地下室結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生和防治淺析

地下室結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生和防治淺析地下室鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)裂縫，會(huì)造成墻面頂面滲水，影響結(jié)構(gòu)耐久性和正常使用。本文結(jié)合工程案例，針對(duì)結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的各種原因進(jìn)行綜合分析，并提出一些防治措施。關(guān)健詞：結(jié)構(gòu)裂縫；防治措施鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在受到復(fù)雜外力的作用以及環(huán)境溫度變化、設(shè)計(jì)施工不當(dāng)?shù)纫蛩赜绊懴拢捎诨炷敛牧系目估瓘?qiáng)度很低，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生裂縫，造成頂板漏水、墻面滲水等質(zhì)量問(wèn)題，使工程無(wú)法正常使用。故在地下室結(jié)構(gòu)中，裂縫的防治十分重要。某商務(wù)寫字樓工程，主樓地上二十三層，框架剪力墻結(jié)構(gòu)；裙房三層，框架結(jié)構(gòu)；地下一層。該工程總建筑面積為46000m2，其中地下室建筑面積為6500m21墻板豎向規(guī)則裂縫1.1裂縫產(chǎn)生情況：主樓G軸墻板在澆筑一周后拆除模板，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)存在豎向裂縫，參見圖二，間距1~2m不等，縫高度位于墻板中間約60%區(qū)域，基本均勻，縫深約為1/4至1/3墻厚，個(gè)別較深，內(nèi)外貫通，引起滲水。其他墻板未發(fā)現(xiàn)類似裂縫。1.2原因分析：A區(qū)G軸墻板總長(zhǎng)53.4m，墻厚350mm，墻高5.5m，商品混凝土標(biāo)號(hào)為C45（S0.6），內(nèi)摻10%UEA及格雷絲抗裂纖維（0.6Kg/m3）。頂板、底板均為C30商品混凝土，無(wú)外加劑。底板澆筑后二十三天澆筑墻板與頂板，墻板與頂板同時(shí)澆筑，經(jīng)過(guò)分析，造成墻板裂縫的主要原因有：1.2.1由于墻板與頂板底板商品混凝土標(biāo)號(hào)不一致，彈性模量及熱膨脹系數(shù)均有差異，當(dāng)混凝土構(gòu)件環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)，受到頂板和底板的約束，墻板無(wú)法自由收縮，由此產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，當(dāng)混凝土所受內(nèi)應(yīng)力超過(guò)其抗拉強(qiáng)度時(shí)，即產(chǎn)生裂縫。1.2.2墻板與頂板澆筑時(shí)正值七月，白天氣溫高達(dá)40度，夜晚為20度左右，墻板總長(zhǎng)53.4m，因此，墻板產(chǎn)生溫度變形較大。墻板與頂板澆筑時(shí)底板已經(jīng)施工完畢二十三天，凝結(jié)硬化已經(jīng)完成，底板環(huán)境溫度較為穩(wěn)定，同時(shí)受到樁基的約束，當(dāng)墻板產(chǎn)生溫度變形、塑性收縮變形、干縮變形時(shí)，底板對(duì)墻板的約束力作用是顯而易見的，此時(shí)墻板中間區(qū)域在收縮應(yīng)力的作用下產(chǎn)生裂縫。1.2.3由于頂板較薄，為180mm厚，大面積與空氣直接接觸，澆筑時(shí)正值夏季，環(huán)境溫度較高，混凝土硬化速度較快，同時(shí)在硬化過(guò)程中水泥水化熱可以較快釋放；而墻板為350mm厚，由于受到模板的阻滯，硬化速度及水泥水化熱釋放均較慢，當(dāng)墻板慢慢冷卻凝結(jié)硬化時(shí)，頂板已經(jīng)完成，此時(shí)墻板無(wú)法自由收縮，引起裂縫產(chǎn)生。