超长地下室结构无缝设计体会探讨

戴数今（上海工程勘察设计有限公司　上海　201620）

超长地下室结构无缝设计体会探讨

戴数今
（上海工程勘察设计有限公司上海201620）

超长地下室结构无缝设计的重点在于对裂缝的控制。其中，外部的荷载作用、材料的温度、收缩变化以及结构的不均匀沉降是裂缝出现的重要因素，我们可应用设置膨胀加强带、后浇带和采用预应力混凝土结构等设计办法以及“跳仓法”等施工工艺进行解决。在设计过程中，应当注意混凝土的强度不宜过高。利用钢筋及邻位约束在混凝土膨胀时建立起预压应力，进而控制膨胀率。在正式施工时，保证膨胀剂的掺入量，同时适当地减少水泥使用量，以此降低水化热。此外，在混凝土布料、振捣时，也要确保其匀质、密实，并进行全面养护。

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混凝土结构根据GB50010-2010的规范要求，通常情况下剪力墙结构长度大于45m、框架结构长度大于55m，即需要设置伸缩缝，而对于地下室结构而言更是要在30m就要考虑设置伸缩缝。但是变形缝的设置往往和建筑立面效果以及平面使用功能发生冲突。所以，在设计结构时市场遇到建筑要求较少设缝或者根本不设缝的情况，致使变形缝间距远远大于所规定的长度。特别是地下室设缝一般会对建筑使用功能造成不良影响，而且地下室变形缝处止水的处理难度大，若不妥善处理将会产生渗漏现象。超长结构设计当前在工程项目中广泛应用，然而也存在着诸多问题。以下笔者将结合自身多年工作经验，并通过本文，针对超长地下室结构无缝设计的体会进行阐述。

1　超长地下室结构裂缝的产生

一般来说，混凝土结构产生裂缝的原因主要有三点：①由外部荷载作用产生应力，进而引起的裂缝。外部荷载可分为竖向荷载和水平荷载，竖向荷载主要有上部及各层地下室顶板传来的荷载、结构构件自重、地下水浮力等；水平荷载主要有地下室侧向土压力、地下水压力、地震水平荷载、人防等效静荷载等。这些外部荷载作用均能够利用内力分析、通过应力计算来进行确定其作用机理和数值大小，并通过合理的配筋计算把裂缝宽度控制在规定的范围内；②结构发生不均匀沉降所引起的裂缝。能够利用科学的选择基底持力层或者桩端持力层，精确的计算建筑物沉降量和沉降差等方法来控制此类裂缝；④由温度变化、结构收缩与膨胀等因素所引起的变形裂缝，因影响因素比较广，所以难以准确确定，但这也是超长结构无缝设计的关键所在。

2　超长地下室结构无缝设计

2.1设置后浇带

设置后浇带是当前超长混凝土结构设计过程中比较常用的方法之一，主要作用为释放初期混凝土收缩应力，降低混凝土的收缩变形。后浇带的间距通常在30～40m，若应用微膨胀混凝土，其间距可延长到50m。后浇带适合在受力较小的部位设置，通常在梁跨1/3的位置，同时要防止在大跨位置设置后浇带。后浇带的宽度通常在800～1000mm之间，还要满足钢筋搭接长度的要求（如图1）。

图1　超长地下室底板后浇带平面示意图

后浇带内梁板纵向钢筋处理可分为三种：

（1）梁板钢筋都不断开，施工便捷，但是钢筋会限制混凝土的收缩，从而对后浇带的效果造成影响。

（2）梁板钢筋都断开再搭接，然而梁钢筋搭接和焊接处理比较困难，质量保证较难，容易使结构产生隐患。

（3）板钢筋断开，而梁钢筋不断，如此能够极大地降低钢筋全部不断对混凝土收缩造成的限制，同时也防止梁钢筋全部搭接与焊接的复杂性。后浇带经跨梁板配筋适当增加。

2.2设置膨胀加强带

后浇带的设置是一种“抗防皆有，以防为主”的设计方法，然而由于后浇带部分不能和主体工程同步施工，也使施工过程面临着诸多的问题。应用膨胀加强带的设置便较好的解决了后浇带所出现的问题。

