超长地下室混凝土结构的开裂控制

陈承良 （宿迁金科房地产开发有限公司，江苏 泗阳 223700）

0 前言

目前，结构规模超大的工程比比皆是，因混凝土结构收缩控制不力引起的质量问题，直接或间接影响了建筑物部分使用性能，因此按《混凝土结构设计规范》出图的设计文件，施工阶段按照《混凝土结构工程施工质量验收规范》标准进行反向制定施工质量控制标准，基本能解决混凝土结构因超长方面因素带来的不利影响，让地下室全面达到竣工验收标准，也满足后期使用阶段的各种结构和建筑功能。

1 工程概况

南京某软件科研基地工程，位于南京市雨花经济开发区，地下二层车库，工程结构安全等级为二级，主体结构正常使用、维护条件下使用50年，设计标高±0.000相当于绝对标高12.20m,基础垫层为100厚C15素混凝土，结构用混凝度均采用预拌混凝土，地下室内负二层柱混凝土强度等级C40，其余均为C35，底板、外墙及水池防水混凝土抗渗等级为P8，基础顶板抗渗为P6。标高在-9.50m处的底板厚600，标高-10.40m处底板厚650，外墙厚350,。一期工程平面布置如图所示。

地下室外墙周长约610m，最长单边长度约为240m，工程处于长江漫滩地带，地下水丰富，常年地下水位高，粉砂土。

2 设计上的处理

分块施工、无缝连接设计的思路是“抗放兼施，以抗为主”的原则；在设计中就要明确的问题：后浇带是一种混凝土刚性接缝，后浇带的宽度在理论上只需要很小的宽度就能保证收缩变形要求，但考虑施工方便通常在800～1000mm，后浇带接缝形式有平直缝、阶形缝、企口缝等，后浇带采用补偿收缩混凝土，采用何种类型的后浇带必须根据工程类型、工程部位，现场施工情况和结构受力情况二确定，基础后浇带的断面形式，应在结构设计图纸上详细明确表示出来，当地下水位较高时，由于后浇带的混凝土与原混凝土直接存在细微的毛细孔，宜在基础后浇带下设施防水板或止水带并增设一道附加防水层，以防止混凝土内钢筋出现腐蚀现象。后浇带混凝土宜根据实测沉降值计算后期沉降差能满足，本次沉降后浇带共有3个呈环状，把14层的7号楼，5层的5号、6号楼与整个地下室其他部分完全分开，在5号楼和6号楼的的中部又增设一道横向沉降后浇带，从地下室一直到顶板全部断开，形成不超过60m长的一个个独立沉降结构单元；在整个一期地下室其他部位，再增加设置温度后浇带，共计16条，在混凝土中加入粉煤凝型外加剂，可以有效减少和防止温度裂缝的出现，提高混凝土的体积稳定性，这些都是本次项目设计的关键。

3 施工技术的理论依据

尽管在施工技术理论上，后浇带有1cm就能足够保证温度收缩变形，但在施工汇总考虑施工方便并避免应力集中，后浇带宽度取800～1000mm,应通过建筑物的整个横截面，分开全部墙、梁和楼板，后浇带选择在结构受力影响较小、结构截面简单、施工方便的位置曲折通过。一般在距离主楼柱外的第二跨内，框架梁和板的1/3跨出，且钢筋贯通不切断。如要切断钢筋则全部切断，通过钢筋的搭接实现应力传递，这种后浇带消除约束应力集聚的效果更好，对超长结构的钢筋切断，应注意搭接长度1.6 laE与后浇带宽度关系。后浇带释放混凝的收缩应力，其保留时间越长会好，但必须在施工期间不至影响设备安装。当后浇带为了减少混凝土施工过程中的温度应力时，保留时间不应少于2个月；当后浇带为了调整结构不均匀沉降时，应在两侧结构单一沉降基本稳定后再进行浇筑，后浇带内的混凝土采用强度等级提高一级的微膨胀混凝土。

