广东建材２０１３年第７期 施工技术 某超大型地下室结构裂缝控制措施浅析 朱高宇 （厦门经济特区房地产开发集团有限公司） 摘 要：随着现代建筑技术及材料的不断进步，工程规模在不断扩大，地下室长度及埋深设计不断 加大，地下室的防裂缝、防渗漏要求也越来越高，尤其是在沿海城市，加强地下室结构裂缝控制尤为重 要。本文根据工程实践，对超长、超宽、超埋深地下室混凝土结构裂缝控制的措施进行浅析。 关键词：超大地下室结构；裂缝控制；跳仓法 １工程项目概况 厦门海峡交流中心二期项目位于厦门国际会展中 心北侧，建设用地为滩涂地回填而成。该项目地下３层， 地上２栋４８层塔楼，裙楼５层，其中地下建筑面积约 １２万ｍ 。地下室结构形式为框剪结构，基础形式为桩筏 基础，底板底标高为一１５．９５ｍ，地下水位相对建筑标高 为一０．９ｍ。地下室东西宽１８９．２ｍ，南北长２３６．７ｍ，属“超 长、超宽、超埋深水位地下室结构”，采用“跳仓法”施工 图１主楼筏板与周边底板交接处构造 工艺后原设计的所有后浇带被取消了。 地下室底板混凝土为Ｃ４０Ｐ８（塔楼部分）及Ｃ３０Ｐ８， 外墙及地下室顶板室外部分混凝土均为Ｃ３０Ｐ８。底板厚 度为６００ｍｍ，承台厚度分别为３．０ｍ及４．５ｍ（塔楼部位）、 ２．０ｍ（裙楼部位）、１．２ｍ（纯地下室部位）；地下室室外顶 板厚度为１８０ｍｍ，覆土约１．０～１Ｉ ５ｍ；３层地下室外墙厚 ＩＩ Ｉ 。 ＬＩＬＬＬＬ Ｉ ＩｌＩ ＬＬＩＩ ｉ Ｉ隹壤紧加藏范围Ｉ 度自下而上分别为６００ｍｍ、５００ｍｍ、４００ｍｍ，层高分别为 ４．２ｍ、３．９ｍ、５．７ｍ。 ■ 框架梁加腋大样图 ２设计方面措施 ２．１节点构造措施 抗温度及收缩应力的钢筋采用“细”而“密”的设计 为避免应力集中，应尽量避免结构断面的突然变 原则。“细”而“密”的钢筋将约束混凝土的塑性变形，平 衡混凝土的内应力，提高混凝土的极限拉伸，减少裂缝 化，当不可能避免时，应作局部渐变过渡及补强处理。 （１）由于主楼筏板厚度为４．５ｍ及３．０ｍ，而周边底板 的出现机率。混凝土极限拉伸和钢筋直径及间距的关系 厚度为０．６ｍ，厚度差异较大，设计在厚薄底板交接处设 计渐变截面，并进行构造加强处理，以避免应力在交接 处过于集中，其构造如图ｌ所示。 见式： ｐａ＝０．５Ｒｆ（１＋旱）×１０ 式中： ｅ ——配筋后的混凝土极限拉伸； （２）顶板室内外高低差较大（主要为１．５ｍ￣２ｍ），造 成框架梁在高低差处相邻跨未能连续，大于０．６ｍ时，设 计在梁高低差处采取加腋处理，具体做法大样如图２ 所示。 Ｒｆ——混凝土的抗裂设计强度（ＭＰａ）； ｐ——配筋率×１００； ｄ——钢筋直径（ｃｍ）。 （１）本工程地下室外墙体水平分布筋除满足强度计 ２．２钢筋构造措施 一５７— 施工技术 算要求外，其设计配筋率不小于０．４％，水平钢筋直径采 用１２～１４ｒａｍ，间距均为ｌＯＯｍｍ，且设置在竖向受力钢筋 的外侧。 广东建材２０１３年第７期 （１）“跳仓法’施工原理及优点 “跳仓法”施工原理是运用“抗放兼施，先放后抗”的 原则进行施工，通过合理设置跳仓间距，在跳仓施工阶 另外，为提高外墙抗渗水平，地下室外墙与土壤直 段，释放混凝土早期应力，即所谓“先放”，在封仓阶段， 接接触的外侧钢筋混凝土保护层设计厚度为５０ｒａｍ，并 混凝土的抗拉强度已经有所增长，充分利用混凝土的约 在保护层中设置中６＠１５０双向钢筋网片，以有效减少混 束减小应变，即所谓“后抗”，并通过封仓后及时做防水 凝土的开裂，钢筋网与墙内受力钢筋之间用ｅ１）６＠６００拉 层、回填土等措施，避免混凝土结构长期暴露在空气中， 结，梅花形间隔布置。 