混凝土工程裂縫控制探索之路

PAGE64/64混凝土工程裂縫控制探索之路王鐵夢教授博導(dǎo)國家工業(yè)建筑診斷與改造工程技術(shù)研究中心王鐵夢1931年出生在遼寧省鐵嶺，滿族人。曾先后任冶金工業(yè)部建筑研究總院副院長和副總工程師，上海寶山鋼鐵總廠和寶鋼工程建設(shè)指揮部副總工程師，上海浦東地基基礎(chǔ)工程施工協(xié)調(diào)專家組組長,國家工業(yè)建筑診斷與改造工程技術(shù)研究中心專家顧問，教授級高級工程師，博士生導(dǎo)師，中廣核電，國核電力設(shè)計研究院技術(shù)顧問，曾任西安建筑科技大學(xué)兼職教授、博導(dǎo)，上海交大、清華大學(xué)、同濟大學(xué)、大連理工大學(xué)兼職教授，深圳大學(xué)客座教授。實踐的需求改變了我的人生軌跡時光倒流到上個世紀五十年代，我作為解放后第一批大學(xué)生，正趕上了新舊交替的偉大時代，不愿意虛度光陰和隨波逐流，為祖國建設(shè)做一點貢獻，建國初期東北開始了大規(guī)模經(jīng)濟建設(shè)，在大學(xué)學(xué)習(xí)期間，聯(lián)系自己的特長和愛好，決心學(xué)習(xí)建筑藝術(shù)專業(yè)，夢想做一名建筑師，在東北156項重點工程中在蘇聯(lián)專家指導(dǎo)下，進行畢業(yè)前的實習(xí)，這也是我最早的接觸實踐，我同時做為蘇聯(lián)專家的俄文翻譯，每走到一個工地，中國的工程技術(shù)人員通過我的翻譯向蘇聯(lián)專家提出許多建筑實踐中的技術(shù)難題，其中一項較多的問題，建筑物溫度伸縮縫和變形縫問題，如東北鐵道部齊齊哈爾機車車輛工廠、沈陽電機廠、沈陽某變壓器廠、鞍鋼大型軋鋼廠工地進行教學(xué)實習(xí)時?，F(xiàn)場工程師們提出了許多類似問題，現(xiàn)場實踐直覺告訴我們，建筑物的溫度伸縮縫設(shè)置與裂縫出現(xiàn)規(guī)律無明顯直接關(guān)系與當(dāng)時蘇聯(lián)規(guī)范規(guī)定有一定矛盾，蘇聯(lián)專家認為這純屬偶然現(xiàn)象，蘇聯(lián)規(guī)范是按蘇聯(lián)經(jīng)驗和彈性理論決定的，應(yīng)該無條件執(zhí)行。而當(dāng)時我感覺這偶然現(xiàn)象背后可能隱藏著必然規(guī)律，查閱資料，并沒有先驅(qū)者對這一不起眼的課題進行研究。不成為學(xué)術(shù)界研究問題，卻是規(guī)范性質(zhì)問題而且是國際性規(guī)范問題。年輕的我，理想是熱衷于建筑藝術(shù)的研究，曾夢想當(dāng)一名建筑師。因此原來的打算暫時先擱置一下，先抽點時間搞搞伸縮縫問題，然后再從事心愛的建筑藝術(shù)專業(yè)。沒想到我對伸縮縫與裂縫控制問題進行的研究和探索一發(fā)而不可收拾，研究和探索中發(fā)現(xiàn)其涉及領(lǐng)域之廣，問題之多，遠遠超出了我原先的設(shè)想。在茫茫知識海洋中，查不到對口資料，路該怎么走，渺茫無序，只能作為一個拓荒者艱難前行，一路上風(fēng)風(fēng)雨雨跌跌撞撞走過了將近60年，遇到數(shù)不清的困難，始終不離不棄，跌倒再爬起，實踐的需求，改變了我一生的追求和生活軌跡，這一探索之路竟成了我的終生事業(yè)和追求，整整跑過了六十年，混凝土工程裂縫的探索必須聯(lián)系混凝土材料、結(jié)構(gòu)和施工研究溫度，收縮，地基變形等效應(yīng)。控制裂縫的新理念，混凝土裂縫是不可避免的，其有害程度是可控制的，工程師的全部藝術(shù)是把裂縫控制在無害范圍內(nèi)，現(xiàn)代化學(xué)灌漿技術(shù)可以作為終飾工程處理好無害裂縫。解決裂縫問題最好的設(shè)計原則是應(yīng)用“抗與放”的設(shè)計原則，辯證統(tǒng)一了設(shè)縫與無縫兩大流派。概念設(shè)計具有良好的現(xiàn)實意義。一切裂縫與質(zhì)量事故都是作用效應(yīng)與結(jié)構(gòu)抗力的博弈，作用效應(yīng)中應(yīng)當(dāng)增加新一類隱形荷載即變形效應(yīng)，包括溫度，濕度和地基變形效應(yīng)。提出最新的混凝土無縫施工法-跳倉法。將結(jié)構(gòu)，材料，施工和地基聯(lián)合起來進行研究和應(yīng)用，解決實際工程問題為最終目的。變形效應(yīng)是一個新的領(lǐng)域。偶然現(xiàn)象的探索-對蘇聯(lián)規(guī)范提出異議-確定伸縮縫研究的切入點五十年代初期，正當(dāng)全國學(xué)習(xí)蘇聯(lián)的高潮，蘇聯(lián)專家認為蘇聯(lián)規(guī)范是根據(jù)蘇聯(lián)建設(shè)經(jīng)和彈驗性理論計算決定的，執(zhí)行這一規(guī)范有東歐的許多國家德國和中國。工業(yè)建筑框架結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力的計算是按前蘇聯(lián)“單層工業(yè)廠房柱結(jié)構(gòu)計算理論”，該計算理論依據(jù)是依據(jù)彈性假定，框架結(jié)構(gòu)的溫度應(yīng)力和結(jié)構(gòu)長度成正比即線性關(guān)系，柱間剪刀撐大大增加框架側(cè)移剛度，不算則已，一算應(yīng)力過分偏高（熱彈理論計算工程不僅數(shù)量級偏高而且有可能產(chǎn)生定性的誤差，如某核電站核島的實際工程裂縫出現(xiàn)在理論計算的受壓區(qū)，而受拉區(qū)反而安全無恙），故當(dāng)時只好按蘇聯(lián)溫度伸縮縫許可間距進行設(shè)計，一般認為如果設(shè)計院按規(guī)范留了伸縮縫，則結(jié)構(gòu)開裂的責(zé)任有施工方負責(zé)。如果設(shè)計沒有留伸縮縫，則結(jié)構(gòu)開裂由設(shè)計方負責(zé)。這樣就把是否留伸縮縫作為開裂判斷唯一依據(jù)。對于中國的工程技術(shù)人員來講，當(dāng)時國內(nèi)執(zhí)行的設(shè)計規(guī)范也是照搬了這個規(guī)定；這些規(guī)范是必須執(zhí)行的金科玉律，保留至今。然而，1954年夏畢業(yè)前實習(xí)，蘇聯(lián)教授帶我們?nèi)ヌK聯(lián)援華項目鐵道部、機械部、冶金部等許多工程現(xiàn)場教學(xué)實習(xí)時，在廠里發(fā)現(xiàn)混凝土框架長度150余米鑄造車間并沒有設(shè)伸縮縫。這個長度超出規(guī)范規(guī)定3倍的建筑物沒有預(yù)先留伸縮縫，既沒有影響到建筑物的質(zhì)量，而且又有良好的外觀。為什么會出現(xiàn)這種反常的現(xiàn)象？設(shè)計人員由于沒有按照規(guī)范留伸縮縫而受到批評，但是工程沒有開裂，蘇聯(lián)專家的回答是，對設(shè)計者既不要批評，因為工程沒裂，但也不要表揚，因為他沒有按蘇聯(lián)規(guī)范設(shè)計。有好幾個工地的中國技術(shù)人員都提出類似問題，專家們回答，這純屬個別的偶然現(xiàn)象，不具有普遍性，沒有研究價值。中科院力學(xué)所邀請波蘭專家講學(xué)，我有機會去請教國際著名力學(xué)家基斯?fàn)柦淌?，沒想到教授回答和蘇聯(lián)專家一樣，純屬“偶然想象”，沒有研究價值，波蘭也是應(yīng)用蘇聯(lián)規(guī)范，蘇聯(lián)規(guī)范又源自德國，東歐和其它國家都有自己的規(guī)范，只是間距數(shù)值大小有區(qū)別。但是，我下意識地認識到這種建設(shè)實踐中的偶然現(xiàn)象背后，極有可能隱藏了某種必然的規(guī)律，而當(dāng)時并沒有先驅(qū)者進行這一課題的研究，普遍認為，這是一個不起眼的小課題，沒人感興趣。我決定先抽一點時間搞搞這個伸縮縫問題。我收集了許多溫度應(yīng)力理論的資料，到建科院、北京圖書館，北大數(shù)學(xué)系，水科院等許多著名研究院都找不到找不到伸縮縫的研究論文和資料，沒人對這個課題感興趣，也沒有哪個科研院所列過這樣的研究課題，只找到一些力學(xué)理論資料，我對那些彈塑性理論數(shù)學(xué)力學(xué)的推導(dǎo)，看也看不懂。建設(shè)現(xiàn)場裂縫問題此起彼伏，我決心深入到工程裂縫最多的工程實踐中去，從裂縫現(xiàn)象作為研究伸縮縫的切入點，開始對工程實際變形和裂縫擴展規(guī)律進行工程實測，實測資料的累計作為分析問題和簡化計算方法的基礎(chǔ)，收集到第一手大量裂縫資料，同時做了一點小型粗略實驗。開始從混凝土結(jié)構(gòu)擴大變形縫間距，至今發(fā)展到取消永久性變形縫的研究與應(yīng)用。1955年哈工大本科畢業(yè)后，我被分配留在哈工大任助教，開始對建筑裂縫進行全面而深入的研究和探索。最初的研究文章是結(jié)合現(xiàn)場反常的裂縫現(xiàn)象與建筑物伸縮縫的關(guān)系而開始編寫的，當(dāng)時正處于全國學(xué)習(xí)蘇聯(lián)的高潮，蘇聯(lián)規(guī)范是神圣不可侵犯的，我根據(jù)東北156項重點蘇聯(lián)援助項目中的某部分工程收集到的“偶然現(xiàn)象”結(jié)合工程實踐和實測，發(fā)現(xiàn)了蘇聯(lián)規(guī)范的局限性和片面性，準備對蘇聯(lián)規(guī)范提出質(zhì)疑，對熱彈性理論計算方法學(xué)習(xí)并進行改進和探索，提出多系數(shù)簡易計算法（彈塑性，裂縫剛度，俆變，裝配式影響）可以算出伸縮縫間距，原文見《哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報》1957No.3,取消永久性伸縮縫條件（當(dāng)伸縮縫間距擴大到建筑物長度時即達到取消伸縮縫的目的）。