某地下室底板、筏板裂缝原因分析与处理

□ 钟世晓

1 工程概况

项目地下室平面尺寸为190m×370m，地下5层，地上5栋超高层塔楼和4层裙房，以强风化、中风化石灰岩为基础持力层，大部分区域基槽开挖已达岩层，基槽局部为黏土、砾石、中粗砂或溶洞填充物，超高层核心筒采用平板式筏基，超高层外框柱、裙房柱和地下室柱采用柱下独基，局部岩层超深较多和施工勘探揭示溶洞处采用嵌岩灌注桩基础。

地下水类型主要为岩溶裂隙水，受上层滞水、大气降水、生活施工用水渗透补给，由于场地北面离某江距离约1km，且岩溶裂隙水局部稳定水位与某江地表水体水位相近，推测某江地表水通过场地深部渗流与岩溶裂隙水有补给及排泄的水力联系。相对整个场地而言，钻孔揭示的水位不统一，钻孔在钻进过程中若遇溶洞时，水量较大，水位较高；不遇溶洞时，水量较小。

抗浮采用抗拔锚杆和疏排措施，锚杆锚固段设在石灰岩内，底板下设砂褥垫层，地下室四周外墙脚设砂盲沟连通，间隔一定距离沿外墙设竖井从底板升至负2层楼面，在负3层设检修门，在负4层半高处设水泵，控制地下水位不超过抗浮设定值。

2 现场情况

出现裂缝时，地下室仅施工两栋框架—核心筒结构塔楼及其之间框架结构裙房的范围。查看现场发现：基槽内场地水位与底板齐平，底板和墙身后浇带均未封闭，底板后浇带有水但未溢出。

底板和筏板的后浇带、裂缝位置，走向大体如施工方所提供的裂缝分布图所示。现场观察发现图1未表述的情况，如负8层人防墙身出现斜向裂缝贯穿数跨，核心筒下厚筏板有返浆泛碱明显的贯通长裂缝。

图1 裂缝现场外景和分布图说明

现场所反馈裂缝发展时间距离底板基础施工时间为半年至一年，裂缝随施工第二年雨季来临，基槽汇水渐多，裂缝渗水泛碱才逐渐凸显。框架—核心筒塔楼基础和底板施工时，经多次验收现场查看基槽干爽无水，工地验收时地下室无照明，且上部楼层施工水顺楼梯、电梯井下流，室内有水，室外无水，有无裂缝无从可知。如不开展后续作业，清理地面，同时外部基槽水上升平底板，外部水开始沿裂缝往内渗，发现裂缝的时间或许还会后延（见图1）。

3 裂缝产生原因分析

（1）配筋不足，受力引起开裂。底板设计考虑两种工况。一是人防等效静荷载：该种工况还未出现。二是水压力：地下室施工至两塔楼以南若干跨，以南的基槽全开敞，雨水、施工用水和地下水汇集齐平地下室底板面，如按设计要求铺设粗砂夹卵石垫层，则已施工区域的底板下水汇集至开敞基槽，因为地下室底板不封闭，若不及时抽水，水则会漫过底板，不会对底板产生水压。塔楼周边设有沉降后浇带尚未封闭，邻近若干跨十几、二十米的区域底板下的水从后浇带溢出。沿地下室周边设有抽水井，可观测井内水头高度，即使由施工缝、后浇带划分的区域中间底板下存在岩溶裂隙水，由于底板下砂垫层未施工到位或砂垫层被素混凝土垫层的砂浆固化，透水性变差，所形成的局部水压力不会太大；400mm厚底板自重能压住，人防底板的构造配筋也不小，还有锚入基岩的抗浮锚杆，现场未见裂缝有持续冒水的情况。裂缝开展不限于受力大或配筋少的位置，因此可排除以上情况。

