大型地下室混凝土裂縫原因和預防措施

　　1工程概況

　　深圳市某住宅鋼筋混凝土工程主體由三棟塔樓和二層地庫組成，地下室的第一層為設備層，第二層為地下車庫。工程總建筑面積8萬多m2，其中地下室總面積約為16000m2，本工程為建筑一類工程，工程建筑耐久等級為一級。塔樓采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構，塔樓間的地下室采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構，基礎采用人工挖孔樁，地下室底板厚500mm，地下室外墻厚400mm.本工程混凝土強度等級為：墻柱C35～C45，梁板C30～C40，其余部位C10～C20.混凝土保護層厚度為15mm～35mm.

　　2裂縫調(diào)查

　　2.1調(diào)查內(nèi)容

　　(1)裂縫情況：包括裂縫位置、長度、寬度、深度、性質(zhì)及發(fā)展情況等。

　　(2)設計、施工情況：包括裂縫相應位置的結(jié)構構造、混凝土強度等級、施工工藝及養(yǎng)護情況。

　　2.2調(diào)查方法和手段

　　2.2.1調(diào)查方法

　　裂縫調(diào)查采用普查與典型調(diào)查相結(jié)合的方法。對于裂縫比較集中的地下室D軸線附近的裂縫分布情況進行普查(D軸線為塔樓和地下室交界處)，對裂縫深度進行抽查，并對比較典型的裂縫的發(fā)展情況進行跟蹤調(diào)查。

　　2.2.2調(diào)查手段

　　本次調(diào)查采用的設備和工具主要有以下幾種：

　　(1)裂縫位置主要根據(jù)設計圖，借助于鋼尺、相機等進行檢查調(diào)查，并繪制裂縫分布圖。(2)裂縫寬度使用塞尺、刻度放大鏡進行測量。

　　(3)裂縫長度用鋼尺和皮尺測量。

　　(4)裂縫深度按照規(guī)范要求用超聲波儀測量超聲波發(fā)送和響應時間，經(jīng)過計算得到裂縫深度。

　　2.3裂縫調(diào)查

　　2.3.1地下室裂縫情況

　　(1)裂縫部位、長度和寬度

　　對地下室負一層和負二層沿D軸線附近的裂縫進行了初步調(diào)查，負一層的裂縫情況見表1，負二層的裂縫情況見表2(略)

　　(2)裂縫深度

　　對地下室部分裂縫的深度進行了抽查，抽查結(jié)果見表3所示。

　　2.3.2跟蹤調(diào)查

　　對地下室混凝土的部分裂縫的寬度進行了跟蹤調(diào)查，調(diào)查結(jié)果表明：地下室的少量裂縫在繼續(xù)發(fā)展，不過發(fā)展趨勢不大;在地下室頂板和墻面分別有少量新的裂縫產(chǎn)生。

　　2.4裂縫特征分析

　　調(diào)查發(fā)現(xiàn)地下室的裂縫主要集中于D軸線附近，并且地下室的裂縫具有以下特點：

　　(1)頂板裂縫大多數(shù)與跨度方向呈45℃左右的斜角，個別裂縫穿過兩塊以上的板。

　　(2)頂板呈斜角的裂縫多數(shù)相互平行，且集中于D軸線附近板的一角。

　　(3)頂板的裂縫大多數(shù)集中于塔樓和地下室交界的D軸線兩側(cè)。

　　(4)墻面裂縫多數(shù)垂直地面且相互平行，寬度自下而上逐漸變窄。

　　(5)地下室部分裂縫相交呈八字形。

　　3裂縫原因研究

　　3.1混凝土裂縫的類型和產(chǎn)生原因

　　混凝土的裂縫按產(chǎn)生的時間可分為硬化前裂縫、硬化過程裂縫和完全硬化后裂縫。按引起裂縫產(chǎn)生的原因把混凝土裂縫分為二大類〔

　　第一大類，由第一類外荷載引起的裂縫，包括按照常規(guī)計算的主要應力引起的“荷載裂縫”，以及由結(jié)構次應力引起的“荷載次應力裂縫”，二者通稱為結(jié)構性裂縫、受力裂縫。

　　第二大類，由第二類荷載即變形變化引起的裂縫，包括溫度、濕度、收縮和膨脹、不均勻沉降等因素引起的裂縫，也稱非結(jié)構性裂縫。上述兩類裂縫的區(qū)別是：前者從外荷載的作用、結(jié)構內(nèi)力的形成，直至裂縫的出現(xiàn)與擴展，似乎都在同一時間瞬時發(fā)生并一次完成，是個“一次”過程。而變形荷載的作用，從環(huán)境的變化，變形的產(chǎn)生，到約束應力的形成，裂縫的出現(xiàn)與擴展等都不是在同一時間瞬時完成的，它有一個“時間過程”，稱之為“傳遞過程”，是一個多次產(chǎn)生和發(fā)展的過程。

　　3.2裂縫原因分析

　　根據(jù)調(diào)查結(jié)果分析，以及對地下室裂縫的初步跟蹤調(diào)查，地下室有些裂縫有進一步發(fā)展趨勢，且有新的裂縫產(chǎn)生，裂縫的產(chǎn)生表現(xiàn)為“時間過程”，呈現(xiàn)由變形變化引起的裂縫特點，估計地下室裂縫由變形變化引起為主。根據(jù)地下室的裂縫特點，分析其原因有以下幾方面：

　　(1)材料原因

　　根據(jù)攪拌站提供的原材料實際計量數(shù)據(jù)看，其用水量波動較大，可能導致混凝土質(zhì)量波動也較大。

　　(2)施工原因

　　根據(jù)在現(xiàn)場對施工過程的觀察、對現(xiàn)場混凝土的檢查和對施工人員的訪問，發(fā)現(xiàn)有幾個問題：一是混凝土的蜂窩麻面，二是混凝土的養(yǎng)護，三是拆模時間。蜂窩麻面反映混凝土立模和振搗方面存在不足，而養(yǎng)護不好則對混凝土整體質(zhì)量影響特別顯著，直接影響混凝土的抗裂能力。在混凝土產(chǎn)生足夠強度以前，過早拆模以及在混凝土施工面上過早從事其它準備工序，會破壞混凝土結(jié)構，降低承載力，導致裂縫的產(chǎn)生。另外，根據(jù)施工單位編制的《施工組織設計》，由于地下室二層與地下室一層D軸線落差處，地下室二層外墻與塔樓地下一層底板相連。而地下一層底板與地下二層外墻施工存在60天技術間歇時間，為使主樓節(jié)省60天工期，將地下二層外墻與地下一層底板結(jié)構一起施工。這樣使原來的結(jié)構剛度和結(jié)構構件的約束情況有所變化，在地基差異沉降變形和荷載影響下，就可能導致D軸墻和地下室樓板產(chǎn)生裂縫。

　　(3)結(jié)構設計原因

　　D軸線位置為人防和塔樓的交界處，塔樓部分為一層地下室，人防部分為兩層地下室，故D軸線兩側(cè)所受荷載及兩側(cè)結(jié)構的剛度或柔性有顯著差異，使其變形差異較大，由于超靜定結(jié)構的強約束作用，從而導致裂縫的產(chǎn)生。