又查到一些其它國家的規(guī)范，沒有想到，一個不起眼的小課題竟然是對國際性常規(guī)的挑戰(zhàn)。第二篇文章是“工業(yè)廠房的真實變形”變形實測分析，并指出：觀測到的數(shù)據(jù)和彈性理論存在較大的差異，結(jié)構(gòu)的真實變形遠小于理論值，與諸多條件有關(guān)，但主要的是裝配式影響。我戰(zhàn)戰(zhàn)兢兢地用俄文完成了這篇質(zhì)疑，質(zhì)疑前蘇聯(lián)規(guī)范中有關(guān)伸縮縫的規(guī)定。研究論文《關(guān)于工業(yè)建筑橫向溫度縫和縱向溫度縫》，雖然遭受到某些批評和諷刺“鐵夢在玩數(shù)學(xué)游戲，對蘇聯(lián)規(guī)范不尊重”，我意識到雖然題目不起眼，但有一定風(fēng)險，當(dāng)時許多學(xué)術(shù)問題都和政治家庭出身掛鉤。1957年初在哈工大的學(xué)術(shù)報告廳，做了工業(yè)廠房混凝土框架伸縮縫的初步研究報告，聽眾感到我對蘇聯(lián)規(guī)范和蘇聯(lián)專家的不同意見，聽眾不歡而散，那是對我第一次打擊。我給幾個雜志寫文章均被退回，同學(xué)們擔(dān)心我會出問題，我還是打起勇氣，將論文送給給蘇聯(lián)專家?guī)炱澝鹘淌趯彶?，他又轉(zhuǎn)送蘇聯(lián)建筑科學(xué)院最終審查后建議由蘇聯(lián)的《工業(yè)建筑》雜志兩次發(fā)表，蘇聯(lián)“工業(yè)建筑”雜志是國際上頗有名望的技術(shù)雜志，在國際廣泛流傳，《ПромышленноеСтроительство》1958No.10、1960No.41958年6月我接到雜志主編密爾扎先生的通知：你的論文將于1958年10月號在本刊登出，編輯部總編附加了編輯部“按語”：“本問題在蘇聯(lián)尚未得到成熟的解決，本論文具有現(xiàn)實意義，發(fā)表中國工程師王鐵夢的文章，是為了向本刊讀者征求討論意見”。文章受到前蘇聯(lián)同行的廣泛關(guān)注和討論，其后該雜志兩年內(nèi)發(fā)表6篇討論文章（有贊成有反對）。控制混凝土結(jié)構(gòu)裂縫問題是一項綜合性技術(shù)難題，變形縫的設(shè)置只是諸多因素之一，是主要的設(shè)計措施，并根據(jù)蘇聯(lián)經(jīng)驗編制國家規(guī)范，我開始探索廠房排架結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)聯(lián)系混凝土特性，溫度應(yīng)力和長度成正比的計算方法，補充了常規(guī)彈性理論中忽略了材料，施工及環(huán)境條件的常規(guī)計算方法，長度不能成為判定裂縫與否的唯一因素，否定了當(dāng)時留縫與否作為裂縫唯一判別依據(jù)，我的文章發(fā)表在“建筑學(xué)報”1959No.1和“土木工程學(xué)報”1961.4.5.6.中國土木工程學(xué)會上海裂縫會議論文集（1963），這樣的近似計算將彈性溫度應(yīng)力下降了70%--80%比較接近實際。1959年5月我被借調(diào)到建研院與一機部第八設(shè)計院簽署了在沈陽電機廠主廠房168m長混凝土框架結(jié)構(gòu)取消伸縮縫廠房實驗工程合同，進行了分析計算和跟蹤觀測，發(fā)現(xiàn)廠房框架中的剪刀撐，顯著增加側(cè)移剛度。超長工程質(zhì)量正常，裂縫控制取得了成功。這時我發(fā)現(xiàn)變形引起的作用效應(yīng)，與結(jié)構(gòu)剛度成比例的特點，作用效應(yīng)與自身結(jié)構(gòu)剛度成正比，這是與荷載效應(yīng)有著根本的區(qū)別，彈塑性，俆變、微裂縫和裝配節(jié)點都會軟化溫度收縮應(yīng)力，反復(fù)溫差會引起異號應(yīng)力，這些因素都與混凝土的齡期有關(guān)，蘇聯(lián)規(guī)范和彈性理論計算決定伸縮縫間距的規(guī)范有被突破的可能。北京人民大會堂主體結(jié)構(gòu)超長132m臨時變形縫工程的實踐1958年，我到北京工作后，被借調(diào)到中國建筑科學(xué)院工作，隨著建科院一批老專家參加了北京國慶十大工程辦公室科學(xué)技術(shù)工作委員會做技術(shù)服務(wù)工作，十大工程均是超長工程，如何設(shè)置伸縮縫問題引起大家的注意，當(dāng)時中國還沒有前人做過系統(tǒng)的研究，由于我做過一點研究并且寫出一些論文就被借調(diào)到建設(shè)部建研院，跟隨建研院的專家們?yōu)閲鴳c工程科技委做服務(wù)工作，于1958年12月28日討論人民大會堂是否設(shè)置伸縮縫的問題做準備工作。國慶工程中最大的工程也是最重要的工程人民大會堂主體結(jié)構(gòu)，從大會堂東門到西門主體結(jié)構(gòu)132米長鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，超過伸縮縫許可間距三倍多，是否需要設(shè)置伸縮縫是迫在眉睫的問題，建筑師無法解決變形縫給建筑藝術(shù)和構(gòu)造帶來的困難，伸縮縫對建筑造型極為不利，結(jié)構(gòu)工程師希望遵守規(guī)范和留伸縮縫，引起熱烈爭議。研究院的專家組指定我做一些計算方面的籌備工作。人民大會堂主體結(jié)構(gòu)專門委員會于1958年12月28日正式我根據(jù)建研院專家組的要求，并根據(jù)過去的初步研究成果，對人民大會堂132米主體框架作了溫度收縮應(yīng)力近似計算，考慮到大會堂施工階段最不利的溫差，如不設(shè)伸縮縫，框架端部最大位移為1.7～2.0厘米，最大彎矩為750kN·m；我認為對結(jié)構(gòu)不會產(chǎn)出有害影響，取消溫度伸縮縫是很有可能的，從另一方面看，如果根據(jù)大會堂施工期間的最大降溫差遠遠超過使用階段的年溫差，可以采用臨時性伸縮縫解決施工階段的最大溫差，投入使用以后，永遠不會再遇到施工階段的溫差，可以在施工后期約兩個月時間封閉臨時性伸縮縫，這樣可以給結(jié)構(gòu)留有更多的安全度，給建筑師創(chuàng)造很大的方便，既不影響建筑藝術(shù)，又不影響結(jié)構(gòu)安全，結(jié)構(gòu)永遠不會承受施工期間-20余度的降溫，與會專家對我的建議熱烈論證后，希望建議方案能使結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和位移再小一點。我經(jīng)過近似的計算，認為在132米范圍內(nèi)設(shè)置兩條臨時性伸縮縫，可將最大位移減少到0.6厘米，最大彎矩減少到250kN·m。與會專家工業(yè)建筑設(shè)計研究院陶逸鐘總工程師介紹了北京車站的溫度伸縮縫處理情況，北京車站大廳部分，月臺及地下道的溫度伸縮縫處理經(jīng)驗。會上清華大學(xué)汪坦教授認為人民大會堂工程是非常重要的，只許成功，不許失敗。應(yīng)當(dāng)采用更多的實際調(diào)查資料。北京市設(shè)計研究院研究室顧鵬程教授提出了結(jié)構(gòu)避免和減少干縮的施工方法。建筑科學(xué)院薛繩祖總工程師認為關(guān)于伸縮的建議方案是合理的，如結(jié)合天安門看臺、紅十字醫(yī)院和其它超長工程等。會上胡璘工程師補充說明了施工條件對工程質(zhì)量的影響，最后經(jīng)過設(shè)計施工論證，由朱兆雪總工程師確定采用兩條“臨時性1.0米寬變形縫”后來被稱為“后澆帶”的技術(shù)措施，最終達到了取消永久性伸縮縫的目的。施工過程中我跟蹤施工，在現(xiàn)場目睹留臨時伸縮縫，縫中鋼筋連續(xù)不斷（論證會上有少數(shù)同志主張切斷鋼筋更能釋放應(yīng)力）。其中一條一米經(jīng)過兩個半月填充普通混凝土，沒有摻任何抗裂膨脹劑和抗裂纖維，在工期十分緊張的條件下，施工質(zhì)量優(yōu)良，大會堂經(jīng)過半個多世紀的使用，雖然當(dāng)時用的混凝土的強度等級只有200#也就是現(xiàn)在的C20，結(jié)構(gòu)沒有出現(xiàn)斷裂問題，主體結(jié)構(gòu)安全可靠，似乎中低強度的混凝土具有良好的韌性和后期強度，施工質(zhì)量優(yōu)良，變異性較低（在國慶工程中為了冬季施工摻了一些氯鹽引起裂縫做過修補），均質(zhì)性較好，半個世紀后，有的專家看了人民大會堂結(jié)構(gòu)，認為“再用一百年沒問題”。所以后來我們在大量的超長大體積混凝土均采用C20-C30，并利用后期強度，取得了控制裂縫的圓滿成功（例如寶鋼和上海上千萬立方米超長大體積混凝土，幾乎大部分都采用普通混凝土C25-C35強度等級，長江三峽大壩，主要混凝土C15—C20利用后期強度，滿足了生產(chǎn)和設(shè)計要求，耐久性很好。自從1978年，從寶鋼到全國許多超長大體積混凝土重點工程都采用中低強度，優(yōu)質(zhì)普通混凝土，裂縫輕微，防水性能好，寶鋼30多年一貫采用混凝土本體防水，地下空間滿足高度自動化生產(chǎn)要求。降低混凝土強度，降低混凝土水泥用量，幾乎1：1到1：0.7的降低二氧化碳的排放量，對環(huán)保和綠色混凝土要求十分重要。