（2）混凝土养护问题，水化热收缩导致温差裂缝[1]。如在核心筒内的3.2m厚筏板上有裂缝渗水，涉及5层地下室+地上53层主楼+3层出屋面，施工至5+11层，基础荷载未达到设计要求，基底应力和基础受力小。如不是大体积混凝土浇捣降温和保温保湿养护[2]措施不到位导致通缝出现，难以解释此情况。裂缝可能早已存在，待水位增高后，随着持续渗水反碱后呈现出来。

核心筒筏板与周边底板独基的混凝土连续3天1次浇捣，若未对筏板、基础和底板错开施工，则厚筏板水化热极大。据业主反映，大筏板施工时未做降温措施，温差会出现报警情况。当冷却收缩量大，核心筒和外框柱基础类似固定端，限制了之间底板的收缩变形而拉裂，所以出现核心筒筏板外的环绕裂缝。

（3）施工缝瑕疵。现场看到沿后浇带新旧混凝土交界缝处有渗水反碱情况。如未做好分段施工的接缝处理，在混凝土浇捣时，由于混凝土供应间断过长，冷缝处也有可能渗水。对裂缝处钻芯可根据裂缝形势判断是施工缝还是水化收缩拉裂。

（4）砂垫层是否做到位。砂垫层除了避免混凝土水化收缩被硬质岩面限制而导致开裂[3]，还能避免因基础下沉导致基础之间底板被坚硬基岩反顶，如未做好以上措施，有可能底板出现裂缝。砂垫层可连通底板下地下水，可做钻芯查验。

（5）持力层是否到岩和基底，沉渣浮土是否清理干净。超高层塔楼的几个点做沉降观测，绝大部分基础沉降未知，沉降差异可能导致裂缝出现，钻芯查验基底是否将浮土清理干净。尤其是几个跨越溶洞的基础，基础跨过的溶洞边缘下面是否均为完整岩，溶洞壁有无往外扩大。

（6）边爆破边施工产生的震动对刚浇捣已初凝混凝土的影响。施工方找专业公司测试爆破的影响，认定无影响。具体专业公司是如何测试，是测试已有强度的混凝土结构，还是仅初凝，还没强度的混凝土结构、爆破当量、爆破点与测试构件的距离，测试均未细说。

（7）锚杆约束底板。由于底板靠近岩石，间距2.3m嵌岩锚杆把底板固定在岩面上，约束底板收缩变形，在锚杆间出现裂缝，但据现场观察裂缝分布和走向，仅一处柱跨多道锚杆间有细直裂缝的情况，其右侧一跨也有两道直裂缝分在两道锚杆之间，但被后浇带分隔开。

（8）嵌岩柱下独基约束底板。设计虽在基础底板设置中粗砂褥垫层，现场是否有按图施工未知（分析会上施工方坚持按图施工）。另基础侧壁未强调填充中粗砂，现场就着破岩形成的侧壁抹砂浆找平做防水及护面，绑钢筋浇捣基础，基础稳稳嵌入岩内，进而约束底板收缩变形，产生裂缝。根据验槽现场所看到的施工情况，无论是爆破还是冲击钻破岩，都不可能按基础尺寸控制基槽尺寸，所看都是砖砌侧模，侧模与基槽之间回填土或混杂碎石，因此基础不会被牢牢侧限，根据多个已投入使用、破岩开挖、采用嵌岩短墩基础的地下室并未反馈开裂漏水的情况来看，难以判断是否为引起裂缝的原因。

（9）沉降差异。塔楼核心筒周边的环绕裂缝核心筒筏板沉降过大，而周边底板被基岩顶住无法下沉而导致拉裂。但从业主转来的沉降观测数据来看，增加8层的沉降量仅为1.88mm～3.01mm，按已施工总层数5+11层粗略推算，目前总沉降量4mm～6mm。此数数值并不大，如按设计要求在底板下铺设粗砂夹卵石垫层，应有缓冲作用。从观测数据可看出，核心筒筏板沉降量为2.14mm～2.36mm，外框柱下独基沉降量为1.88mm～3.01mm，差别不大，柱下独基甚至还有更大沉降，但外框柱下独基并未出现环绕基础的裂缝。根据竣工验收时提供沉降观测数据，12个点的最终沉降量为15.35mm～17.76mm。

