超长混凝土结构裂缝控制措施

蒋书德

（中铁十二局集团建筑安装工程有限公司　西成客专（陕西段）站房项目部　陕西省　汉中市　723400）

超长混凝土结构裂缝控制措施

蒋书德

（中铁十二局集团建筑安装工程有限公司西成客专（陕西段）站房项目部陕西省汉中市723400）

以济南站南货场职工建设项目工程为例，考虑地下车库超长结构施工中的裂缝对结构的不利影响，对各个施工工序展开有效合理的过程控制，防止有害裂缝的产生。

地下工程；超长结构；荷载分析

超长混凝土结构指结构单元长度超过了混凝土结构设计规范所规定的钢筋混凝土结构伸缩缝最大间距的结构。但随着现代建筑的不断发展以及对建筑物使用功能的超高要求，根据各个建筑物的具体要求及建筑物的使用功能要求，某些工程中不允许采用伸缩缝等永久性缝，从而导致超长混凝土结构的产生。如何避免超长混凝土结构有害裂缝的产生，本文从荷载控制方面进行了现场实际施工的过程控制与研究。

1　工程概况

济南站南货场职工住宅建设项目（经纬嘉园）二区车库长364.8m，宽100.5m，地下一层，结构受力形式为无梁楼板，独立基础加框架柱，柱距8.4m。车库四周及车库中有6栋住宅楼环绕，车库使用时间长，且济南地区地下水位高，地下车库一旦产生裂缝，会极易渗水，会对建筑物的使用功能造成严重影响。同时楼座与车库穿插交杂，施工难度大，如何减少混凝泥土结构裂缝的产生至关重要。混凝土结构的裂缝根据成因可分为两大类：荷载引起的裂缝及变形引起的裂缝。本文主要从荷载方面控制裂缝的产生做一些阐述。

2　施工中可能引起裂缝的荷载因素

考虑按整体及局部施工中可能存在荷载过大从而引起裂缝的产生，分别通过精确的受力分析，得到有效的最大控制荷载，从而有效的指导实际施工，避免问题的出现，主要从以下几个方面控制：

（1）基础施工中可能存在地基承载力不均匀问题，造成基础不均匀沉降，从而引起沉降裂缝。

（2）车库顶板回填土施工（车库未停降水），有活荷载（施工机械，运土车），静荷载（已回填好的土荷载，回填标高至室外设计标高），上部荷载大会对结构产生影响。

（3）顶板回填土施工完成，停降水后，地下水位上升至稳定标高，由于整个地下车库面积很大且地下水位较高，会产生极大的浮力，要确保整个车库结构不会浮力而造成结构破坏。

（4）因车库与楼座交叉错杂，施工塔吊位于车库内，待楼座主体施工完毕，车库顶板要上吊车进行塔吊拆除工作，要避免因荷载过大产生结构破坏。

（5）车库基础及车库顶板后浇带的施工，后浇带的设置就是为了消除混凝土结构的收缩应力，控制混凝土裂缝，但同时后浇带也留下了混凝土施工缝，处理不好，很可能成为渗漏的源头。

3　荷载控制措施及受力分析

车库各个工序施工前，根据照设计图纸及相关规范，编制具体、切实、可操作性的施工技术交底或方案，而后要严格按照上述交底施工。从地基开挖到顶板回填土施工完成，每个阶段都有其侧重点，下面就各个阶段做一个系统的阐述。

3.1基础施工

基础施工的第一步是土方开挖，因为济南地区水位较高，根据现场实测水位标高（相对标高-6.0～6.5m），而车库基础垫层相对标高为-7.2m，故采用井点降水的方式，将地下水位降到-7.7m左右，以利于土方开挖，采用机械开挖方式，为避免破坏基底土，在基底标高以上20cm预留一层由人工挖掘修整至设计标高，要求坑底凹凸不超过2cm。

将土方人工开挖至垫层设计标高后，放出各独立基础的边线，进行地下钎探，按钎探点间距不大于1500mm布置钎探点，确保各个独立基础下钎探到位，如发现异常地质情况，及早处理。确保整个地下车库地基承载力受力均匀，整个地下车库形成一个整体，否则受力不均匀会造成沉降，使结构很多部位产生集中应力，当应力大于混凝土抗拉强度时，就会产生裂缝。

3.2车库顶板回填土施工荷载控制措施及荷载受力分析

当整个车库主体结构施工完毕，在混凝土达到设计强度后，立即组织车库顶板上回填土施工。回填土作业采用两种施工机械：①运输土方的小型运输车辆，运输车辆及载土后自重控制在8t范围以内；②用于平整土的铲车，自重9t。回填土作业先从车库边缘开始，用运输车辆将土运至车库边缘，再配合以铲车，在顶板上先铺设一道60cm厚的土层，而后方可上运输车辆。如此施工：①保护车库顶板防水；②有60cm厚土层可以将上部荷载均匀分散至主体结构。