工程設(shè)計經(jīng)常希望提高強度的方向值得深思，目前國內(nèi)外許多工程，同等強度的每立方米混凝土水泥用量差別百余公斤并不罕見，我國現(xiàn)行的國家規(guī)范見下表：永久性變形縫的設(shè)置是把結(jié)構(gòu)分成若干獨立結(jié)構(gòu)體，鋼筋完全斷開，使得彎矩、剪力、拉力等于零，中間以橡膠止水帶防水連接，降低超長結(jié)構(gòu)的約束應(yīng)力，是以放為主設(shè)計原則。多年的實踐經(jīng)驗證明，這種已放為主的永久性變形縫內(nèi)部橡膠止水帶和混凝土難以密實結(jié)合，并不耐久，俗稱十縫九漏。根據(jù)人民大會堂的經(jīng)驗，在毛主席紀念堂大體積混凝土樁筏基礎(chǔ)8層鋼筋1.0m厚現(xiàn)場溫控實況采用4條1米當(dāng)時作為一個年輕人，能配合建設(shè)單位為人民大會堂和其它超長工程做一些有現(xiàn)實意義的工作，感到十分欣慰（詳見國慶工程辦公室科學(xué)技術(shù)工作委員會-工作簡報第23期），這是我一生中從事超長結(jié)構(gòu)無縫施工研究的第一個工程實踐。這恰好說明“機遇是留給有準備的人”那句銘言。后來我又參與了首都體育館，軍博等其它國慶工程伸縮縫問題的討論，提供了一些建議，參考應(yīng)用。工程實例引導(dǎo)我從有縫到無縫的研究理念及研究方向。紀念堂工程的總結(jié)，后澆帶法主要困難是清理垃圾和封閉時間過長（45-60天）。中國最早1979開始大規(guī)模泵送大體積商品混凝土是從寶鋼開始的，混凝土控制裂縫的技術(shù)難度增加了，工程規(guī)模越來越大，多年來，地下超長無縫大體積混凝土箱基迅速發(fā)展，從長度100m，200m，500m，最終達到1300m（冶金建筑領(lǐng)域）同時國內(nèi)許多重點工程包括一些國防工程和核電站等工程裂縫現(xiàn)象層出不窮，催生了許多新型抗裂材料和技術(shù)，摻合料及外加劑，但從我的處理裂縫實踐來看，有不少材料經(jīng)不起實踐的考驗，一些理論和實驗室實驗以及一些小規(guī)模的模型試驗，都無法反映工程實際條件，許多新材料研發(fā)者沒有注意到從小規(guī)模實驗和施工到大規(guī)模施工和應(yīng)用的變化規(guī)律，我根據(jù)多年處理裂縫和寶鋼三十五年的實踐經(jīng)驗，提出“普通混凝土好好打”的希望，不摻任何特種摻合料和外加劑，超長大體積混凝土中外摻材料的種類越少越好，施工方法越簡單越好，最簡單的方法往往是最有效的方法。材料研發(fā)不要脫離結(jié)構(gòu)應(yīng)用，結(jié)構(gòu)設(shè)計也不要脫離材料和施工。將裂縫的研究作為變形縫研究切入點問題有更高的綜合性1963年中國土木工程學(xué)會在上海第一次全國裂縫會議上，按常規(guī)判斷樓板和女兒墻斜裂縫為差異沉降引起的，經(jīng)過大量的觀察，我認為是誤判，實際是收縮與溫度應(yīng)力引起，并且與結(jié)構(gòu)長度無關(guān)，與是否留伸縮縫無關(guān)，解釋了一些所謂的“反?！爆F(xiàn)象，原來反常是正?，F(xiàn)象，特別最常見的混凝土板狀結(jié)構(gòu)的龜裂，主要與收縮和雙向約束有關(guān)。雙向約束混凝土板式結(jié)構(gòu)收縮的龜裂美國某工程車庫頂板收縮應(yīng)力引起的龜裂2006我當(dāng)時爭取各種可能機會到重點工程和生產(chǎn)現(xiàn)場進行裂縫現(xiàn)象和變形縫（伸縮縫、沉降縫、抗震縫）關(guān)系的研究，裂縫分析與處理結(jié)果對變形縫的研究十分重要，我決定把裂縫的研究作為變形縫研究的切入點，這樣的決定就把專題研究的廣度大大增加了。從祖國的東北嚴寒地區(qū)，西北干旱地區(qū)，大江南北濕熱地區(qū)，鞍鋼，武鋼。包鋼，太鋼，攀鋼到寶鋼等，從冶金工業(yè)到核工業(yè)交通水運工程等從地下空間開發(fā)，從銅陵有色金屬礦山到兩淮和山西煤礦礦井，橋梁，地鐵隧道到地上框架結(jié)構(gòu)，某些國防工程，哪里有重大裂縫事故就主動去第一線配合施工單位分析，解決和處理工程裂縫問題。最多去的地方還是上海，北京，武漢，深圳兩廣和云貴，四川，香港等地區(qū)和國外一些重點工程。遼南地震，我是搶險救災(zāi)組組員，對地震力引起的裂縫，特別是交叉剪力裂縫和磚混結(jié)構(gòu)進行了研究。2010年62010年6月24日深圳某工程后澆帶開裂滲漏Cracksonthepost-pouringbeltwithexpansionagent后澆帶寬度1.4m、長90m，分六次澆筑前三次混凝土為C30P8,每隔2-2.5m一條裂縫，其后施工單位以為混凝土強度不夠而改為C35P8摻膨脹劑（ZY型8%），結(jié)果裂縫更多，每隔1-1.5m一條貫穿裂縫。（后澆帶封閉時間60d)上海德國中心220*80m,5條后澆帶摻膨脹劑14%，混凝土摻12%，裂縫1380m。地基變形引起的裂縫我國大三線二期工程基地正處于大滑坡地帶，勘探出三個滑動面，數(shù)十萬方土體已發(fā)生緩慢移動（每天約3—4mm），有兩種意見:一種是滑坡后在進行建設(shè)，采用“放”的原則，但工期不允許，我和施工緊密配合，考察滑坡體周圍裂縫發(fā)展?fàn)顩r，滑坡的核心要素是水，當(dāng)?shù)卣岛导荆x雨季還有5個月，此期間搶建3排大口徑混凝土抗滑樁，用工字鋼配筋，增加抗滑力，就有可能把滑坡抗住，用“抗”的原則取代“放”的原則，與設(shè)計施工配合，取得圓滿成功。地基變形引起混凝土結(jié)構(gòu)裂縫很寬10-50mm，待地基穩(wěn)定后，采取化灌處理（見上圖），我在研究滑坡前，地面裂縫的規(guī)律，有可能為預(yù)報滑坡做貢獻，結(jié)合當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)條件和裂縫狀態(tài)，采用抗與放的原則進行處理。除了混凝土的溫度收縮變形，進一步發(fā)現(xiàn)地基變形是引起工程結(jié)構(gòu)的另一大原因，包括滑坡和地震以及質(zhì)量力（地基動態(tài)變形），統(tǒng)稱為變形效應(yīng)，有它自己的獨特規(guī)律，與荷載效應(yīng)同等重要，不應(yīng)視為次要問題。作者在四川攀枝花大滑坡現(xiàn)場觀測滑動面的相對位移和滑坡上磚混結(jié)構(gòu)裂縫（1987.10）在大滑坡現(xiàn)場雨季到來之前搶建大口徑抗滑樁用抗的原則解決滑坡問題。遼南地震，唐山地震，汶川地震都深入現(xiàn)場參加搶險救災(zāi)并同時調(diào)查裂縫與倒塌破壞的關(guān)系，地震區(qū)簡直是結(jié)構(gòu)裂縫與破壞的試驗場，開始探索，從裂縫到破壞的發(fā)展過程，分析有害與無害裂縫的界限，地震區(qū)抗震縫和變形縫的設(shè)置，非但無助于于減震作用，反而增加了碰撞破壞的現(xiàn)象。我們的整個地球分為13個板塊，相互運動，它們的分界面就是斷裂帶，也就是裂縫群，當(dāng)相鄰板塊間的相互擠推應(yīng)力超過定量時便產(chǎn)生微裂縫擴展超過極限強度便產(chǎn)生地震，我特別注意到巖石和混凝土裂縫擴展均伴隨著聲發(fā)射，因此可否從斷裂帶的裂縫擴展規(guī)律中預(yù)報地震是值得探索的重大技術(shù)難題。探索裂縫的發(fā)展和擴展規(guī)律，對房屋倒塌破壞可以起到良好的預(yù)報作用，為今后危房危橋的鑒定提供有價值的參考資料。我對裂縫的研究如癡如醉。1969年，我在云南中越邊境蒙自縣勞改農(nóng)場西山牧馬時，研究了樹皮裂縫和老人皮膚的均裂及混凝土的表面龜裂，完全出自相同的原理，即濕度應(yīng)力引起，在工程實踐中占有很高的比例，并不像通常想象的那樣，“大體積混凝土是水化熱引起的裂縫”，而是混凝土的收縮變形引起的裂縫，收縮變形包括自生收縮，早期塑形收縮和碳化收縮以及后期干燥收縮，收縮的機理非常復(fù)雜，研究資料較少，必須認真的學(xué)習(xí)和專研，特別是在工民建，市政工程，交通運輸，橋梁工程，核電建設(shè)等領(lǐng)域，收縮裂縫無處不在，它與溫度應(yīng)力有不同的物理性質(zhì)，有時和溫度應(yīng)力同時出現(xiàn)。這里提出了一個重要問題，國家許多重點大體積工程，包括水工結(jié)構(gòu)，核電站等，進行了詳細嚴謹?shù)臏乜?，但仍然出現(xiàn)了大量裂縫，甚至有人說“越溫控裂縫越多“，這是因為混凝土主要不是由于水化熱溫度應(yīng)力引起，而是收縮應(yīng)力起了主要作用，經(jīng)常收縮與溫度并存，如何控制尚缺乏精確的設(shè)備和儀器，目前還不得而知，重視水化熱忽略收縮，特別是地下空間開發(fā)中，防水問題是現(xiàn)代建筑裂縫控制中最大的技術(shù)難題。下左圖為差異沉降引起剪力墻開裂，下右為溫度應(yīng)力開裂，大量漏水，必須在48小時內(nèi)修補完畢，否則自動化生產(chǎn)線全面停產(chǎn)。溫度應(yīng)力溫度應(yīng)力漏漏水差差異沉降不知不覺跨出了自己的工民建專業(yè)。多種多樣的裂縫經(jīng)常涉足外專業(yè)，經(jīng)常處理跨專業(yè)跨學(xué)科的裂縫難題，由于對裂縫的酷愛，本著什么不懂就學(xué)什么，刻苦努力的學(xué)，原本我不喜歡枯燥無味的數(shù)學(xué)力學(xué)，現(xiàn)在已經(jīng)變成我廢寢忘食的學(xué)習(xí)對象，特別是基礎(chǔ)力學(xué)的學(xué)習(xí)，解決不同專業(yè)之間的共性問題和特殊性問題。我體會到，在實踐中學(xué)習(xí)的效率遠遠高于大學(xué)課堂。沒有上下課，沒有節(jié)假日，愛不釋手的學(xué)，重要的是聯(lián)系實際的學(xué)。