1.3防治措施：1.3.1當(dāng)墻板與頂板同時(shí)澆筑時(shí)，應(yīng)盡量采用同類型同標(biāo)號(hào)的混凝土，以減少變形不協(xié)調(diào)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。1.3.2加強(qiáng)施工過(guò)程早期養(yǎng)護(hù)，頂板澆筑完成后可采用塑料薄膜及草包或麻袋覆蓋養(yǎng)護(hù)，限制水份及水泥水化熱過(guò)快散失，使頂板與墻板盡量同步凝結(jié)硬化。1.3.3當(dāng)墻板混凝土標(biāo)號(hào)較高墻板又較長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)提高橫向鋼筋配筋率，限制裂縫的產(chǎn)生和擴(kuò)展。同時(shí)伸縮縫的設(shè)置應(yīng)適當(dāng)加密。1.3.4以上裂縫由于主樓（A區(qū)）剪力墻及框架柱未受影響，經(jīng)各方分析認(rèn)為裂縫經(jīng)封閉處理后不影響結(jié)構(gòu)安全使用。在實(shí)際施工中，施工方于墻壁外側(cè)沿裂縫修鑿成深20mm的V形凹槽，然后在槽內(nèi)涂上底層膠粘劑，再充填聚硫橡膠；在室內(nèi)一側(cè)涂刷油灰狀環(huán)氧聚脂以封閉裂縫。工程完工后未發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象。2室內(nèi)區(qū)域頂板角部裂縫2.1裂縫產(chǎn)生情況：主樓（A區(qū)）頂板在模板拆除后不久，由于樓面積水，管理人員發(fā)現(xiàn)在G軸至H軸之間出現(xiàn)斜向裂縫（個(gè)別滲水），G軸*8軸附近較為嚴(yán)重，參見圖三；另外在柱梁板節(jié)點(diǎn)處也不同程度存在細(xì)裂縫現(xiàn)象，各跨均存在。2.2原因分析：2.2.1由于該區(qū)域頂板形狀呈L形，混凝土頂板在凝結(jié)硬化過(guò)程中產(chǎn)生收縮，在陰角處（8*G軸）產(chǎn)生應(yīng)力集中，造成裂縫。2.2.2墻板與頂板同時(shí)澆筑，二個(gè)方向墻板在硬化過(guò)程中干縮變形，對(duì)頂板沿板邊緣產(chǎn)生作用力（參見圖三，原理同上），造成頂板產(chǎn)生斜向裂縫。2.2.3墻柱混凝土設(shè)計(jì)采用C45商品砼，板梁則采用C30商品混凝土，施工時(shí)，在梁柱板節(jié)點(diǎn)處，施工方不能很好地整澆，采用鋼絲網(wǎng)片臨時(shí)分隔，造成砂漿和石子相分離；同時(shí)個(gè)別柱節(jié)點(diǎn)由于混凝土標(biāo)號(hào)不一致，澆筑不連續(xù)，施工時(shí)產(chǎn)生冷縫。以上因素使結(jié)構(gòu)在凝結(jié)硬化過(guò)程中產(chǎn)生裂縫，拆模后自重的作用及環(huán)境溫度的變化進(jìn)一步加劇了裂縫的擴(kuò)展。2.3防治措施：2.3.1地下室結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)，伸縮縫或后澆帶的設(shè)置應(yīng)盡量考慮使結(jié)構(gòu)形體簡(jiǎn)單，避免出現(xiàn)過(guò)長(zhǎng)、異形、陰角等形狀，使結(jié)構(gòu)在硬化過(guò)程中以及環(huán)境溫度變化時(shí)或在復(fù)雜外力、結(jié)構(gòu)自重力作用下，不致出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象。2.3.2樓面梁柱板設(shè)計(jì)時(shí)盡量考慮采用同標(biāo)號(hào)同品種混凝土，以降低施工難度，避免由于標(biāo)號(hào)差異、變形不一致而產(chǎn)生裂縫。2.3.4對(duì)于混凝土標(biāo)號(hào)品種不一致的結(jié)構(gòu)，施工時(shí)應(yīng)詳細(xì)編制澆筑流程，避免出現(xiàn)冷縫。對(duì)于不同標(biāo)號(hào)混凝土交接處采取可靠措施進(jìn)行臨時(shí)分隔，避免砂石分離，并及時(shí)澆筑相鄰區(qū)域混凝土，使其成為一體。2.3.5由于以上裂縫的發(fā)展較穩(wěn)定，裝飾層的施工將該裂縫封閉，經(jīng)過(guò)分析，正常使用時(shí)，在樓面無(wú)積水的情況下，以上裂縫將不影響結(jié)構(gòu)安全使用。