4 施工控制

4.1 混凝土材料及配比控制

地下室抗渗混凝土常用的办法是掺用引气型外加剂，使混凝土内部产生不连通的气泡，毛细管通道被截断，又改变了混凝土结构内部空隙状况，从而提高了抗渗性能。此外，减小水灰比，选用适当品种和强度等级的水泥，考虑泵送和其他综合性能，掺入一定比例的粉煤灰，以达到使用性能上的抗渗，施工性能上流动性、保水性和黏合性。本次地下室的外墙及底板和顶板混凝土为C35/P8，膨胀加强带内C35。，商品混凝土，直接泵送，材料掺合料粉煤灰为I级灰。底板、顶板及混凝土墙板必须采用掺膨胀剂的补偿收缩混凝土，补偿收缩混凝土在水中养护14天的混凝土限制膨胀率应≥2/10000（补偿收缩混凝土的膨胀剂参入量为胶凝材料用量的10%），水泥普通硅酸盐水泥，并且保证水泥的细度，因为混凝土的施工性能注意由混凝土拌合物的和易性决定的。水泥颗粒越细表面积大，对混凝土力学性能和耐久性都很关键。膨胀剂掺入会使混凝土早期水化热提高，为防止温度裂缝水泥用量不宜过多，控制每立方混凝土300㎏，膨胀剂用量为水泥用量的10%，掺合料为Ⅰ级粉煤灰，用量为水泥的12%，充分参考了国家规范和行业内对材料的要求，像水泥必须是低水化热普通硅酸盐42.5号，7天水化热指标不高于275kJ/kg，水泥的碱含量满足每立方米混凝土碱总含量不大于2.25kg，粉煤灰为Ⅰ级无高钙粉，粗骨料是5～31.5mm级配均匀机碎石，含泥量不大于1%，为减少混凝土后期收缩，采用细读模数为2.7的中粗砂，含泥量不大于3%。尤其是对水灰比的控制更加严格，根据现有研究资料，水灰比过大时，混凝土中的毛细孔愈多，当然渗水性就愈大，当水灰比从0.6增加到0.63时，渗透性几乎增大了一倍，所以本次抗渗混凝土水灰比控制在0.6以下。

4.2 混凝土的浇筑与自然养护

①充分消化设计思想。对设计意图的理解和沟通，施工前吃透图纸，项目部和设计单位积极沟通，消化设计内涵并针对性制定施工方案，在浇筑时间保证连续，就是有间隔，在气温超过25°时控制在3h以内，气温超过25°时，间隔不应超过2.5h。

②合理密实指导。振捣密实才能保证混凝土的抗渗性，一定要采用震动棒振插，在预留孔、预埋件以及止水带的结构形状不顺直，几何空间小，加上钢筋比较密集，操作不方便，同时振捣时混凝土中的空气不容易完全排除，因此这些部位施工时，应在震动棒插入振捣时，安排专门的工人进行辅助以人工钢管插捣，确保密实度。

③明确工种岗位责任建立质量控制系统。冬季施工时保证混凝土的出料温度和入模温度，在运输或泵送到位发现离析，有专人进行搅拌均匀，泵送商品混凝土因为粉煤灰和其他外加剂的掺入，坍落度都很大，根据现场测定的数据，每一个插入振捣点振捣时间控制在10s左右，防止过振出现分层离析，而传统混凝土拌合物振捣15s以上。同时从混凝土入场、出料检查、泵送入模、摊铺振捣、收水压面、养护等每一个施工环节都有质量控制和检查，树立好质量的工程是干出来的理念，不是检验出来的。

④重点做好养护工作。因为施工期间超过一个冬夏期，南京历年温度统计显示，高温超过35°，低温可降低至-12°。考虑项目部计划抢工期的计划因素，除去按规范执行开始养护及养护时间规定外，工程项目混凝土养护期间专门采用彩条布和塑料薄膜覆盖，当混凝土二次压面初凝后，立即派养护小组把彩条布或塑料薄膜全部覆盖，对个别突出站立的结构部分，用塑料薄膜包裹塑料线绳绑扎防止脱落或被风吹起，养护期间不得上人工作，弹线也必须等终凝后12h进行，防止面层出现起砂麻面等质量问题。同样上荷载前，严格执行验收规范中对强度的要求，防止提前加荷载对混凝土顶板或墙板产生的冲击裂缝，强度达到1.2MPa后才允许上人弹线，吊放钢筋和模板时不允许猛拉猛放，要轻轻落下，考虑工期紧的要求，可适当提前上荷但模板不能拆除，全部梁板结构要等混凝土强度达到75%设计强度方能拆除模板，对跨度超过8m的梁强度达到100%设计强度放拆除模板，对跨度超过6m米的梁下拆模后一律钢管顶撑，顶撑间距小于2m，钢管两端有木板，不得把钢管直接接触梁板。

5 结语

地下室超长混凝土结构，无论是设计和施工，稍有不慎就会产生质量问题，有时开裂非常严重，这在地下水丰富的江南地区绝对要予以足够重视，采用补偿收缩混凝土为结构材料，以沉降后浇带＋温度后浇带形式，控制超长钢筋混凝土结构的裂缝出现。通过确立“两种后浇带”的设置进行软硬兼施的设计施工技术，有效预防地下室超出结构收缩开裂，并对施工中的沉降后浇缝与温度后浇带位置的提前布控，提高了整体防水性能和结构性能，简化了施工程序，缩短了施工周期，保证工程质量，节省了工程造价。