（10）混凝土供应问题。水灰比、沙泥含量、配合比、外加剂的添加情况，混凝土运送路上因堵车延时等，都有可能导致裂缝的产生。曾经历过两个项目的某楼层混凝土浇捣刚初凝，尚未养护就发现大面积开裂情况，判定是商品混凝土问题。与项目同期施工的一个住宅项目反映，该时间段施工的各楼层楼板也存在普遍开裂的情况，开间均不大，平面也不长，各处房间均出现无规律性裂缝。项目所在地为市内拥堵路段，分析推测：限制拌制混凝土将河砂改用石粉，商品混凝土公司对其配比调试还不够成熟。塔楼上部也出现楼板开裂情况，商品混凝土公司总工现场查看后，判断可能是改用石粉替换河砂的原因，研究调整其配比后，后期施工的楼层和地下室底板未反馈有开裂的情况。

4 反思及改进措施

一是加强施工现场管理。大体积混凝土和施工缝施工方案不能仅停留在纸面应付了事，不落实到位。若业主不提及，并不知在大体积混凝土施工时未按施工方案做降温措施。

二是核心筒厚筏板的水化热较大，建议在设计图里核心筒筏板先浇捣，延后施工外周底板，其会影响工期。设计如不提出该要求，现场不会主动实施。

三是现场始终未提供底板钻芯取样结果，因此底板下的砂垫层是否铺设、铺设砂垫层情况未可知。砂垫层除了释放岩面对底板的约束，缓冲底板与基础之间的沉降差异，还有连通底板下地下水的作用。沿地下室设有砂盲沟连通各个抽水竖井，基槽内水位应基本持平。但现场观察各竖井内的水位并不一致，地下室封闭后，为确定竖井水泵采购安装数量，进行抽水试验，各相邻竖井的抽水上涨速度存在较大差异，由此推断砂垫层和砂盲沟连通地下水的效果不太理想。如果砂垫层厚度按规范取50mm～100mm，在素混凝土垫层施工时，水泥浆会把砂层浆结固化，降低其透水和缓冲变形的效果，建议加厚砂层或覆盖薄膜后再浇捣素混凝土垫层；地下室周边砂盲沟最好用土工布覆盖，避免基槽回填土黏粒被槽水带下充填砂间隙，堵塞水路（见图2）。

四是对于有爆破作业的项目，强调在浇捣混凝土的1d～2d内不要在邻近区域实施爆破。对于底板下硬质岩的情况，抗浮锚杆的计算长度远小于按构造最小长度。因此，在锚杆的上段把岩面凿出一个凹槽回填土，锚杆上端外周包裹土，形成可侧向变形的区段，或许能释放部分底板混凝土水化收缩变形，降低裂缝概率。对于跨越溶洞的基础，宜对周边增加沉降观测点，对比沉降差异有无异常。由于无沉降数据分析，对负5层人防墙身延绵数跨的单向斜裂缝原因无从判断。

图2 抽水井水位上涨记录图

5 结语

在裂缝研讨会上，施工方介绍情况时表示工程均按图施工，提出是否是配筋不足而受力开裂。经分析可以排除以上情况，仍以现场施工管理存在的问题为主；且对于专家提出补充查验项也无反馈，商品混凝土处在更换原料、调整配比阶段；另外，设计文件细节考虑不周，未能明确指导和约束施工操作。裂缝的成因具有多样性，除了无沉降数据分析的沉降裂缝和无明确指证的混凝土配比、选材缺陷导致的裂缝，多数裂缝是收缩裂缝和温差裂缝，一般混凝土结构多依靠构造措施和施工工艺来控制裂缝，望以此为鉴，减少类似项目底板开裂情况。