3室外區(qū)域頂板裂縫3.1裂縫產(chǎn)生情況：室外廣場(chǎng)區(qū)域在模板拆除后不久發(fā)現(xiàn)裂縫，分布如圖四，由于廣場(chǎng)積水，裂縫導(dǎo)致頂板結(jié)構(gòu)出現(xiàn)滲水現(xiàn)象。3.2原因分析：3.2.1該室外廣場(chǎng)呈狹長(zhǎng)形（南北向長(zhǎng)約100m），當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，廣場(chǎng)產(chǎn)生溫度收縮變形，由于受到室內(nèi)區(qū)域樓面板及周邊墻板的限制，廣場(chǎng)無(wú)法自由伸縮，故產(chǎn)生主要分布在廣場(chǎng)兩端的橫向裂縫。3.2.2該廣場(chǎng)施工時(shí)與室內(nèi)區(qū)域樓面板整體澆筑，無(wú)伸縮縫，由于室內(nèi)溫差變化較小，室外溫差變化較大，結(jié)構(gòu)變形不協(xié)調(diào)，導(dǎo)致室內(nèi)外交接處產(chǎn)生裂縫，同時(shí)加劇了橫向裂縫的擴(kuò)展。3.2.3由于頂板與地下室墻板整體澆筑，墻板厚為350mm，墻板的凝結(jié)硬化速度慢于頂板，在硬化過(guò)程中墻板產(chǎn)生干縮變形，對(duì)頂板沿板邊緣產(chǎn)生作用力（原理同上），造成頂板產(chǎn)生橫向裂縫?；踊靥钋皦Π宓臏囟茸冃屋^大，這種變形更加劇了頂板裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展。3.2.4盡管在廣場(chǎng)的中央?yún)^(qū)域設(shè)置了二條后澆帶，由于鋼筋未斷開，施工時(shí)正值夏季，氣溫較高，當(dāng)環(huán)境溫度下降時(shí)，后澆帶無(wú)法完全消除收縮變形產(chǎn)生的應(yīng)力。3.3防治措施：3.3.1對(duì)于尺度較大的室外廣場(chǎng)應(yīng)合理設(shè)置溫度伸縮縫，以消除溫度收縮變形產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。同時(shí)應(yīng)注意廣場(chǎng)的形狀，盡量避免應(yīng)力集中現(xiàn)象的產(chǎn)生。3.3.23.3.3加強(qiáng)對(duì)廣場(chǎng)及相鄰墻板樓板施工階段的養(yǎng)護(hù)，注意保溫和防凍，在設(shè)計(jì)上考慮設(shè)置保溫層，以減少溫差對(duì)混凝土現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的影響。3.3.4在實(shí)際施工中，施工方沿裂縫修鑿成V形凹槽，灌漿處理后再用851焦油涂刷封閉，工程完工后未發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象。4施工縫裂縫4.1裂縫產(chǎn)生情況：該工程地下室結(jié)構(gòu)采用后澆帶，在平面上共分為五個(gè)區(qū)（如圖一），底板及墻板設(shè)計(jì)上采用橡膠止水帶止水（如圖五），施工縫二側(cè)結(jié)構(gòu)結(jié)頂后再用高一級(jí)標(biāo)號(hào)混凝土（內(nèi)摻15%UEA）封閉后澆帶。頂板處后澆帶未設(shè)橡膠止水帶。墻板與底板連接處施工縫采用400*3mm鋼板止水帶。所有施工縫的結(jié)構(gòu)鋼筋均未斷開，鋼筋表面刷一道純水泥漿保護(hù)。該工程結(jié)構(gòu)完成后，發(fā)現(xiàn)底板與外墻板交接處個(gè)別部位出現(xiàn)滲水現(xiàn)象，在廣場(chǎng)區(qū)域后澆帶處也發(fā)現(xiàn)裂縫滲水現(xiàn)象。4.2原因分析：后澆帶的設(shè)置主要在于消除或減弱結(jié)構(gòu)沉降不一致、溫度變形等因素給結(jié)構(gòu)造成的不利影響，同時(shí)滿足分區(qū)施工的要求，后澆帶的滲水及裂縫主要有以下幾方面的原因：4.2.1后澆帶中采用的橡膠止水帶延伸率不夠，當(dāng)兩側(cè)結(jié)構(gòu)沉降變形差異較大時(shí)，止水帶被拉裂。