某项目地下室外墙裂缝控制施工技术的研究

周鹏忠（深圳市合创建设工程顾问有限公司， 广东 深圳 518026）

0 引 言

随着我国经济和建筑业的迅速发展，深基坑地下室施工在工程中越来越普遍。但是在不少的深基坑地下室工程中都会出现地下室外墙漏水与裂缝多的现象，外墙渗水严重影响到地下室的使用。因此控制外墙钢筋混凝土裂缝与渗水成为施工过程重点控制内容。

1 工程概况

深圳某项目位于福田区深南路与新洲路十字路口的东北角。基坑面积 12 510.95 m2，地下室 5 层，建筑面积60 231.11 m2；地上 50 层，结构高度 219.7 m，建筑面积 169 754.68 m2；主体结构型式裙楼框架结构，塔楼框架-核心筒结构；底板防水垫层底标高 －21.95 m，局部－25 m。西侧为人工挖孔桩、墩基础和天然基础加抗浮锚杆，东侧为天然基础加抗浮锚杆。外墙采用 C35 抗渗钢筋混凝土，抗渗等级为 P12、P10和 P8。外墙厚度地下 5 层和地下 4 层为 700 mm，地下 3 层和地下 2 层为 600 mm，地下1层为 500 mm；外墙总长度为 502 m。基坑呈不规则长方形，东西向长约 190 m，南北向窄约 50 m。设计施工图南北向设后浇带，将地下室施工划分为 4 个区。外墙与支护桩间距只有 10 cm～15 cm，施工时先将支护桩与外墙间隙用灰砂砖砌平，然后做好防水。由于外墙模板只能采用单边支模，无法使用对拉加固，施工难度成倍增加。

2 外墙混凝土裂缝控制施工技术措施

在外墙混凝土施工前，针对项目外墙的特点，制定防止外墙混凝土开裂的具体措施。首先编制外墙施工专项施工方案，并对施工方案进行专项论证。

2.1 增加配筋率

按照规范要求，高层建筑地下室外墙设计应满足水土压力及地面荷载侧压作用下承载力的要求；其竖向和水平分布钢筋应双层布置，配筋率不宜小于 0.3%。原设计外墙钢筋配筋的水平筋为三级钢，直径为 12 mm，间距为10 cm，双向配筋率不能满足规范要求。因此将水平筋的直径由原来 12 mm 改为 12 mm 和 14 mm 交替布置，间距不变。

2.2 合理布置侧墙后浇带

按照设计施工图，整个地下室设计南北向 3 条后浇带，地下室外墙与后浇带的间距均大于 50 m。为防止地下室外墙混凝土产生收缩裂缝，根据混凝土凝结过程中需要散热、而散热过程必然导致混凝土内部温度升高的特点，外墙外侧为卷材与砌体及支护桩，无空间散热，混凝土浇筑完后，只能通过室内向散热；由此易导致混凝土内部温度与表面温度差值大。随着混凝土内部温度的下降，混凝土内部就会产生收缩应力；当收缩应力大于混凝土本身的抗拉强度时，就会产生裂缝。经过与设计沟通，将后浇带的间距控制在 30 m 内，以减少外墙整体的收缩应力。为此，设计单位调整了地下室外墙后浇带的设置：后浇带的最大间距不超过 30 m；根据外墙实际情况，共增加7条后浇带，以减少外墙混凝土整体的收缩应力，有效减少裂缝的产生；增加后浇带封闭时间，要求滞后 45 d 以上：其混凝土强度等级宜提高一级，并宜采用无收缩混凝土，低温入模。

2.3 控制混凝土配合比中水泥及粉煤灰用量的比例

合理控制混凝土配合比中水泥与粉煤灰用量的比例，适当增加粉煤灰用量和降低水泥用量，以降低水化热。在外墙长跨度混凝土凝结过程中，因混凝土中水泥水化会散热，混凝土会温度升高且体积膨胀。当混凝土终凝后，水化完成，温度开始下降，体积缩小，内拉应力逐渐增大。当混凝土自身的抗拉强度不足以抵抗内拉应力时，就会产生裂缝并发展。为此，专门针对外墙进行配合比设计，在原配合比粉煤灰含量的基础上，通过每立方混凝土适量提高 5 kg～10 kg 粉煤灰的含量，降低水化热，减少混凝土升温的幅度，降低混凝土内拉应力，以控制裂缝的产生。

2.4 掺和适量纤维抗裂膨胀剂

本项目地下室外墙为钢筋混凝土结构，外墙的混凝土强度等级为 C35，外墙抗渗等级为 P12、P10、P8，所处环境条件主要是干湿交替环境，防水要求高。为了达到混凝土抗渗防裂的技术要求，采用掺和适量(约 8%)的纤维抗裂膨胀剂，以达到补偿收缩混凝土的目的。