从车库顶板（标高-1.95m）至室外标高（-0.45m）需回填土1.5m高，按最不利情况考虑进行受力分析，静荷载（土）按1.5m厚考虑，取顶板最小配筋率作为受力计算模型。车库顶板厚400mm，混凝土强度等级为C35，最小配筋为上部纵向16@200，横向18@200；下部纵向18@120，横向20@120；运输车辆及铲车全部按均布荷载考虑，（取1m范围长）受力简图如图1。

q1=（8000+9000）×10×0.001/8.4×8.4×1m=2.4kN/m

q2=13.5kN/m3×1.5m×1m=20.25kN/m

q3=24kN/m3×0.4m×1m=9.6kN/m

最大弯矩值为：

M=系数×ql（2系数查施工手册51页）

M大=0.025×（2.4+20.25+9.6）×8.42=56.89kN·m（2跨中弯矩最大）

车库顶板受弯承载力计算：

图1　受力简图

故承载力满足要求，不会对结构造成破坏。

3.3基坑停降水后，整个车库抗浮力计算

按车库顶板回填土施工完毕后停降水，在基坑四周设置8眼观测井，从停水之日起每天上午6点，下午6点测地下水位标高，直至地下水位稳定为止，根据观测井稳定水位后测的水位标高为-6.5～6.0m不等。可以将整个车库作为一个刚性整体，根据水位标高计算其受到的浮力，判定是否会造成结构破坏。

浮力计算：F浮力=P液gV排

F浮力=1000kg/m3×9.8m/s2×11453m2×1.2=264047.3kN

浮力产生的单位压强为：

P=F/m2=264047.3kN÷22453m2=11.76kN/m2

抗力计算：土荷载加上结构自重

F抗力=F土+F自重=13.5kN/m3×1.5m+25kN/m3×0.7m=37.75kN/m2

F抗力>F浮力

故满足要求，不会对结构造成破坏。

3.4车库顶板局部荷载作用及控制措施

施工塔吊布置在地下车库部位，塔吊拆卸需用汽车吊配合，为防止车库因吊车起吊时最大支点力作用在车库顶板发生结构破坏，对车库采用加固方案。塔吊拆卸采用25吨级汽车吊，吊车自重30T，最大起重物件的重量为7T。

（1）汽车吊起吊示意图如图2。

图2　汽车吊起吊示意图

（2）汽车吊平面位置示意图及吊车支撑点位置图见图3。

汽车吊最大支撑点反力计算：

起吊物支点反力：（70×9.8）/（5.6×2）=61.25kN

（3）车库加固方案

吊车为了更安全的在车库上作业，对车库顶板做一些加固措施极为重要，车库顶板承受力按照每平米2T考虑，则每一支撑点受力面积为13.625/2=6.813m2。吊车四脚受力面均采用双向枕木进行铺垫，枕木长度为2m，车库顶填土为1.5m，填土应力扩散按1：1扩散考虑则受力面积为：（2+1.5）×（2+1.5）=12.25m2，因12.25＞6.813。所以枕木采用2m能满足要求，枕木面积为2m× 2m，枕木上垫1m×1m钢板（20mm厚）作为支脚。枕木加固平面见图4。

图3　汽车吊平面位置示意图

图4　

车库顶板底采用碗扣式脚手架进行加固，脚手架立杆间距为0.6m，水平杆步距1.2m，立杆顶部采用顶托和方木支承，加固范围见上图阴影部位，加固面积为3m×3m，使吊车支点在加固面积中间部位。

3.5后浇带施工控制措施

后浇带按设计图纸位置留设，在先浇筑的混凝土截面中部设置“U”型止水钢板，止水钢板的“开口”朝迎水面，止水钢板采用短钢筋头与结构钢筋焊接固定。止水钢板上下（或内外）到现浇结构上下表面采用2.5目专用焊接钢丝网封堵，钢丝网采用钢筋与结构钢筋焊接而形成的骨架来辅助固定。固定止水钢板和钢丝网的骨架铁件均不得伸出结构钢筋外表而进入结构钢筋保护层，以防形成渗水通道。固定骨架必须具备足够的整体刚度，确保先浇混凝土不冲破钢丝网，减少后浇带的变形和位移。

本工程后浇带在地下室顶板混凝土浇筑42d后可以全部封闭。由于结构由后浇带连成整体，因此后浇带的施工质量与结构质量休戚相关。首先必须清理出杂物，底板后浇带必须排空积水，然后祛除钢筋表面的水泥薄膜和后浇带两侧的松动石子，采用钢丝刷对接缝面认真清理，用錾子凿去表面砂浆层，使其完全露出新鲜混凝土。如果有钢筋变形现象，必须修整到位，如果有先浇混凝土跑模或满溢、流淌至后浇带的现象，必须凿除干净。清理、修整工作完毕后，用水冲洗干净，并排除积水，浇筑前，用水充分湿润新老混凝土接合面，然后图抹一层渗透结晶。各后浇带连接点横截面放上止水钢板，以防在相邻区域交界处产生新的施工缝，防止渗水。

4　结语

混凝土结构裂缝是施工领域常见的工程质量通病，而对于超长结构来说有害裂缝对结构自身的危害更大，随着建筑业的不断发展，城市化的不断进展，必然会有更多的超长结构出现。如何有效地避免有害裂缝的出现，增长建筑物的使用寿命，减少后期维修费用，有必要在结构施工阶段做好控制。通过一系列的有效合理的施工控制荷载措施，结合良好的施工组织，达到结构的完整性，以利于后期使用。

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部[S].北京：中国建筑工业出版社，2011.

[2]《建筑施工手册》[M].中国建筑工业出版社，2003.

TU755

A

1673-0038（2015）21-0048-03

2015-5-2

蒋书德（1988-），男，江西上饶人，助理工程师，本科，研究方向为建筑施工。