超长地下室无缝设计要点

摘要：如何实现超长地下室的裂缝控制，成为了工程技术人员密切关注和急于解决的重要课题。本文首先对超长地下室无缝设计做了概述，然后分析了超长地下室混凝土结构裂缝产生原因，最后详细阐述了超长地下室无缝设计的要点。

关键词：超长地下室；无缝设计；混凝土；后浇带；膨胀剂

一、超长地下室无缝设计概述

我国现阶段地下室结构主要采用现浇混凝土，且大多数地下室长度接近或超过100m，个别甚至接近400m，这样的长度已远超规范规定的钢筋混凝土结构伸缩缝设置的最大间距。若项目完全按规范要求设置伸缩缝，则建筑成本、建筑效果、使用空间均大受影响。因此取消地下室混凝土结构的永久伸缩缝，是地下建筑结构设计发展新趋势。随着混凝土裂缝研究的不断深入和超长无缝设计工程经验的积累，大量工程朝超长无缝方向发展。

二、超长地下室混凝土结构裂缝产生原因

（一）温度引起的混凝土裂缝

1、水泥水化热影响

因水泥在水化过程中产生大量热量，致使混凝土内部温度升高，而混凝土内部与表面温差过大，会产生温度应力和温度变形。温度应力与温差成正比，当温度应力超过混凝土内外的约束力时，就会产生裂缝。

2、外界气温变化影响

大体积混凝土在施工阶段引起的温度温差以及昼夜、浇筑温度和散热温度三者的叠加。混凝土抗拉强度是抗压强度的1/20～1/10，原材料的不均匀，水灰比不稳定及运输和浇筑过程中的离析现象，在同一块混凝土中其抗拉强度又是不均匀的，存在着许多抗拉能力低，易于出现裂缝的薄弱部位。

（二）混凝土收缩引起的裂缝

收缩裂缝主要由三种收缩引起：硬化收缩与外界湿度变化无关。塑性收缩量大，在混凝土表面上特别是在养护不良部位，出现龟裂，裂缝无规则。干缩：即混凝土内水分不断蒸发，引起体积显著收缩，其收缩量占总体积收缩量80%～90%，水泥石在干燥和水湿环境中要产生干缩和湿胀现象，混凝土结构干缩是复杂的变形过程，影响因素多。

三、超长地下室无缝设计的要点

（一）设置混凝土后浇带

混凝土后浇带是指浇筑混凝土时，间隔一段距离预留一定宽度混凝土后浇段，待两侧混凝土浇筑完一定时间后再浇筑的施工方式，是一种释“放”混凝土收缩应力的防裂措施。后浇带设置间距宜为30～40m，后浇带宽度宜为800～1000mm，一般沿地下室底板、墙体、顶板连续封闭设置。后浇带两侧应预留止水带，做好防水处理措施。后浇带的填充需用较大膨胀量的填充用膨胀混凝土。应在两侧混凝土龄期达到42天后再浇筑。

（二）设置混凝土膨胀加强带

混凝土膨胀加强带是指间隔一段距离设置一定宽度的膨胀加强带，加强带两侧设密孔铁丝网，带外侧用小膨胀混凝土，到加强带时用大膨胀混凝土，到加强带另一侧改用小膨胀混凝土，连续浇筑混凝土结构措施是提高混凝土抗裂能力的一种“抗”的措施。混凝土膨胀加强带间距宜为30m左右，宽度宜为2000～3000mm。在很多情况下，超长地下室会结合后浇带与膨胀加强带特点，设置后浇膨胀加强带。该做法一般设置在主裙楼交接处，可减少超长混凝土结构由于收缩应力产生的裂缝，还能缓解主楼与裙房之问差异沉降带来的不利影响。后浇膨胀加强带的带宽和做法基本与膨胀加强带相同。