4.2.2后澆帶封閉時(shí)，盡管結(jié)構(gòu)已經(jīng)結(jié)頂，但裝飾工作尚未完成，沉降尚不穩(wěn)定，后期的沉降差異導(dǎo)致后澆帶混凝土的開裂。4.2.3后澆帶內(nèi)結(jié)構(gòu)鋼筋未斷開，溫度變形及沉降差異引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)應(yīng)力無(wú)法消除，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。4.2.4后澆帶內(nèi)結(jié)構(gòu)鋼筋未作防腐，澆筑時(shí)未除銹，影響結(jié)構(gòu)密實(shí)度、強(qiáng)度，加劇裂縫的發(fā)展。4.2.5施工時(shí)鋼板止水帶或橡膠止水帶設(shè)置不妥當(dāng)，混凝土施工時(shí)未按預(yù)定高度澆筑，使鋼板止水帶未起到應(yīng)有的效果。4.3防治措施：4.3.1在結(jié)構(gòu)尺度較大或沉降不一致的部位合理設(shè)置伸縮縫或后澆帶。4.3.2采用質(zhì)量較好、具備足夠延伸率的止水帶，有效防止由于沉降差異造成底板或墻板開裂滲水。4.3.3后澆帶的封閉時(shí)間應(yīng)綜合考慮施工方便、二側(cè)結(jié)構(gòu)沉降基本穩(wěn)定等因素。4.3.4在明顯存在沉降差異的部位應(yīng)斷開結(jié)構(gòu)鋼筋，待沉降基本穩(wěn)定后再連接、封閉。4.3.5按要求安放止水帶，結(jié)構(gòu)鋼筋刷純水泥漿防銹處理，澆筑時(shí)清理干凈。4.3.6該工程中，在底板與墻板交接的施工縫滲水部位，施工方對(duì)其進(jìn)行壓力灌漿處理，在廣場(chǎng)區(qū)域后澆帶裂縫部位，在板面沿裂縫修鑿成20mm深的V形凹槽，在槽內(nèi)涂刷底層膠粘劑，整個(gè)頂板采用851焦油防水涂膜2mm厚，后經(jīng)檢查未發(fā)現(xiàn)滲水現(xiàn)象。5出入口坡道施工縫裂縫5.1裂縫產(chǎn)生情況：該工程地下室共有南北二個(gè)出入口，如圖一，其中北入口凈寬4.5m，呈L形，淺基礎(chǔ)，無(wú)樁基，在與地下室交接處設(shè)有三根∮377沉管灌注抗拔樁，并留置施工縫，采用二道橡膠止水帶止水；南坡道凈寬7m，呈一字形，淺基礎(chǔ)，無(wú)抗拔樁。施工完成并回填土后，發(fā)現(xiàn)坡道結(jié)構(gòu)與地下室交接處出現(xiàn)裂縫，并滲水嚴(yán)重。5.2原因分析：5.2.1該工程設(shè)計(jì)時(shí)出入口坡道采用淺基礎(chǔ)（無(wú)樁基），地下室結(jié)構(gòu)采用沉管灌注樁，由于在結(jié)構(gòu)沉降方面存在較大差異，橡膠止水帶被拉裂，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)在接口處出現(xiàn)裂縫后滲水。5.2.2由于地下室結(jié)構(gòu)為樁基，在地下水位較高時(shí)具備抗浮能力。坡道結(jié)構(gòu)在抗浮設(shè)計(jì)時(shí)考慮頂蓋（部分）覆土、墻板外側(cè)（500寬）覆土、裝飾層等重量，而在結(jié)構(gòu)完成，裝飾工作未施工時(shí)，基坑進(jìn)水，由于抗浮力不夠，導(dǎo)致坡道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生相對(duì)上移，橡膠止水帶被拉裂，造成滲水。抗浮問(wèn)題在施工過(guò)程中易被疏忽。5.2.3在北坡道入口處，由于坡道呈L形，無(wú)樁基，但在與地下室接口處設(shè)有三根∮377沉管灌注抗拔樁。當(dāng)坡道形體中心產(chǎn)生上浮力相對(duì)上移時(shí)，在接口處受到抗拔樁的限制，產(chǎn)生向下抗拔力，在扭矩作用下使坡道形體產(chǎn)生繞中心扭轉(zhuǎn)，而抗拔樁的抗水平側(cè)移能力較弱，因此產(chǎn)生接口處裂縫擴(kuò)大，止水帶拉裂，引起滲漏。5.2.4在施工過(guò)程中，橡膠止水帶未按設(shè)計(jì)要求合理設(shè)置，使其無(wú)法發(fā)揮應(yīng)有作用。