五花八門的裂縫要求我必須把結(jié)構(gòu)和材料及施工聯(lián)系成整體進行研究。實踐是考驗一切理論的唯一標(biāo)準，結(jié)果高于一切。盡全力掌握前人的力學(xué)基礎(chǔ)理論，這是我最好的手段，但是如何應(yīng)用這些手段解決工程技術(shù)問題中，出現(xiàn)了許多可能創(chuàng)新的閃光點，因為這種應(yīng)用過程能產(chǎn)生和改變生產(chǎn)力，關(guān)于變形縫和裂縫控制問題，對我說來力學(xué)式手段，解決工程問題是目的。我寫的幾本專著都力求簡單、明了、實用。學(xué)會如何將復(fù)雜的問題簡單化，即“丟棄芝麻抓西瓜”的方法進行簡化，盡管不夠精確，只要能解決實際問題，我就很滿足了。解決工程問題是我終生奮斗的目標(biāo)。與力學(xué)家不同，工程師的創(chuàng)新是用力學(xué)方法解決前人沒有解決的工程實際問題。不同專業(yè)和不同手段的交叉解決工程問題是創(chuàng)新，是進步。1969我在云南草壩勞改農(nóng)場牧馬時，農(nóng)場欲建設(shè)一個加工廠，水泥只有一半，文革領(lǐng)導(dǎo)叫我解決問題，我就設(shè)計一種錐形混凝土空間薄殼基礎(chǔ)取代大塊式基礎(chǔ)，薄壁混凝土既不開裂，又節(jié)省一半以上水泥，只是施工麻煩，農(nóng)場施工的勞改釋放犯做得非常認真成功。后來，在地下空間開發(fā)中，如何利用箱體空間薄壁結(jié)構(gòu)擴散土壓力，減少沉降，增加結(jié)構(gòu)剛度，考慮地基和結(jié)構(gòu)的共同作用，受到了啟發(fā)。我和幾個老同志完成了一部“薄殼基礎(chǔ)工程”著作，由中國科學(xué)出版社出版。我曾經(jīng)三次去都江堰考察，李冰父子治理岷江洪水不采用高壩阻水，而是采用疏導(dǎo)釋放的辦法取得偉大的成功，是處理一切災(zāi)害與裂縫方法中“抗與放”理論的典型實踐，設(shè)計中，所謂設(shè)縫與無縫流派，不是對立的，不外乎是“放與抗”辯證的統(tǒng)一，在不同條件下，考慮相鄰專業(yè)綜合作用，抗放結(jié)合，相輔相承，五千余公里長的萬里長城就是分段施工，最后連成無縫整體，工程實踐中，溫度驟降，使結(jié)構(gòu)難以抗拒，經(jīng)常引起開裂。都江堰“寶瓶口”火燒巖石立即用冷水澆潑，層層分裂剝落巖石形成引水通道，是人類利用熱應(yīng)力為工程服務(wù)的最早實例。目前跳倉法是后澆帶法的改進，使工程技術(shù)進步得到順利發(fā)展，這里已涉及到哲學(xué)概念。抗與放的原則在抗震、地基處理、抗浮、抗洪、滑坡治理、抗裂等諸多領(lǐng)域可能獲得廣泛的應(yīng)用。我所研究的變形效應(yīng)從溫度收縮變形擴展到地基變形，他們在結(jié)構(gòu)中引起的應(yīng)力狀態(tài)稱為變形效應(yīng)，是一種看不見摸不到的隱形荷載，研究成果有限，且尚不成熟，綜合性和隨機性很高，困難很多，但是如果不去綜合性的探索就無法解決工程實際問題。在現(xiàn)代土木建筑工程中，有多少不成功的教訓(xùn)，都是由于僅僅依靠單專業(yè)理論和實驗室試驗，甚至于現(xiàn)場小模型實物實驗，脫離工程結(jié)構(gòu)實際，違反了“相似率”。脫離施工及環(huán)境條件，試塊性質(zhì)離工程結(jié)構(gòu)還有很大一段距離，沒有工程試典應(yīng)用就大量推廣而造成的。80年代后，根據(jù)外交部和有關(guān)部委的要求，赴國外處理一些國際和地區(qū)的工程裂縫問題如：美國，俄羅斯，伊朗，巴基斯坦，新加坡，香港地區(qū)等，取得了許多寶貴經(jīng)驗，感覺到他們的學(xué)術(shù)界和工程界差距很大，論文和實踐不是一回事。在國內(nèi)外工程界，我們應(yīng)當(dāng)以處理裂縫問題主人翁的態(tài)度協(xié)助別人，更容易拿到平常無法得到的第一手資料，這樣既解決了別人處理裂縫的困難，又使自己的實踐經(jīng)驗越來越豐富，中國的建設(shè)實踐遠遠超過外國，工程問題的復(fù)雜性和多樣性是前所未有，處理完裂縫，告別美國前夕，外交部綜合司高司長說：“今后我外交部在國外如遇類似問題到時還再請你?！边@個大舞臺為中國科技工作者提供了千載難逢的創(chuàng)新機遇，中國的建設(shè)經(jīng)驗也為解決國際工程技術(shù)問題做貢獻。1990香港九龍混凝土懸臂雨蓬倒塌釀成6死7傷，搶救現(xiàn)場2014深圳羅湖區(qū)混凝土懸臂雨棚倒塌現(xiàn)場1990.10.26香港九龍50米混凝土長懸臂雨篷倒塌釀成6死7傷。香港各大報紙頭版頭條報道了災(zāi)難性后果在全港引起恐慌。從國內(nèi)外的經(jīng)驗分析，懸臂式挑臺或陽臺事故時有出現(xiàn)，最大彎矩和最大剪力都在懸臂根部，本工程由于帶懸臂雨篷大廈位置在繁華區(qū)，交通動載繁忙導(dǎo)致慣性質(zhì)量力引起的懸臂結(jié)構(gòu)承受彎剪共同作用，連接構(gòu)造薄弱，安全度偏低，雨蓬倒塌前結(jié)構(gòu)的根部區(qū)域早已經(jīng)陸續(xù)出現(xiàn)裂縫，由于雨篷上設(shè)置的廣告牌和燈飾，人們無法檢查出裂縫不斷擴展的現(xiàn)象，長期（15年）質(zhì)量力反復(fù)作用。裂縫累計損傷，最終導(dǎo)致災(zāi)難性事故，陜西榆林和最近深圳羅湖都出現(xiàn)過質(zhì)量力裂縫與事故。從此香港許多樓房一旦發(fā)現(xiàn)裂縫就被判定“危樓”，人們談裂變色，香港出現(xiàn)了“裂縫恐懼癥”，將裂縫看似洪水猛獸，有的報紙標(biāo)題為“甜蜜的家危險的家”。本人應(yīng)邀前往香港做了一個“樓宇有裂縫就會出現(xiàn)危險？”專題報告，我根據(jù)多年處理裂縫的經(jīng)驗，包括對解放前的工程考察，有些解放前帶有裂縫的混凝土結(jié)構(gòu)，在70年代還帶著裂縫正常工作，所以我把裂縫分為有害和無害兩大類裂縫。我們判斷有害和無害的界限是根據(jù)裂縫的寬度及深度（國際上只用表面寬度判定裂縫有害程度），工程使用功能及結(jié)構(gòu)形式不同而有區(qū)別。結(jié)合工程的特點做了怎樣來判定是否危樓的報告。原文刊登于香港“頭條”期刊第124期26頁-27頁。將裂縫的研究與危房和危房緊密連接起來，包括遼河、長江和海上的一些橋梁。國外在這方面的解決方法各種各樣，規(guī)范對他們沒有嚴格的約束力。我總結(jié)出，在重大工程結(jié)構(gòu)要害部位應(yīng)該創(chuàng)造檢查裂縫的條件，混凝土結(jié)構(gòu)的劣化，與裂縫的擴展，動彈模下降，剛度下降，有顯著的關(guān)系，裂縫可預(yù)報結(jié)構(gòu)倒塌破壞，混凝土的抗壓強度的重視和研究相當(dāng)充分，但是多維時空復(fù)雜受力條件下混凝土性能了解甚微。早期嚴重的大體積混凝土裂縫事故1972年河南某特厚鋼板軋鋼基礎(chǔ)工程屬于超厚大體積工程，基礎(chǔ)長度48m,寬33m。埋深11.7m，厚達5.4m。大體積混凝土國家重點工程，混凝土的澆灌于1972年7月27日至7月30日?；炷量偭?625m3。配筋率320kg/m3，采用當(dāng)?shù)丶毶常訛楫?dāng)?shù)睾勇咽?，C30混凝土，水泥用量337kg/m3,拆模后陸續(xù)出現(xiàn)開裂，到11月裂縫大量涌現(xiàn)，共分17組，其中最嚴重的有4條貫穿性裂縫，國務(wù)院列為重大事故，指定冶金部建筑研究院負責(zé)分析處理，本人負責(zé)技術(shù)工作，并配合設(shè)計院進行了詳細計算，究其原因主要有二點：第一、大體積混凝土基礎(chǔ)直接座落在巖石上，外約束度過大。第二、現(xiàn)場根據(jù)水電部水管冷卻混凝土的經(jīng)驗，在基礎(chǔ)內(nèi)部的許多通廊內(nèi)設(shè)置了十臺通風(fēng)機進行散熱（8月初），此時混凝土在約束后進行冷卻降溫，可降低水化熱溫升，但是產(chǎn)生了嚴重的外約束應(yīng)力，導(dǎo)致貫穿性開裂，和水電部不同，工民建大體積混凝土水化熱都挺高，一般60～70℃甚至到80～90℃，上海金茂混凝土溫度達97.5℃，此情況下內(nèi)部降溫會增加外約束應(yīng)力，弊大于利，其后我們再不用冷卻水管了。類似的教訓(xùn)在國內(nèi)外都有呈現(xiàn)。最嚴重的是某國外核電站核島的大體積基礎(chǔ)，主要貫穿性開裂的原因是由于內(nèi)部設(shè)置了蛇形冷卻水管，冷卻后陸續(xù)發(fā)現(xiàn)貫穿性開裂。且由于管壁溫度梯度較大，又可出現(xiàn)內(nèi)部放射性裂紋。2006年7月赴美處理華盛頓的M-1號工程裂縫問題，也是由于松模后用攝氏16℃地下水進行養(yǎng)護，增加了裂縫。上海人民廣場地下變電站和某大橋橋墩大體積混凝土，采用冷卻水管出現(xiàn)了較多的開裂。某國國家核電站核島基礎(chǔ)貫穿性有害裂縫出現(xiàn)在通冷卻水之后，寶鋼4座超大型高爐基礎(chǔ)，厚度達7m～9m,從不采用冷卻水管，不分層。中央電視臺大體積混凝土，最厚達10.9米，不采用冷卻水管降溫，不分層。最近上海中心120米直徑，1次澆6米厚，不采用冷卻水管，控制裂縫十分成功。我得出結(jié)論，混凝土澆筑前對混凝土等原材料冷卻降溫，澆筑后保溫約束前降溫，約束后保溫，不必擔(dān)心“暖房效應(yīng)”，因為溫度應(yīng)力核心是溫度梯度，避免周期性日溫差，循環(huán)性濕度差，預(yù)防寒流襲擊，防風(fēng)擋雨等均有必要，特別是大風(fēng)降溫同時發(fā)力引起嚴重開裂，難以預(yù)估。