（三）加强关键部位配筋

1、墙体

单面水平构造钢筋的配筋率不宜小于0.2%；墙体水平钢筋的间距宜小于150mm；各层墙体中部1000mm高范围内水平钢筋的间距不大于100mm。

2、楼板

单面钢筋的配筋率不宜小于0.3%；顶板钢筋间距宜小于150mm。

3、结构开口部位、变截面部位和洞口角边适量增加附加钢筋。

（四）合理选择构件的混凝土强度等级，掺入适量膨胀剂

高强混凝土往往采用高标号水泥，且增加了水泥用量，并提高了水灰比，其结果是在混凝土水化反应时产生大量水化热，导致混凝土收缩增大，易引起裂缝，对超长结构不利。为在保证构件强度和刚度的情况下尽量减少或消除结构裂缝，工程中除了柱子因轴压比的限制而采用C40混凝土之外，梁、板、墙、基础底板宜采用C25～C35混凝土，同时应严格控制水泥用量及水灰比，水泥应优先采用水化热低的品种，如矿渣硅酸盐水泥减小混凝土的收缩变形。在混凝土中掺加适量膨胀剂，通过与水泥的化学反应，可使混凝土产生有限膨胀，从而在钢筋混凝土中建立0.2～1.0MPa预压应力，抵消部分混凝土收缩时产生的拉应力，防止混凝土开裂，同时水化反应生成钙矾石，提高混凝土的抗渗能力，达到混凝土自防水的目的。但不要对使用膨胀剂对裂缝控制的有利影响过于乐观，若让膨胀剂充分达到其效果，超长结构的混凝土施工工艺和养护至关重要，是控制裂缝的关键，这恰恰是目前实际工程中较难做到的。

某些使用功能较重要的工程，在混凝土中掺加拉纤维对控制裂缝是较有效的措施。

（五）应用案例分析

1、工程概况

某建筑工程设一层地下室，地下室与周边高层住宅楼通过混凝土通道相连接，其主要功能为停车库，暂时转为人防地下室，其地下室建筑面积约2万平方米。地下室长约201m，宽约160m。顶板与底板均采用梁板结构形式，顶板厚250mm，底板厚400mm（人防部分450mm），外墙厚300mm，顶板上部覆土厚度1米；砼强度等级：墙、柱、梁、板均为C30，砼抗渗等级均为p6级。

2、地下室无缝设计的措施

（1）释放混凝土构件内应力

混凝土早期收缩量大，在超长混凝土地下室结构中合理设置“后浇带”，减少混凝土在硬化过程中的收缩应力，减少约束体与被约束体之间相互制约，以释放大部分变形，减少约束应力，防止墙板裂缝的有效方法。本工程每隔30～40m之间设置后浇带，带宽度为800～1000mm，本工程采用800mm。后浇带应在两侧混凝土的龄期不小于60天后再浇捣，后浇带混凝土强度等级采用比原设计混凝土强度等级高一个等级收缩补偿混凝土（可采用UEA膨胀剂）。

（2）提高混凝土构件的抗拉强度

在本工程中采用UEA膨胀剂，用量为水泥用量的10%～12%，其膨胀率为（2～3）×10-4，在配筋率为0.2%～0.8%时，可在结构中建立0.2～0.7MPa预压应力，这一预压应力大致可补偿混凝土在硬化过程中产生温差和干缩的拉应力，从而防止了收缩裂缝或把裂缝控制在无害裂缝范围内（小于0.1mm）；掺入适量抗渗防裂纤维；在地下室构件配筋方面，地下室外墙水平钢筋为Φ14@150；地下室顶板配筋为Φ12@150双层双向拉通，配筋不足之处再附加钢筋；地下室底板配筋非人防区域为Φ14@150双层双向拉通，人防区域为Φ16@150双层双向拉通。通过增强混凝土材料抗裂性能，配筋方面减小钢筋间距，适当提高配筋率，抵抗混凝土因温度变化及混凝土收缩产生的应力，保证混凝土不开裂。

（3）混凝土养护

1、通过拆除模板后在其表面刷层养护剂的方法，可控制混凝土内部湿度，同时通过浇水进行养护，可确保水泥水化的充分，以减少裂缝的出现。

2、采取延长拆模时间和外保温措施，使内外温差在一定范围内，通过减少混凝土结构内外温差，减水温度裂缝。

结语

综上，超长地下室钢筋混凝土结构的裂缝是不可避免的，但其有害程度是可控制的。通过合理的设计、适当材料的选择和严格的施工，可控制或减少裂缝的出现。而在众多的条件和因素中，必须认真对待每一个有关的环节和因素，提出严格的设计和施工要求，才能较成功的实现裂缝控制。

参考文献

[1]韩科峰. 关于某超长地下室工程结构设计的探讨[J].价值工程.2011（03）

[2]高宇程，邹正. 超长地下室结构设计及实例介绍[J].中国新技术新产品，2011（03）

[3]李国胜. 建筑结构裂缝及加层加固疑难问题的处理―附实例.中国建筑工业出版社2006（03）