使结构承受收缩和温差作用减到最小，进而达到控制混 （２）地下室底板及顶板配筋在满足强度设计基础上， 均构造配置双层双向拉通钢筋网，底板为双层双向 西１８＠１５０，项板为双层 １２＠１５０。当楼板板面负筋未拉 通时，设置温度筋，按要求配置双向温度收缩钢筋网，配 筋率≥０．１％，钢筋网与周边板面钢筋搭接长度３００ｍｍ。 ２．３混凝土等级控制 为了减少混凝土收缩，设计考虑尽可能降低水泥 用量，除主楼底板混凝土强度等级为Ｃ４０，其余地下室 底板、外墙及楼顶板混凝土强度等级均为Ｃ３０，混凝土 强度设计等级均控制在Ｃ３０￣Ｃ４０。同时，附墙柱混凝土 强度等级与墙体相同，方便施工操作的同时防止墙柱交 界处开裂。 ２．４底板防水卷材采取“空铺法” 本工程底板防水卷材采用聚合物改性沥青聚胎脂 防水卷材，设计采取“空铺法”施工，使防水层与基层尽 量脱开，防水卷材在一定程度上起到滑动层的作用，可 以大大减少地基对地下室结构的约束，进而降低砼的收 缩应力，可有效减少混凝土的开裂。同时，防水层有足够 的长度参加应变，这对解决防水层被拉裂起到良好的缓 冲作用，避免混凝土收缩变形造成防水层拉裂破损渗 水。 ３施工技术措施 ３．１采用“跳仓法”施工工艺 本工程原设计方案根据《混凝土结构设计规范》 （ＧＢ５００１０—２００２）要求，地下室横向和竖向共设置１５条 贯穿整个地下室底板、楼板、项板及外墙的后浇带。后浇 带是取消永久变形缝的比较成熟的方法，但大量结构后 浇带给施工带来困难，进而对地下室混凝土结构变形裂 缝控制造成很大的难度。结合本工程地下室特点，综合 考虑质量、工期等多方面因素，经各有关部门及专家论 证对比，本工程地下室采用“跳仓法”施工工艺，取消原 设计的结构后浇带。 一５８一 凝土裂缝的目的。 而取消后浇筑带，减少了后浇带混凝土界面剔凿、 垃圾清理、后浇带支撑等大量工序，进而减少基础底板、 顶板及外墙防水施工控制渗漏的隐患，同时可以提前进 行地下室防水和土方回填施工，有利于结构抵抗温差裂 缝。 跳仓法由于浇筑的连续性，并不需要特别处理施工 缝，同时施工缝的数目较采用后浇带方式大量降低，从 而降低了开裂渗水的机率。 （２）‘‘跳仓法”工艺控制要点 本工程地下室尺寸为１８９．２ｍ×２３６．７ｍ，底板、墙 体、梁板（含项板）属于大体积超长混凝土结构。地下室 底板及各层楼板依据“跳仓法”工艺划分成３４个仓块， 地下室外墙划分成１８块仓块，每块长度控制在４０ｍ左 右，第２７仓和３２仓为２＃、３＃塔楼基础大筏板。具体详 见图３。 图３跳仓法施工分区平面示意图 跳仓法的控制原则为“隔一跳一”，即至少隔一仓块 跳仓或封仓施工，相邻仓位混凝土浇筑时间间隔不宜小 于７ｄ，封仓间隔施工时间宜为７～ｌＯｄ。 ３．２混凝土配合比设计确定及原材料选择 （１）混凝土配合比设计确定 广东建材２０１３年第７期 ①本工程地下室混凝土等级Ｃ３０Ｐ８、Ｃ４０Ｐ８配合比 计指标，达到减少水泥用量以降低水化热目的。 施工技术 （１）混凝土的入模温度≤３Ｏ℃，如温度过高时，可在 度。 （２）采用斜坡分层连续浇筑的方式进行混凝土施工， 所有水平分层或水平构件的混凝土均用振动棒振捣密 设计均采用混凝土６０天强度作为混凝土配合比强度设 搅拌用水中加入适量的冰屑以降低混凝土拌合物的温 ②所配制的混凝土拌合物，到浇筑工作面的塌落度 控制为１２０±２０ｍｍ。 ⑨粉煤灰等掺合量的总量不大于混凝土中胶凝材 实，层间最长的间歇时间不应大于混凝土的初凝时间， 料用量的４０％，具体掺量为ｌＯ０～１２０ＫＧ／ｍ３。 水平构件的混凝土表面除用振动棒振捣外，还应在面层 ④水胶比＜０．４５；每立方混凝土用水量不超过 混凝土浇筑２＂－３小时后，用平板振动器进行纵横向振 １６０ＫＧ。 ⑤砂率为３８％￣４２％。 ⑥混凝土初凝时间６～８ｈ、终凝时间１０～１２ｈ。 （２）原材料选择 ①水泥：选用中热或低热的水泥，采用普通硅酸盐 水泥（非早强型）。７天的水化热不超过２７０ＫＪ／ＫＧ，３天 的水化热不超过２４０ＫＪ／ＫＧ，水泥的比表面积为３００ ３５０ｍｚ／ｋｇ，尽可能选用水泥比表面积小的水泥。 ②掺加外加剂：采用聚羧酸高性能缓凝减水剂，外 加剂掺量占胶凝材料的比重０．８％～１％，可减少水用量， 减少水泥用量，同时提高混凝土的和易性和可泵性。 ⑧掺加外掺料：Ｉ级粉煤灰，代替部分水泥，可降低 混凝土的水化热，同时改善混凝土的可泵性。 ④细骨料：采用中、粗河砂为宜，模数为２．５～３．０， 含泥量≤１．５％，泥块含量≤０．５％。采用细度模数大、粒径 大的沙子，可大大减少水泥及水的用量，在满足可泵性 的前提下，尽可能减少砂率，以避免对混凝土强度产生 不利影响。 ⑤粗骨料：采用选取粒径大、强高、级配好的花岗岩 碎石子，５￣４０ｍｍ连续级配，含泥量４０．８％，泥块含量≤ ０．５％，尽量在满足施工条件的前提下，采用粒径大、级配 良好的石子，可以减少水泥用量，减少用水量，改善和易 性，提高混凝土的抗压强度。粗骨料的形状对混凝土的 和易性和用水量有较大影响，针片状颗粒重量比例不应 大于１５％。 ⑥拌合水的质量应符合国家现行标准《混凝土用水 标准》ＪＧＪ６３的有关规定。 ⑦为控制混凝土的入模温度，使其浇筑温度不超过 ２８℃（指混凝土入模振捣后，在５０～ｌＯＯｍｍ深处的温 度），要求混凝土搅拌站采用低温水拌制混凝土，骨料放 置在遮阳避雨篷中，避免阳光直晒，以降低原材料的入 机温度。 ３．３混凝土浇筑和振捣控制要点 捣，顺边搭接振捣宽度不少于５０ｍｍ。 （３）剪力墙竖向施工缝周边的混凝土浇筑应放慢浇 筑速度，待分层振捣密实后，方可继续向上浇捣混凝土； 底板施工缝周边的混凝土，第一次浇筑高度应略比止水 钢板高２￣３ｃｍ，宽度不少于１．２ｍ宽，待振捣密实后，方 可继续往上浇捣混凝土，以保证施工缝处混凝土的浇筑 质量。墙体砼的浇筑从每仓墙体一端向另一端均匀推进 浇筑，浇筑点不能过于集中，当墙体有洞口时，洞口两段 混凝土浇筑高度要保持一致，墙体砼分层浇筑，每次浇 筑高度为５００ｍｍ。 （４）混凝土浇筑振捣应“好好打”，加强振捣，避免 漏振、过振，以期获得密实的混凝土质量，提高混凝土密 实度和抗拉强度。浇筑后，及时排除表面积水，约２～３ 小时后，进行一次面层抹压，防止早期收缩裂缝的出现。 （５）大体积混凝土浇筑完成后应及时进行表层二次 抹压处理，初凝时（脚踩上去，脚印呈现４￣５ｍｍ的凹陷 为宜），随即用木抹子进行抹压处理，应做到“随裂随 压”，二次抹压后应立即进行保温保湿养护。 （６）为保证上返部位混凝土的密实，外墙上返部位宜 采用先浇筑底板、楼板混凝土，再浇筑上返部位混凝土 的方法。即待底部混凝土稳定或接近初凝后，再浇筑上 返部位的混凝土，且不能漏振。 ３．４混凝土的养护与成品保护 （１）混凝土养护的意义有两个，一是控制混凝土的内 外温差，延长散热时间，防止表面裂缝，控制温度收缩； 二是使混凝土表面保持湿润，使之充分水化，提高混凝 土的抗拉强度，避免过早出现体积收缩，使收缩出现时 混凝土已具备基本抗裂能力。 ①顶、底板大体积混凝土的养护：混凝土二次抹压 压光后，及时进行保温保湿覆盖养护，也可在混凝土浇 筑完毕并硬化后，采用蓄水５０～ｌＯＯｍｍ的养护方法，养 护时间≥１４ｄ。夏季高温天气，混凝土养护以保湿为主 的，直接覆盖一层土工布（土工布规格采用３００ｇ／ｍｚ），然 一５９— 施工技术 广东建材２０１３年第７期 外墙施工缝做法 顶底板跳仓缝做法 图４施工缝节点大样图 后再进行连续喷雾养护；冬季低温天气，混凝土养护以 板侧）的支撑形式留置施工缝，具体做法见图４。 相邻仓块错位搭接不小于ｌｍ，以避免形成线连接 保温为主，先覆盖一层塑料薄膜，然后覆盖土工布，接着 再进行连续喷雾养护，现场派专人进行浇水。 施工缝。 ②外墙混凝土的养护：混凝土浇筑完毕，应带模浇 施工缝在封仓前，应将施工缝处（钢丝网可不用凿 水养护７ｄ；拆除模板后，可在墙体顶部架设喷淋管持续 除，但不能存在空腔）的杂物、混凝土浮浆、松散混凝土 浇水养护，也可在墙两侧挂麻袋或土工布等，覆盖喷水 块、止水钢板上的混凝土清除干净，并进行清洗湿润，以 养护，养护时间≥１４ｄ。 ③大体积混凝土的养护应实施信息化管理，即合 理布设测温点，对混凝土浇筑体的里表温差和降温速率 进行现场监测，当实测结果不满足温控指标要求时，应 及时调整保温与养护措施，防止出现有害裂缝。 （２）混凝土成品保护。 ①大体积混凝土养护期结束后，地下结构（含地下 保证混凝土接缝处的施工质量。 ４结语 （１）地下室结构防渗漏的首要工作是防治地下室结 构裂缝的出现和发展，而设计方面的预控措施在结构裂 缝控制中起到重要作用。 （２）根据地基、结构、施工等条件，选择采用“跳仓 法”施工工艺，并依据“抗”、“放”结合的原则，可以有效 地减小或抵消混凝土结构的收缩及温度应力，对超大地 室顶板）应及时回填土，不宜长期暴露在自然环境中。 ②楼面混凝土养护期间，应至少３天以后方可上施 工荷载，且混凝土强度必须达到１．２ＭＰａ以上。 下室结构裂缝控制效果显著。● 【参考文献】 ［１］王铁梦．“抗与放”的设计原则及其在“跳仓法”施工中的应用， 北京：中国建筑工业出版社，２００７．１２ ３．５跳仓施工缝处理 跳仓接缝处应按施工缝的要求设置和处理，在地下 室底板、外墙、顶板垂直跳仓缝及外墙反口水平施工缝 处沿构件的厚度方向中间位置均应预埋止水钢板，其中 ［２］ＧＢ５０１ １９—２００３．《混凝土结构设计规范》［ＧＢ５００１０—２００２］． 底板、外墙、顶板垂直跳仓缝应采用①１２钢筋焊接钢筋 ［３］ＧＢ５０１１９—２００３．《地下工程防水技术规范》［ＧＢ５０１０８—２００８］． 支架网并绑扎２０目的钢丝网片（靠先浇筑混凝土的底 一６Ｏ一