冷卻水管甚至3次冷卻，是弊大于利的措施，可否給超厚大體積混凝土取消冷卻水管，不按兩米分層技術(shù)措施提供參考。水電部大體積混凝土有許多好經(jīng)驗值得我們學(xué)習(xí)但不能照搬照套。對本工程，最后局部鑿除，整體外包鋼筋混凝土打圍套加層及高壓化學(xué)灌漿加固措施。當(dāng)然這樣的加固措施，可以保證投產(chǎn)使用，但是耐久性會受到影響。裂縫控制雖然改變了我的初衷，但是實踐的需求使得我逐漸深愛上了這個專題。我體會到，科研創(chuàng)新的驅(qū)動力有兩種，其一是學(xué)術(shù)的需要；其二是實踐的需求，我熱愛創(chuàng)新的驅(qū)動力是后者，有強大的生命力，在以后多年的大體積工程實踐中，不設(shè)冷卻水管，不分層連續(xù)澆筑的成功方法。武漢鋼鐵公司一米七軋機混凝土基礎(chǔ)施工經(jīng)驗“跳倉法”的雛形文革后期，我去冶金部云南五七干校，地址是云南中越邊境蒙自縣，要求我做脫胎換骨的改造，賣掉幾乎所有的書籍和資料，停止后續(xù)的研究。在勞改農(nóng)場改造牧馬期間，轉(zhuǎn)機出現(xiàn)。那是在文革后期，冶金部建筑研究院軍管隊主任陸宏是一位老紅軍出身的軍代表，為了建研院科研工作的需要，把我從干校調(diào)回冶金部建筑研究院，從事科研工作，從此，我得以繼續(xù)開展工程裂縫控制的研究工作。1974年，國家重點工程，從日本引進的武鋼一米七軋鋼工程開工建設(shè)。一米七軋鋼工程的土建結(jié)構(gòu)全部由日本負責(zé)設(shè)計，采取了地下箱形筏式結(jié)構(gòu)形式?；A(chǔ)連續(xù)長度686米,寬度80～120米，基礎(chǔ)厚度2～3米，側(cè)墻厚度1.5～2.0米。熱軋廠生產(chǎn)設(shè)備近千米地下工程量占80%以上，地下溝道縱橫管網(wǎng)密布，電機、油庫、通信、通風(fēng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，地下深度由8米至30米承受重荷載、數(shù)百處變截面、高溫和振動等作用，如果按規(guī)范留伸縮縫，這地下工程被大量立體交叉的橡膠止水帶分割成許多獨立塊體基礎(chǔ)，這些變形縫是地下工程大量漏水的泉源而并且難以修復(fù)，特別是日本屬于多地震國家，一旦地震橡膠止水帶被拉斷更難以修復(fù)，因此迫使日本的設(shè)計理念，不留伸縮縫和沉降縫，基礎(chǔ)無次序分段澆筑最后連成整體，裂了不怕，裂了就堵，堵不住就排，地下室靠墻邊設(shè)置內(nèi)排水溝，以便排除滲漏水。我深感日本的做法是被動控制。1700工程指揮部組織了科研專題攻關(guān)，進行現(xiàn)場檢測和理論分析，探索分段施工流水作業(yè)方法，各種荷載無論大小都放在無縫整體的船式基礎(chǔ)，我根據(jù)熱力學(xué)第一定律能量守恒的原理，提出“抗與放”的設(shè)計原則，這種先分塊釋放早期較大的溫度收縮應(yīng)力，待連成整體后，尚出現(xiàn)后續(xù)較小的溫度應(yīng)力，依靠結(jié)構(gòu)的抗拉能力來抵抗，這不就是“先放后抗，以抗為主”設(shè)計原則嗎。最后以抗為主的技術(shù)方案代替過去以放為主的技術(shù)方案，現(xiàn)實可行，從被動控制走向主動控制，地下工程及保溫工程，首先具備試點應(yīng)用條件。根據(jù)測試資料進一步落實跳倉法的細節(jié)。這種686米的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)不設(shè)置伸縮縫，不但其設(shè)計理念與當(dāng)時國內(nèi)的所有設(shè)計規(guī)范產(chǎn)生了沖突；而且引起了國內(nèi)相關(guān)工程技術(shù)人員的爭議。為了處理好這個矛盾，建設(shè)方曾多次和日方進行談判，希望能找到一個解決方法；遺憾的是談判未獲得明確結(jié)果，日方技術(shù)人員內(nèi)部有兩派意見，有的認為結(jié)構(gòu)的溫度應(yīng)力與長度無關(guān)，另一派認為有關(guān)。沒有書面文字依據(jù)，按照慣例，中方只能決定按日方設(shè)計施工。由當(dāng)時的中國第十九冶金建設(shè)公司負責(zé)施工，施工人員按照日方設(shè)計要求采取了地基分段開挖，混凝土分段澆筑的施工方法。由于結(jié)構(gòu)超長，土方工程和混凝土工程可以交叉流水。經(jīng)系統(tǒng)整理，我給此方法起名為“跳倉法”。是超長大體積混凝土無縫（伸縮縫、沉降縫及后澆帶）施工新方法。跳倉法這個名詞已經(jīng)存在，那是在保留永久性變形縫和后澆帶條件下的跳倉法，只涉及施工而與設(shè)計無關(guān)。本跳倉法是從設(shè)計上取消永久性變形縫和后澆帶的新的跳倉法。用施工縫取代后澆帶和變形縫，在國內(nèi)外尚未見到。這是第一個被動采取的跳倉法施工特例，我們在現(xiàn)場進行了混凝土裂縫控制應(yīng)力測試，裂縫測試，施工及材料實驗等工作?；炷翝仓r間在1975年7月文革后期，現(xiàn)場的施工技術(shù)和質(zhì)量管理都比較困難；又正值武漢最炎熱的時候，混凝土澆筑后發(fā)現(xiàn)在基礎(chǔ)上出現(xiàn)了一些裂縫，裂縫的分布很不均勻。裂縫寬度一般都在0.2毫米左右，少數(shù)在1～2毫米；裂縫區(qū)的混凝土細骨料含泥量竟達到6%-8%，一方面降低抗拉強度，一方面增加收縮。但同時也發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)上有約三百米的范圍內(nèi)沒有一條肉眼可見裂縫。一些貫穿性的裂縫采取環(huán)氧樹脂化學(xué)灌漿，大量的表面裂縫采取環(huán)氧封閉，結(jié)構(gòu)承載力毫無影響，所有各種超長結(jié)構(gòu)幾乎都有不同程度的裂縫，經(jīng)調(diào)查對比采取泡水養(yǎng)護又急劇干燥裂縫更多，精選材料緩慢長時間塑料薄膜養(yǎng)護，裂縫輕微無害，最后都是通過這種方法處理，滿足了設(shè)計要求，投入的費用較低。這個重要事實提示我，為了一些無害的裂縫，投入較大的投資，控制裂縫，是得不償失的。如果普通混凝土的質(zhì)量和施工方法能達到優(yōu)良水平的話，普通混凝土的品質(zhì)達到高品質(zhì)水平，在允許不可避免出現(xiàn)防不勝防的裂縫條件下，跳倉法施工做到混凝土結(jié)構(gòu)超長不留伸縮縫，不留沉降縫，不留后澆帶是可能的，是較好的方案。跳倉法和后澆帶法最后的結(jié)果是完全一樣的，都是無縫的，只是施工過程不一樣，給工程質(zhì)量和建設(shè)周期帶來巨大的好處。關(guān)鍵是要形成一整套切實有效的技術(shù)措施可以執(zhí)行。這第一個工程實例上出現(xiàn)了裂縫，根據(jù)裂縫原因分析，其本質(zhì)上并不是由跳倉法施工本身引起的，而主要是由于材料質(zhì)量和施工養(yǎng)護不到位原因，當(dāng)時我意識到這種被迫的施工方法很有推廣前途，將工程按照30米到40米分塊，排1、2、3、4、5、6等次序，先澆灌1、3、5，后澆灌2、4、6.相鄰倉澆筑的間隔時間不少于7-10天，釋放早期最大的溫度收縮應(yīng)力，施工縫取代后澆帶兩條縫變一條縫，剩余的溫度收縮應(yīng)力，依靠提高了強度和抗拉性能的混凝土去抵抗，7天和10天是我在實測中和處理裂縫經(jīng)驗統(tǒng)計的結(jié)果。這樣做工程整體性、防水性、抗差異沉降性、抗震性都得到了提高，沒有后澆帶，當(dāng)然也沒有后澆帶的二次開裂（后澆帶中膨脹劑，無水條件下沒有膨脹，收縮落差很大，導(dǎo)致開裂）。目前我們接觸到一些既定采用后澆帶法正在施工的工程，對后澆帶中采用普通混凝土灌注，不摻膨脹劑，避免后澆帶開裂，如光華路某工程800余米長的后澆帶和某大劇院部分后澆帶用普通混凝土填充。跳倉法的工期比后澆帶法提前較多，如廣州南站21米高空超長大體積混凝土承臺采用了跳倉法施工，不摻任何特殊材料，經(jīng)過鐵道部多次專家會議，決定采用跳倉法施工，質(zhì)量優(yōu)良并確保了武廣高速鐵路列車進站的嚴格工期要求。施工后經(jīng)檢查，超長近200米沒有發(fā)現(xiàn)肉眼可見裂縫。廣州世紀云頂?shù)叵鹿こ?，?jīng)建設(shè)方的精心施工改變了原來依靠膨脹劑的方案，采用跳倉法施工，施工后經(jīng)過多次檢查，居然沒有發(fā)現(xiàn)肉眼可見裂縫冶金建筑許多熱軋工程均為超長工程，生產(chǎn)條件不允許設(shè)縫，采取無規(guī)則分段1974-1978武漢鋼鐵公司1700mm熱軋廠超長大體積混凝土686m無縫最早采用無規(guī)則跳倉法的工業(yè)建筑工程（船式箱型BOX基礎(chǔ)），按常規(guī)，國內(nèi)外規(guī)范30米留伸縮縫，荷載差別巨大留沉降縫，同時必須滿足抗震縫要求，超過兩米厚必埋冷卻水管。