2.4.1 补偿收缩混凝土抗裂抗渗原理

补偿收缩混凝土是在水化硬化过程中生成膨胀结晶钙矾石或氢氧化钙，使混凝土产生适度体积膨胀，在钢筋或邻位约束下产生预压或自应力约为 0.2 MPa～0.7 MPa 的混凝土。它能有效地补偿混凝土的干缩和冷缩，同时水化形成的大量晶体物质钙矾石具有填充毛细孔缝的作用，使毛细孔变细和减小，增加致密性，显著提高了混凝土的抗裂防渗性能。

补偿收缩混凝土的工作原理：当混凝土膨胀时，混凝土中的钢筋对它的膨胀产生限制作用，钢筋本身也因与混凝土一起膨胀而产生拉应力 σs；同时混凝土中产生相应的压应力 σc。

由于钢筋拉应力与混凝土压应力平衡，则

式中：Ac为混凝土截面积；σc为混凝土预压应力(MPa)；As为钢筋截面积；σs为钢筋本身和混凝土一起膨胀而产生的拉应力；Es为钢筋弹性模量(MPa)；ε2为混凝土的限制膨胀率，也即钢筋伸长率(%)；μ 为配筋率(%)。

由上式可见，σc与 ε2成正比例关系，而限制膨胀率随膨胀剂掺量的增加而增加，所以，可以通过调整膨胀剂的掺量，使混凝土获得不同的预压应力。

2.4.2 补偿收缩混凝土的特点

(1) 由于限制膨胀的作用，改善了混凝土的应力状态。

(2) 由于膨胀性晶体的填充作用.使水泥石中的大孔变小，总孔隙率下降，改善了混凝土的孔结构，从而提高了混凝土的抗渗性，使它具有了一般防水混凝土无法相比的抗裂能力。

(3) 混凝土中通过添加 SY-T 高效特种纤维，对混凝土膨胀产生限制作用，使内部微应力减少，并改变内应力分布，可大大减少混凝土裂缝的产生，大幅提高抗渗等级。

通过掺和适量 SY-T 高效特种纤维抗裂膨胀剂，使混凝土的防渗等级提高、抗裂性增强，从而降低地下室外墙裂缝的产生，避免外墙混凝土渗水、漏水和开裂。

2.5 混凝土浇捣过程及养护质量控制

在浇筑外墙混凝土前，要按照专项施工方案对单边支模的稳定性进行检查验收，确保混凝土在浇筑过程中不跑模、不漏浆；并对混凝土工人进行质量技术交底，严禁违规操作，加强振捣，不得漏振、过振，避免混凝土不密实，浇筑过程中严控冷缝的产生。在浇筑混凝土时，首先要求混凝土的和易性要好，坍落度控制在 140 mm～160 mm，每层的浇筑高度按 50 cm～60 cm 控制，并沿墙面循环浇筑；振动棒振捣时要均匀移动，移动间距不宜过大。若振动棒振捣时不移动，易造成漏振和过振，致使混凝土不密实或者离析，从而导致混凝土开裂或者漏水。因此要严禁工人违规操作，把振动棒放在一个地方不移动；同时要杜绝依靠振动棒赶推混凝土的推进形式来浇筑混凝土。因为这样易导致混凝土浆骨料不均和分离，产生过振现象。

因外墙单边支模采用铝模支撑，铝模具有散热快的特点，因此当混凝土浇筑完后，养护控制成为了质量控制的重点。为此，为了避免混凝土表面温度与内部温度的温差过大，采用延缓拆模时间—在混凝土浇筑完后 48 h 开始拆模，并在模板拆除前，在铝模面挂湿麻袋保湿养护。模板拆除后采用挂薄膜养护，养护时间要持续 14 d 以上。

2.6 调整外墙混凝土与楼面混凝土施工时间

为了保证外墙混凝土的密实度，根据外墙与楼面交接位钢筋密、振动棒不方便操作的实际情况，先浇筑外墙至楼面板底标高 1 m 位置，并处理好施工缝，做好防水处理；然后支板模和绑扎板面钢筋，再浇筑混凝土，确保混凝土的浇捣质量。

3 结 语

通过增加水平钢筋的配筋率、合理控制后浇带的间距、合理控制混凝土配合比中水泥与粉煤灰的比例、掺和适量纤维抗裂剂、加强混凝土浇捣过程及养护质量控制、调整外墙混凝土与楼面混凝土施工时间等控制裂缝的施工技术的应用；尤其是掺和纤维抗裂剂的运用，起到了补偿收缩混凝土的作用，从而减少外墙混凝土裂缝的产生。整个地下室外墙施工通过上述施工技术及施工措施的应用，地下室外墙未出现裂缝通缝，细微裂缝极少。当后浇带封闭完后经一个月的观察，未发现外墙有裂缝发育及渗水点和漏水点的出现，达到了预期的目的，取得良好的经济效益。