5.3防治措施：5.3.1地下室及入口坡道結(jié)構(gòu)中，應(yīng)盡量采用樁基礎(chǔ)，且樁基形式應(yīng)盡量保持一致，使其同步沉降，在受到上浮力作用時(shí)，同步抗浮或上浮變形，以減少由于上下位移不一致，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂滲水。5.3.2在異形體結(jié)構(gòu)中，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮其整體受力情況，避免結(jié)構(gòu)受力不均勻產(chǎn)生相對(duì)位移（如扭轉(zhuǎn)變形），導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生。在施工時(shí)，施工方應(yīng)考慮其最不利狀態(tài)下的受力情況，如混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)、拆模時(shí)間、結(jié)構(gòu)抗浮、施工荷載等。5.3.3施工方在伸縮縫施工時(shí)應(yīng)盡量保證止水帶按設(shè)計(jì)要求安放，同時(shí)應(yīng)避免由于混凝土澆筑使止水帶移位，失去應(yīng)有的作用。5.3.4該工程在裝飾工作完成后地下室及坡道結(jié)構(gòu)沉降處于穩(wěn)定狀態(tài)，裂縫部位經(jīng)過(guò)化學(xué)灌漿和防滲堵漏補(bǔ)強(qiáng)，滲水現(xiàn)象未再次發(fā)生。6墻板表面不規(guī)則裂縫6.1裂縫產(chǎn)生情況：地下室鋼筋混凝土墻板及頂板在施工完成、模板拆除后產(chǎn)生不規(guī)則細(xì)裂縫，長(zhǎng)短不一，深度較淺。這種裂縫如不及時(shí)處理，在地下水以及凍融循環(huán)的不斷作用下，裂縫將進(jìn)一步發(fā)展，直至銹蝕鋼筋，影響結(jié)構(gòu)質(zhì)量和使用壽命。6.2原因分析：6.2.1由于混凝土各組成材料的比重不同，在振搗和重力作用下，骨料下沉，水泥漿上升，產(chǎn)生沉落，同時(shí)水泥水化收縮及部分水分泌水析出使混凝土體積縮小，如此產(chǎn)生塑性沉縮變形。由于墻面（或深梁側(cè)面）模板及鋼筋對(duì)混凝土的沉落存在較大的阻滯作用，從而使墻面產(chǎn)生不規(guī)則水平或斜向塑性沉縮裂縫。在梁、板交接處及墻、板交接處，由于沉縮不一致而產(chǎn)生塑性沉落差裂縫。6.2.2混凝土澆筑完畢但仍處于塑性狀態(tài)時(shí)，由于高溫、多風(fēng)、氣候干燥、養(yǎng)護(hù)不當(dāng)?shù)仍颍够炷帘砻嫠终舭l(fā)過(guò)快，產(chǎn)生急劇的收縮變形而產(chǎn)生不規(guī)則塑性收縮裂縫。6.2.3混凝土在干燥環(huán)境中逐漸失水，其體積縮小產(chǎn)生干縮，這種干燥過(guò)程由表及里，逐步擴(kuò)展到內(nèi)部，產(chǎn)生表面收縮大、內(nèi)部收縮小的變形狀態(tài)，此時(shí)表面混凝土受拉，內(nèi)部受壓，當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)，墻板表面即產(chǎn)生干縮裂縫。6.3防治措施：6.3.1塑性裂縫的預(yù)防措施主要有以下幾個(gè)方面：嚴(yán)格控制水灰比和水泥用量，優(yōu)化骨料級(jí)配；控制模板質(zhì)量，澆筑前充分濕潤(rùn)；注意早期濕養(yǎng)，防止水分過(guò)快蒸發(fā)；振搗密實(shí)，減少沉落；合理按排澆搗次序，控制沉落差異。6.3.2對(duì)于塑性收縮裂縫，除常規(guī)的濕養(yǎng)以外，應(yīng)采取草包或薄膜覆蓋、擋風(fēng)等措施，以防止混凝土表面水分過(guò)快蒸發(fā)而干裂。6.3.3干縮裂縫的防治措施主要在于降低混凝土干縮率、提高構(gòu)件的抗裂能力或降低約束、協(xié)調(diào)變形著手，具體有：控制水泥用量；不用細(xì)砂配制混凝土；摻膨脹劑進(jìn)行收縮補(bǔ)償；沿墻板外表面配置細(xì)而密的防裂構(gòu)造鋼筋；合理的設(shè)計(jì)構(gòu)造，如伸縮縫、構(gòu)造筋等。6.3.4混凝土的塑性沉縮和塑性收縮裂縫對(duì)結(jié)構(gòu)承載力基本無(wú)直接影響，但有損于外觀和耐久性，一般通過(guò)水泥砂抺灰處理即可，在地下室墻迎水面