進行了現(xiàn)場試驗研究，采用機械式引伸儀測的溫度應(yīng)力與長度呈非線性關(guān)系，精軋區(qū)出現(xiàn)裂縫用化學(xué)灌漿處理正常使用至今。裂縫可修復(fù)性遠高于永久性變形縫。武鋼“一米七”軋機工程，是二十世紀七十年代國家重點建設(shè)項目，混凝土澆筑量1560000立方米，是我國最早采用超長大體積混凝土現(xiàn)場裂縫控制的設(shè)計施工材料規(guī)律，結(jié)合全國各大鋼廠熱軋工程相似的施工經(jīng)驗提出跳倉法并在工民建領(lǐng)域試點應(yīng)用。地下熱軋帶鋼廠電器控制設(shè)備油庫等設(shè)備熱軋帶鋼廠生產(chǎn)無縫設(shè)備的連續(xù)性封倉后超長大體積混凝土基礎(chǔ)熱軋廠地下工程分段跳倉法綁鋼筋和混凝土1.國外超長設(shè)計理念，日本：裂了就堵，堵不住就排。地下箱基外墻根部設(shè)排水溝排水溝，每隔30m—50m設(shè)自動排水泵。2.超長箱型基礎(chǔ)德國：每隔一定距離設(shè)永久性伸縮縫。荷載差別大設(shè)沉降縫。平均深度-9m～-12m地下水壓達1.2at，貫穿性裂縫引起滲漏，土壤及地下水的污染，以及環(huán)境濕度增大引起電器設(shè)備及鋼筋混凝土的腐蝕，甚至短路爆炸使生產(chǎn)線停止運轉(zhuǎn)。超長粗軋機段超長熱軋機精軋機段超長熱軋機基礎(chǔ)卷曲機段熱軋廠生產(chǎn)設(shè)備近千米地下工程量占80%以上，地下溝道縱橫管網(wǎng)密布，電機、油庫、通信、通風(fēng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，地下深度由8米至30米承受重荷載、數(shù)百處變截面、高溫和振動等作用，難于采用止水帶連接的變形縫，是引起滲漏主要源泉，耐久性及抗震不利，被迫采用無縫整體的船式基礎(chǔ)（Shiptypeboxfoundation）裂了就堵，堵不住就排。作者提出“抗與放”設(shè)計原則，以“抗”為主的無縫澆筑設(shè)計技術(shù)方案。以預(yù)防為主，已處理為輔。例如：寶鋼高爐、轉(zhuǎn)爐、連鑄、連鑄等基礎(chǔ)。浦鋼4200mm寬厚板熱軋工程地下大體積混凝土基礎(chǔ)1300m寬度207m，最深混凝土245241m3,2005年12月26日開工（二十冶、十三冶），2008年3月18日竣工投產(chǎn)，采用跳倉法或一次整體無縫澆灌，都很成功。上海寶鋼初軋廠912m跳倉施工：1979該法只在熱軋廠被迫應(yīng)用，其它工程一律按后澆帶法和伸縮縫法。北京朝陽公園藍色港灣386x163m超長超寬大體積混凝土原設(shè)計依靠膨脹劑后經(jīng)專家論證與設(shè)計施工配合改為跳倉法，新興建設(shè)施工。現(xiàn)代民用建筑工程超長超寬特點獨立式塔樓連體地下車庫稱之為“多塔樓大底盤”如：北京梅蘭芳大劇院原設(shè)計后澆帶法后改為跳倉法溫度后澆帶及沉降后澆帶的布置圖地下5層北京梅蘭芳大劇院地下工程197m×84，地上三座21層塔樓取消后澆帶，地下5層。包括沉降后澆帶和溫度后澆帶2005.4~12中建一局施工。1、北京順義17棟高層住宅，一層地下車庫7.65萬m2，460×340地面覆土2.3m。2007～2008后澆帶長5000m聯(lián)體基礎(chǔ)差異沉降≤30mm。相對差異沉降≤1/10002、順義望泉寺住宅地下車庫156×90m3、順義宏城320×220地下車庫跳倉法施工4、順義新城14棟塔樓1層地下室，300*100m,C35.2012.055順義首都機場商業(yè)金融地塊160m*170m,10棟塔樓10層，地下車庫2層，混凝土C40.2012.106、順義區(qū)政府辦公大樓地下車庫1-2層170m*170m,5萬立方米。取消后澆帶纖維素膨脹劑，采用跳倉法。2013.057、順義楊鎮(zhèn)教學(xué)樓地下車庫92米X25米原設(shè)計膨脹劑法后改為跳倉法施工（2013.7.）8、港馨家園地下車庫330x52m2014.3廣州南站21m高空澆筑超長大體積混凝土跳倉法施工分倉及最后封倉滿足了高鐵進站時間大體積混凝土裂縫控制的現(xiàn)狀與研究方向。1、實踐：遠自70年代以來冶金建設(shè)，交通樞紐及核電建設(shè)86后等超長大體積混凝土工程，經(jīng)常發(fā)生裂縫現(xiàn)象，工程與荷載無關(guān)的情況下出現(xiàn)大量開裂。Since1980s,toomuchconcretecracksccurredinnuclearpowerstationsbeforeloadinginChinaandothercountries.2、原因：由變形效應(yīng)引起（溫度、收縮、地基沉陷）,約束重要性，水泥不斷磨細，單方用量增加，早期強度高，水化熱及收縮大抗壓強度提高較多，抗拉強度提高甚微，拉壓比降低。REASON:byvolumechange（deformationeffect)thermal、shrinkage、settlementrestrainedstressIncresingstrengthofcementandconcrete3、國際性鋼筋混凝土設(shè)計規(guī)范internationaldesigncodeofsuperlongmassconcrete地下剪力墻現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)伸縮縫間距30～40m，框架結(jié)構(gòu)35～55m，裝配式結(jié)構(gòu)70～100m，混凝土分層連續(xù)澆筑厚度2m。預(yù)埋冷卻水管。Applyingpermanentdeformationjointsdivideseveralblockstoreleaserestrainedstress(principleofrelease)at30to40mspace，providingcoolingpipesinmassconcrete4、超長超厚的定義definitionofsuper-longandsuper-thick超過伸縮縫許可間距者為超長，超過連續(xù)澆筑，厚度2m者為超厚。Ifthelengthoverallowablespacebetweendeformationjoints—super-longIfthethicknessovertwometers—super-thick概念設(shè)計等于經(jīng)驗experience70%+基本理論basictheory30%“Conceptdesign”forcrackingcontrol嚴格理論計算困難5、裂縫控制理論fundamentaltheorya、不允許出現(xiàn)拉應(yīng)力（主拉應(yīng)力＝0）σ1＝0b、強度理論（主拉應(yīng)力＜抗拉強度）σ1<[ft]c、變形理論（主拉應(yīng)變＜極限拉伸）ε2<[εat]d、裂縫寬度（裂縫寬度＜有害裂縫）wmax＜[w]6、鋼筋混凝土的傳統(tǒng)理論不考慮混凝土的抗拉作用，受拉區(qū)由鋼筋替代?；炷烈焕土?，一裂就斷。7、鋼筋混凝土耐久性理論Durabilitytheory從正常使用極限狀態(tài)（serviceabilitylimitedstate）和現(xiàn)場實測都應(yīng)當(dāng)研究允許裂縫和控制裂縫的實用理論。提高混凝土的抗拉韌性，應(yīng)用解析方法分析溫度收縮應(yīng)力狀態(tài)，考慮約束應(yīng)力、約束系數(shù)及松弛松弛效應(yīng)、松弛系數(shù)等約束系數(shù)法。通過普通混凝土調(diào)整配合比，選用高效減水劑及摻和料，達到耐久使用的目的。8、注意避免膨脹應(yīng)力AAR、ASR、DEF及凍融應(yīng)力等引起的破壞9、結(jié)構(gòu)理論分析structuralanalysistheory經(jīng)典解析法及現(xiàn)代有限元法。Classicalanalysismethodandfiniteelementmethod(FEM)膨脹主拉應(yīng)力與收縮主拉應(yīng)力方向正交，裂縫方向正交。膨脹應(yīng)力混凝土來源廣泛制造簡單，并具有最復(fù)雜的內(nèi)部構(gòu)造，是固相、液相和氣相，隨時間變化的非彈性材料，具有高度的隨機性和偶然性，用精確方法計算是沒有意義的。有限元法分析應(yīng)力過高（或由于建模錯誤又可能過低），有限元只應(yīng)用于局部分析，不適用于超長大體積混凝土整體分析。有限元法主要應(yīng)用于自（內(nèi)）約束應(yīng)力的計算，看到結(jié)果看不到規(guī)律，但是五顏六色表現(xiàn)很美?？山o學(xué)術(shù)論文錦上添花。對核島筏基應(yīng)當(dāng)做整體分析，考慮溫度效應(yīng)及收縮效應(yīng)。自約束引起表面裂縫，但是其中有許多淺層及深層裂縫值得認真對待（如某核電站）。外約束引起貫穿裂縫及深層裂縫屬有害裂縫范疇，在核電建設(shè)中起控制作用，采用解析法分析比有限元法更加聯(lián)系實際。目前核電站大體積混凝土的理論計算、應(yīng)力實測及裂縫狀態(tài)誤差太大。超長超厚大體積混凝土工程的應(yīng)用范圍較廣：A工民建地下車庫商業(yè)街、高爐基礎(chǔ)、軋鋼箱基、煉鋼筏基、焦?fàn)t筏基、厚板、長墻、塊體、梁板及無梁樓蓋、核心筒、煙囪基礎(chǔ)B核電建設(shè)核反應(yīng)堆基礎(chǔ)、安全殼、常規(guī)島、涵洞、核島筏基C火電建設(shè)大型發(fā)電機及鍋爐房基礎(chǔ)、煙囪基礎(chǔ)、圓柱體、圓環(huán)、水池等D軌道交通包括地鐵車站、隧道、橋梁、橋臺橋墩、橋塔、公路E航站樓、機場跑道、地下登機通廊F高速鐵路道床、航務(wù)工程、碼頭、船塢G超長體育建筑、環(huán)保工程（污水處理池、垃圾焚燒廠）H水工建筑、國防工程、地下電站、各種液態(tài)天然氣儲罐核電站大體積混凝土常見裂縫種類，根據(jù)我處理裂縫的經(jīng)驗