全部主体结构混凝土均掺入10～12%的膨胀剂，膨胀率是（2～3）×10-4。运用膨胀剂收缩混凝土在硬化过程中所产生的膨胀作用，在结构中产生少许的预应力以补偿混凝土在硬化过程中所产生的温度及收缩拉应力，从而避免了收缩裂缝或者将裂缝控制在无害裂缝的范围之内。加强带和主体结构连续浇捣，仅需在加强带位置换膨胀剂掺量更高的混凝土。地下结构若有条件进行保湿养护，则适合应用膨胀加强带，它是一种“抗防兼备，以抗为主”的设计方式。

2.3预应力混凝土结构

利用施加预应力促使梁板当中所产生的预压应力抵消因混凝土温度改变及收缩产生的拉应力，避免收缩裂缝的产生，最终达到扩大温度伸缩缝间距甚至不设置伸缩缝的目的。从当前来看，我国已经有长度大于200m的超长地下室利用施加预应力不设伸缩缝的工程案例。

2.4超长地下室在设计过程中所需要注意的问题

（1）混凝土的强度等级越高其收缩率也就随之越高，所以地下室混凝土强度等级通常不宜过高，一般要求控制在C40以内。通产情况下，地下室均采用密实混凝土自防水，同时地下室外墙涂抹稳定的防水涂料，通过设置多道防线来防止地下室渗漏也是至关重要的。

（2）混凝土膨胀应利用钢筋以及邻位约束才可以在结构当中建立起预压应力，超长地下室墙板应该适当的提升配筋率，因墙体施工及其养护的难度系数较大，容易受到外部温度的影响，极易产生纵向裂缝，墙体水平筋需要根据细而密的原则进行配筋。墙体水平构造筋的间距应该控制150mm以内，配筋率不应低于0.4～0.5%，在墙中部水平筋的间距可加密到50～100mm。

（3）需要根据《混凝土外加剂应用技术规程》（GB50119）以及《混凝土膨胀剂》（JC476）的要求选择膨胀剂。按照工程项目实际情况并参照相关资料，防水规程限制膨胀率应控制一定的范围内，其中可参考范围数值：底板是（2～2.5）×10-4，侧墙是（3～3.5）× 10-4，后浇带或是膨胀加强带是（3.5～4.5）×10-4。膨胀剂的掺入量需要按照不同膨胀剂产品以及设计要求混凝土限制膨胀率，应进行现场试验确定。

3　超长地下室结构无缝设计在施工中需要注意的问题

（1）地下室底板混凝土可采用60d或90d强度，以降低水泥用量，减少混凝土早期水化热。

（2）应确保膨胀剂的质量及掺量的准确。

（3）混凝土布料、振捣应按施工规范进行，保证混凝土振捣密实、匀质。

（4）超长地下室养护工作非常重要，膨胀混凝土采用保湿养护才能更好地发挥其膨胀效应。墙体模板不仅有保温保湿作用而且能限制混凝土膨胀，有利于混凝土内预压力的形成。

4　其它问题的有效处理

超长地下室纵然采取了各种措施，墙体裂缝也很难避免，特别是在混凝土强度等级很高时，墙体极易产生裂缝。对于墙体裂缝，我们可根据下面的原则进行修补：

（1）宽度低于0.2mm的裂缝，可予以修补；

（2）宽度超过0.2mm的非贯穿裂缝，可以凿开30～50mm的长度，使用膨胀水泥砂浆或者环氧树脂进行修补；

（3）对于贯穿裂缝，可以使用化学注浆的方法进行修补；

（4）外墙外设防水涂料作为防水隔离层，对于避免地下室墙渗漏、地下水有害离子对墙体造成侵蚀或弥补缺陷均具有良好的效果。

5　结语

总而言之，地下室裂缝出现的原因较为繁琐，尤其是超长混凝土结构更加易于出现由于各种材料、环境等因素所造成的裂缝。因此，在实际工作中应当先对裂缝出现的原因进行深入分析，尽可能释放混凝土自身所出现的应力，降低混凝土收缩变形，强化混凝土构件的抗裂性，及时对混凝土进行养护，最终有效控制超长地下室结构的裂缝产生。

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TU93

A

1673-0038（2015）06-0001-02

2015-1-16

戴数今（1970-），男，工程师，本科，主要从事结构设计方面的工作。