到相关要求。同时，模板成型后要对其进行科学的养护，一方面严格遵守模板拆除时间，另一方面对模板中的混凝土内外温差要控制得当。就混凝土浇注而言，其浇注方式分成了分层连续浇注和推移式浇注两种形式，其中分层连续浇注又细分了全面分层、阶段分层、斜向分层等多种类型。具体浇筑时，要在保证上一阶段混凝土基本固化凝结的前提下，紧接着进行下一阶段的浇注，进而有效缩短浇注时间。一般而言，在浇筑时应遵循“先长后短”的原则，先对长度较长的混凝土一侧进行浇注，继而浇注较短的一侧，并在这一过程中保持浇注的持续性，直至浇注完成。需要指出的是，大体积混凝土采用分层浇注方式时，在浇注完工后要对其进行及时的振捣，并在振捣中科学把握振捣时间和位置。

［1］缪军.超长大体积混凝土箱型基础无缝施工技术研究［D］.上海:同济大学，2007.