commoncracksofNPS核電站結(jié)構(gòu)(核島及常規(guī)島）的實際裂縫狀況與有限元計算完全不服超靜定大體積混凝土特種結(jié)構(gòu)，超長超厚大積混凝土結(jié)構(gòu)Indeterminatespecialsuper-longandsuper-thickmassconcretestructures１.核島基礎(chǔ)筏板的裂縫,樓板,剪力墻的裂縫。Foundationofnuclearisland２.安全殼及其頂蓋的裂縫。Safetyshell３.恒溫恒濕的特殊倉庫樓面板的裂縫。Specialstorehouse4.常規(guī)島發(fā)電機基礎(chǔ)，箱基，輸水通廊及箱涵的裂縫。我們必須因地制宜具體問題具體分析，根據(jù)工程的不同結(jié)構(gòu)特點，不同的使用條件，按抗與放的設(shè)計原則采用不同的方法，如變形縫法、后澆帶法和跳倉法，跳倉法特別適用于地下工程和地上保溫工程。伸縮縫許可間距和裂縫寬度與無縫長度理論依據(jù)是多年夢寐以求的目標(biāo)近年來超長大體積混凝土跳倉法施工中如何減少裂縫，控制不出現(xiàn)有害裂縫，對基本理論需要繼續(xù)研究和完善。60年代我對工業(yè)建筑排架、框架結(jié)構(gòu)以及軸對稱結(jié)構(gòu)，探索了近似計算理論，1974年，我在武鋼江心取水泵房的大體積混凝土連續(xù)式約束條件下近似的設(shè)計計算方法，結(jié)合施工檢測，在現(xiàn)場進行探索和研究基本計算模型，抓住伸縮縫許可間距即無裂縫結(jié)構(gòu)長度和裂縫寬度主要矛盾，經(jīng)簡化到不能再簡化的模型基礎(chǔ)上，應(yīng)用靜力平衡條件，幾何變形相容條件和物理條件，推導(dǎo)了溫度應(yīng)力近似計算基本公式的雛形，應(yīng)用于武鋼江心取水泵房控制裂縫分析中（湖北省給排水設(shè)計院），進一步應(yīng)用在武漢一米七超長基礎(chǔ)，在緊密聯(lián)系武鋼一米七軋鋼工程基礎(chǔ)施工現(xiàn)場做的溫度收縮裂縫規(guī)律和混凝土應(yīng)力測試，特別是根據(jù)基礎(chǔ)混凝土骨料含泥量達6%～8%，裂縫間距只有4米左右，裂縫密布，而另外區(qū)域約三百米的范圍內(nèi)沒有一條肉眼可見裂縫地段的應(yīng)力測試資料，探索出溫度應(yīng)力和材料質(zhì)量的關(guān)系，結(jié)構(gòu)長度的非線性關(guān)系，結(jié)構(gòu)長度較小時，溫度應(yīng)力與長度幾乎成正比。超過一定長度以后溫度應(yīng)力逐漸趨于常數(shù)與長度無關(guān)。伸縮縫伸縮縫伸縮縫伸縮縫超長混凝土墻體最常見的豎向裂縫香港油干頭污水處理廠池壁裂縫超長大體積混凝土光彈實驗研究（不同高長比的應(yīng)力分布）超長混凝土結(jié)構(gòu)由于溫度收縮應(yīng)力引起一再從中間開裂的機理混凝土結(jié)構(gòu)長度與溫度應(yīng)力的非線性關(guān)系上海浦東新區(qū)某上海浦東新區(qū)某超長超寬大體積混凝土在水平支撐下部無縫連續(xù)澆筑現(xiàn)場情況全部采用解析法進行計算。在荷載作用下，鋼筋應(yīng)力與裂縫寬度呈線性關(guān)系（與荷載效應(yīng)完全不同，不應(yīng)當(dāng)將溫度裂縫當(dāng)作荷載裂縫驗算），對混凝土溫度應(yīng)力的近似計算基本公式進行了進一步推導(dǎo)及完善工作，聯(lián)系材料質(zhì)量和施工養(yǎng)護條件對于混凝土抗拉性能和溫度收縮量的影響，進一步的研究推導(dǎo)，于1976年提出了溫度變形的主拉應(yīng)力和主拉應(yīng)變的多系數(shù)法，考慮約束作用，俆變帶來的松弛效應(yīng)（收縮當(dāng)量溫差考慮十個影響系數(shù)）近似計算式，溫度應(yīng)力和剛度成正比，找到我多年夢寐以求的結(jié)構(gòu)長度計算公式，也就是伸縮縫許可間距的公式，進一步推導(dǎo)出裂縫寬度的公式（發(fā)表于冶金建筑1976）。探索伸縮縫間距就是裂縫間距，伸縮縫就是人工美化的裂縫，裂縫間距就是伸縮縫間距。當(dāng)伸縮縫間距擴大到結(jié)構(gòu)長度時，就可以取消伸縮縫。在我處理各種工程裂縫和超長結(jié)構(gòu)時，將長度趨近無窮大，溫度應(yīng)力趨近于常數(shù)與長度無關(guān)，裂縫寬度和鋼筋應(yīng)力呈非線性關(guān)系。得出各種結(jié)構(gòu)承受連續(xù)式約束條件下結(jié)構(gòu)的最大理論長度即工程結(jié)構(gòu)伸縮間距應(yīng)該是多少?從武鋼、首鋼、鞍鋼、太鋼等鋼廠熱軋工程的施工經(jīng)驗調(diào)查和近似的理論推導(dǎo)得出：［L］-伸縮縫許可間距就是裂縫間距也就是無裂縫結(jié)構(gòu)長度結(jié)構(gòu)無裂縫長度=0～∞，Cx0［L］∞主要取決于2個條件，鋼筋混凝土的極限拉伸和約束系數(shù)Cx［L］—工程結(jié)構(gòu)無縫允許長度—底版厚度或長墻高度—溫差和收縮當(dāng)量溫差—混凝土彈性模量—水平阻力系數(shù)—鋼筋混凝土的極限拉伸—雙曲余弦反函數(shù)—最大裂縫寬度—雙曲正切函數(shù)結(jié)論：根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同約束條件，不同溫差，不同的養(yǎng)護條件，不同極限拉伸，無縫長度從零到無窮大。裂縫最大寬度公式：—鋼筋對裂縫寬度的影響系數(shù)當(dāng)長度趨近無窮大時，溫度應(yīng)力趨近于常數(shù)與長度無關(guān)，裂縫寬度和鋼筋應(yīng)力呈非線性關(guān)系。溫度收縮應(yīng)力有最大值，如果能控制最大應(yīng)力超長大體積混凝土無縫整澆工程中裂縫分析與控制獲得參考應(yīng)用，從各大鋼鐵基地到核電建設(shè)領(lǐng)域，如秦山、大亞灣、嶺奧、田灣、三門、海陽、紅沿河、臺山等核電領(lǐng)域，地鐵及市政橋梁隧道海工等領(lǐng)域配合建設(shè)單位參與處理和分析控制裂縫工作中參考應(yīng)用。秦山核電廠一期工程，大體積混凝土裂縫控制應(yīng)用了本計算方法并在巖石上設(shè)置瀝青油氈滑動層，從而大大的降低了溫度收縮應(yīng)力，確保了應(yīng)用范圍最廣的C30普通混凝土裂縫控制成功。后來在兩淮煤礦裂縫透水事故中，在雙層井壁間增加了滑動層措施達到了礦井控制裂縫和滲漏的最終目的。這一成果被邀請參加美國組織的第三屆國際凍土技術(shù)會議。在巖石基礎(chǔ)上，有隔離層和無隔離層的水平阻力系數(shù)（6-10）×10-2N/mm3。深圳某重點工程地下車庫，筏板厚度50cm，摻有膨脹劑的C40混凝土直接澆灌在巖石地基上，出現(xiàn)了6000m總長貫穿性龜裂，取消了溫度后澆帶和沉降后澆帶（條件是絕對差異沉降小于等于30mm，相對差異沉降小于等于1/500—1/1000）。寶鋼一期從日本引進一項專利，兩個110m超長,9米深大型橡膠水池，抗拉強度雖然不高，但是極限拉伸竟達450%，比混凝土極限拉伸高45000倍，遠遠超過αT，所以徹底解決了裂縫問題，同理瀝青混凝土路面不留變形縫，此地用工程說明基本概念。材料的極限拉伸是裂縫控制和取消后澆帶的要害,只要混凝土的極限拉伸應(yīng)變大于等于收縮及冷縮應(yīng)變。取消主裙樓沉降縫及后澆帶的條件：1.主樓與裙樓最大差異沉降[△S]≤30mm2.相對差異沉降[i]≤1/500～1/1000根據(jù)工程對差異沉降要求的嚴格程度3.主樓與裙樓施工縫的合攏時間，一般為7～10天，但可延長合攏時間進行沉降觀測，根據(jù)觀測結(jié)果確定合攏時間。沉降后澆帶取消。1995上海金都大廈主樓30層裙樓4層灌注樁基地下室3層箱基。上海世界金融大廈八萬人體育場、國際網(wǎng)球中心，上海遠東國際大廈、浦貿(mào)大廈等數(shù)十項工程主裙樓不設(shè)沉降縫取消后澆帶取得圓滿成功。1995上海金都大廈上海國際網(wǎng)球中心上海八萬人體育場無縫跳倉法施工上海陸家嘴世界金融和新上海國際大廈上海八萬人體育場無縫跳倉法施工軟土地基長江之濱建造現(xiàn)代化鋼廠是專家們最關(guān)心的問題，是關(guān)系到數(shù)百萬立方米大體積混凝土基礎(chǔ)和地下空間裂縫與防水問題，是確保現(xiàn)代化生產(chǎn)的要害。經(jīng)1978年2月全國專家們熱烈的論證，一、寶鋼軟弱地基厚度較深60m左右，面積較大，緊靠長江地基比上海市區(qū)還更軟弱，處理地基難度較高（我院情報室提供資料舉例：美國大湖鋼廠原料堆場曾發(fā)生地基失穩(wěn)現(xiàn)象）。處理地基費用較多。二、地基處理費用雖然很高，但從全面來看鋼鐵工業(yè)的轉(zhuǎn)型換代，聯(lián)系上海建廠的優(yōu)越條件，投資是值得的。我接受香港大公報和文匯報記者的采訪，香港大公報和文匯報于1980年3月22日都刊登了我的意見標(biāo)題為“中國副總工程王鐵夢個人意見-寶鋼投資雖然很高換來經(jīng)驗完全值得”，實際寶鋼鋼管樁處理地基的費用約占總投資的10%。約12億人民幣。按常規(guī)國內(nèi)外專家都重視被加固地基的垂直承載力，經(jīng)過35年，現(xiàn)在以證明對控制全廠結(jié)構(gòu)差異沉降和水平位移更加重要。最后肯定了軟弱地基上建設(shè)現(xiàn)代化鋼廠可行性，關(guān)鍵是如何加固軟土地基，寶鋼軟土地基加固方法是決定寶鋼工程建設(shè)的要害問題。由于當(dāng)時國內(nèi)混凝土方樁的試驗，深度達不到持力層就被打斷，表明無法滿足深厚層軟弱地基上建設(shè)現(xiàn)代化鋼廠的要求，日本到處都是填海造地的軟土地基，在此基礎(chǔ)上建造了許多大型現(xiàn)代化鋼鐵廠，他們對深層軟土地基加固主方法是鋼管樁技術(shù)，質(zhì)量好速度快，因此寶鋼一期工程決定采用日本鋼管樁加固軟土地基處理技術(shù)。根據(jù)國內(nèi)當(dāng)時沒有制造和應(yīng)用鋼管樁技術(shù)的實際情況，工程所需的鋼管樁也一并從日本引進。1978年5月，我們在現(xiàn)場做前期準備工作，進行了日本提供的三種鋼管樁的承載力試驗；日本還有償提供了自動化試樁檢測設(shè)備和儀器非常先進，中日雙方并按照試驗結(jié)果確認了鋼管樁極限承載力，變形和設(shè)計容許荷載，我方則據(jù)此估算了鋼管樁的引進數(shù)量。同年6月，在日本進行技術(shù)設(shè)計審查。審查地點在日本八幡新日鐵技術(shù)中心，沒有想到在審查鋼管樁的垂直承載力時，日本新日鐵的談判人員提出，由于為寶鋼建設(shè)提供的成品樁壁厚比上海試驗樁的壁厚小了3～3.5毫米，根據(jù)美國Seed&Reese理論計算，成品樁的極限承載力要比試驗樁的極限承載力降低約30%；因此他們要求修改雙方在上海現(xiàn)場確認的鋼管樁極限承載力數(shù)據(jù)。并要求中方代表審查，簽字同意。這意味著如果同意日方意見，將向日本多買30%數(shù)量的鋼管樁。約5千萬美金，簽字后果嚴重。我們土建組的五個成員一致說不能簽。日本人按照美國Seed&Reese理論計算。我們的圖書資料遠在上海，在日本八幡無法得到美國Seed&Reese的原始方程的推導(dǎo)依據(jù)。在寶鋼工程的具體條件下如何應(yīng)用？是談判爭論的技術(shù)關(guān)鍵。我對日本如何應(yīng)用應(yīng)用美國Seed&Reese計算理論計算書進行了分析研究，發(fā)現(xiàn)其中的微分方程和我以前研究過的溫度應(yīng)力微分方程形式基本一致。我當(dāng)即在住所花費了兩天兩夜推導(dǎo)出微分方程的詳細解答，經(jīng)過嚴密檢算，確認在寶鋼既定的地基情況下，摩擦樁的極限承載力足夠，可以采用上海試驗樁承載力的試驗結(jié)果，沒有改變的理由。在接下來和日方談判中，我聯(lián)系寶鋼工程具體條件和日方談判專家據(jù)理力爭，指出日方意見中對美國Seed&Reese計算法的邊界條件有錯誤，應(yīng)該維持雙方在上海確認的試驗結(jié)果。經(jīng)過一個星期的辯論，日方終于同意中方提出的按雙方在上海確認的試驗結(jié)果計算成品鋼管樁數(shù)量的意見，撤回要求寶鋼降低承載力YB100-33號文件，即要求寶鋼降低鋼管樁承載力的文件。這個技術(shù)爭論的圓滿解決，在當(dāng)時至少節(jié)約了5000萬美元外匯。確保了高度自動化生產(chǎn)沉降變形。鋼管樁打入后，土方施工隨即開始。1979年10月即發(fā)生了震驚全國的寶鋼地基位移現(xiàn)象，及水平滑移變形現(xiàn)象“寶鋼花了幾百億投資，要滑到長江里去，初軋廠鋼管樁地基朝長江方向以每天1毫米的速度滑移”的傳聞，各分區(qū)指揮部全面觀測結(jié)果，到處都有不同程度的水平位移，最大接近400毫米，一時震驚國內(nèi)外，寶鋼緊急匯報給黨中央國務(wù)院。黨中央國務(wù)院十分關(guān)心寶鋼地基位移問題，李先念主席親自批示“慎重慎重再慎重，注意注意再注意，寶鋼不能出岔子”。要求寶鋼每隔15天向中央報告一次。再一次測試中發(fā)現(xiàn)，從寶鋼1號高爐與熱風(fēng)爐的軸線發(fā)生樁頭位移，經(jīng)進一步測試證實：各大分項工程都有不同程度的樁頭位移現(xiàn)象。特別是正在施工的初軋廠開挖工程，樁基位移尤為嚴重。寶鋼工程指揮部組織了由冶金部建筑研究總院、二十冶、上?；A(chǔ)公司聯(lián)合試驗攻關(guān)小組，我擔(dān)任負責(zé)人，于1980年7月18日開展了位移為361毫米的鋼管樁承載力試驗，荷載加到了225噸（相當(dāng)于設(shè)計允許荷載的1.3倍），證明完全可以達到設(shè)計規(guī)定的承載能力。7月22日又進行了位移為376毫米的鋼管樁承載力試驗，，荷載加到了250噸（相當(dāng)于設(shè)計允許荷載的1.5倍），鋼管樁仍然工作正常，尚未出現(xiàn)破壞跡象。據(jù)此，指揮部得出了水平位移小于300毫米的樁基不作處理時，位移超過300mm的樁通過具體部位條件進行驗算，大部分樁都可以滿足安全度的要求不需要加固。我根據(jù)實測資料提出了樁基變形分析方法的計算模型。經(jīng)過這些試驗，中日雙方一致認為，已經(jīng)發(fā)生的位移樁基在處理后質(zhì)量是可以放心的。自此之后，指揮部做了大量工作，要求各施工單位注意樁基位移這個問題，在后續(xù)的施工中，如二期三期都發(fā)生過樁基位移，最大位移量達4米之多，都獲得了成功的解決。天津大無縫工程發(fā)生了樁基位移現(xiàn)象，邀請寶鋼派專家組赴天津現(xiàn)場，解決了現(xiàn)場問題，寫出了論文（王鐵夢、周志道、陳幼雄）在全國地基會議上進行了交流，指揮部制訂了有關(guān)打樁、開挖、降水控制位移的技術(shù)措施，臨時性重大技術(shù)難題已獲解決，但是為了解決今后還會發(fā)生的樁基位移問題，必須從理論上探索規(guī)律。國際上關(guān)于樁基技術(shù)論文多數(shù)是在垂直承載力方面，但在水平承載力和變形方面資料很少。在水平位移方面，中日雙方都同意應(yīng)用彈性基礎(chǔ)梁的理論作為基礎(chǔ)模型進行推導(dǎo)。水平位移后鋼管樁承載力和應(yīng)變變形試驗現(xiàn)場翻譯，春松（日），王鐵夢，杉浦（日），張善明（從左至右）寶鋼樁基位移后在鋼管樁承載力試驗現(xiàn)場即Y.L.CHANG(張友齡)方法。中方有寶鋼顧問委員會首席專家李國豪和寶鋼樁基位移實驗研究組，有我本人負責(zé)，雖然基本理論是共同的，但是日方的初始條件將位移樁當(dāng)做“主動樁”進行推導(dǎo)其結(jié)果與實際誤差過大不能應(yīng)用，而我方將位移樁做為“被動樁”推導(dǎo)的結(jié)國接近實際，所以以后的樁基位移都是用我推導(dǎo)的公式。寶鋼一期投產(chǎn)后，粉煤灰的存放成災(zāi)，外運粉煤灰1噸倒貼2元，當(dāng)時粉煤灰的綜合利用列入寶鋼的公關(guān)技術(shù)難題，在15萬立方米高爐煤氣柜基坑內(nèi)進行了粉煤灰回填應(yīng)用。日方得知這一情況后，進行了煤氣柜在8級臺風(fēng)作用下的水平位移的分析計算，他們計算得到的結(jié)果是超過允許位移數(shù)倍，竟達70至100毫米，我方做了有限元和按動力基礎(chǔ)的理論分析，結(jié)果大致相同，位移很大，可能引起煤氣柜爆炸。一號高爐離煤氣柜很近，如果發(fā)生爆炸，后果將不堪設(shè)想。這一計算結(jié)果震驚了寶鋼指揮部。我根據(jù)寶鋼軟土地基位移實驗資料假定計算模型，計算結(jié)果最大位移只有3至5毫米，不可能引起煤氣柜的爆炸。分歧很大，怎么辦？指揮部又組織了現(xiàn)場科學(xué)試驗。冶金建筑研究總院結(jié)構(gòu)試驗室派出了專職人員和我一起應(yīng)用寶鋼遙控檢測集裝箱裝置，在臺風(fēng)季節(jié)進行了長期的觀測。通過在不同高度的風(fēng)壓傳感器和地基位移的激光法檢測得出結(jié)論：基礎(chǔ)的最大位移在8級臺風(fēng)作用下為1毫米，呈反復(fù)變形，對煤氣柜不產(chǎn)生任何有害影響，由此解決了重大的技術(shù)和安全問題。這里可以看出理論計算和有限元分析和工程實際變形最大誤差達70—100倍，多年來的使用證明，這一現(xiàn)場實測結(jié)論是正確的。在浦東開發(fā)建設(shè)時期，針對上海軟土地基經(jīng)常出現(xiàn)地基穩(wěn)定性問題影響工程建設(shè)安全性和可靠性，浦東新區(qū)采取了新型的領(lǐng)導(dǎo)方法，即將專家和行政領(lǐng)導(dǎo)結(jié)合的領(lǐng)導(dǎo)小組處理，建筑密集區(qū)的地基基礎(chǔ)問題，如陸家嘴地區(qū)工程，我和葉克明被推薦為技術(shù)專家組的組長和專家黃紹明、周志道等，行政由城建局副局長擔(dān)任，這樣新型組織使得專家意見能得到順利的執(zhí)行，處理了大量的工程實際問題，其中有不少工程都出現(xiàn)過樁基位移這個問題，浦東陸家嘴地區(qū)超高層建筑深基坑開挖的相鄰影響問題，我們專家組深入現(xiàn)場第一線，提出技術(shù)處理意見，由行政組監(jiān)督實踐，工程問題獲得妥善解決，我體會到在重大工程建設(shè)中，這種有行政和專家組成的協(xié)調(diào)領(lǐng)導(dǎo)小組可以非常有效的解決重大技術(shù)難題，如相鄰影響問題，有利于大量地下工程混凝土結(jié)構(gòu)裂縫與滲漏控制問題，確保了陸家嘴國際金融開發(fā)區(qū)順利建設(shè)。后來寶鋼總承包設(shè)計院重慶鋼鐵設(shè)計研究院，在總結(jié)樁基水平位移和彎曲的內(nèi)力計算公式時認為：“1980年寶鋼處理樁基位移時，曾以國內(nèi)外專家和王鐵夢氏推導(dǎo)的公式做過分析對比，處理實際工程位移的經(jīng)驗認為，建立在現(xiàn)場實驗基礎(chǔ)上的王氏公式較為切合實際而且簡單實用”。詳見1981年樁基工程學(xué)術(shù)論文集—中國建筑學(xué)會地基基礎(chǔ)學(xué)術(shù)委員會。《寶鋼1580熱軋廠工程箱形基礎(chǔ)部分樁位移的分析研究與處理意見》。寶鋼總承包設(shè)計院重慶鋼鐵設(shè)計研究院—1995年9月。在軟土地基高地下水位條件下，由于開挖