地下室超长混凝土外墙裂缝分析与控制

关键词: 应力集中、温度变形、裂缝

超厚、超长地下室外墙（特别是没有附壁柱且长度较长的墙体）开裂，一直是地下室结构施工过程中经常遇到，且非常难于控制的一种质量缺陷。一般情况下出现的多为贯穿性裂缝,裂缝表现为上宽下窄的垂直裂缝,裂缝间距最小1.5-6米左右。地下室外墙裂缝，一般情况下对整个主体结构受力方面影响不大，但在没有地下室外防水的情况下,易造成地表水或地下水沿裂缝渗入墙体,腐蚀墙体钢筋；如处理不当，会影响室内装饰，增加修补、堵漏等处理费用。

1. 1 裂缝形成时间

根据现成的原因不同，裂缝形成时间一般分为拆模前裂缝和拆模后裂缝两种。

2. 2 裂缝的成因:分为两类内部应力裂缝和外界应力裂缝

2.1 内部变形裂缝:由于温差变化产生的应力大于混凝土本身的拉应力,而产生的裂缝。具有必然性和可预防性。

2.1.1 地下室外墙一次浇注施工长度过长，造成混凝土构件的收缩变形应力，大于混凝土本身的拉应力，产生裂缝。

2.1.2 结构中的断面突变而产生的应力集中所产生的构件裂缝（如结构施工中，预留的梁窝部位等）。

2.1.3 结构中的断面突变部位，构造钢筋配置过少或过粗（如附壁柱两侧1米范围内的构造钢筋等）。

2.1.4 混凝土强度等级过高，造成用灰量过大，对收缩不利。

2.1.5 水化计算不准、现场混凝土降温及保温工作不到位，引起混凝土内部温度过高或内外温差过大，产生温度裂缝。

2.1.6 混凝土配合比设计方面，水泥等级或品种选用不当、水灰比过大、膨胀剂掺量选择不当等。

2.2 外部变形裂缝:由于外部变形产生的应力大于钢筋混凝土本身的拉应力,而产生的裂缝。具有偶然性和不可预测性。

2.2.1 地下室外墙在楼板施工之前，属于悬臂结构，直力坡土钉墙等边坡支护失稳徐变，引起墙体开裂。

2.2.2 地下室外墙在拆模后，由于受到直力坡土钉墙等边坡支护的约束，没有足够的变形余地，造成内外两侧应力释放不同步，产生墙体开裂。

2.2.3 外界撞击荷载等因素,造成墙体开裂。

3 裂缝的控制措施(内部应力裂缝的控制)

3.1 处理好构件中‘抗’与‘放’的关系。所谓‘抗’就是处于约束状态下的结构，没有足够的变形余地时，为防止裂缝所采取的有力措施，而所谓‘放’就是结构完全处于自由变形无约束状态下，有足够变形余地时所采取的措施。

3.2 尽量避免结构断面突变带来的应力集中，如因结构或造型方面原因等而不得已时，应充分考虑采用加强措施。

3.3 积极采用补偿收缩混凝土技术： 在常见的混凝土裂缝中，有相当部分都是由于混凝土收缩而造成的。要解决由于收缩而产生的裂缝，可在混凝土中掺用膨胀剂来补偿混凝土的收缩。

3.4 重视对于构造钢筋的配置，特别是墙板等薄壁构件，更应注意构造钢筋的直径和数量的选择。

3.5 对于超厚、超长地下室外墙，尽量考虑采用60天龄期混凝土强度值作为设计值，以减少混凝土单方用灰量，并积极采用各类行之有效的混凝土掺合料。

3.6 混凝土养护：在混凝土裂缝的防治工作中，对新浇混凝土的早期养护工作尤为重要。以保证混凝土在早期尽可能少产生收缩。主要是控制好构件的湿润养护，对于超厚、超长地下室外墙，有条件时宜采用流水或喷水保湿养护，养护时间不少于14天。

3.7 混凝土的降温、保温工作：对于超厚、超长地下室外墙，施工时应充分考虑水泥水化热问题。浇捣成型后，应采取必要的降温保温措施，表面覆盖塑料薄膜、湿麻袋等进行养护，以防止由于混凝土内外温差过大而引起的温度裂缝。

3.8 尽早安排地下室肥槽回填，对减少地下室结构外墙混凝土裂缝有利。

3.9 夏季应注意混凝土的浇捣温度，采用低温入模、低温养护，必要时搅拌用水可采用冰块或冰屑降低混凝土的入模温度。

4 施工实例

4.1 工程概况

本工程基坑面积17600m2，地下室东西向长112米、南北向长110米，基坑周长526米，基坑边坡支护为直立坡复合土钉墙。地下室外墙厚度500mm，混凝土强度等级C30，抗渗等级P10。按照大体积混凝土的技术条件推算，夏季入模温度按30℃考虑，大气最高温度按35℃考虑，最高温升10℃，混凝土最高温度达到41-45℃；按拆除模板后无覆盖，夜间最低温度按22℃考虑，混凝土内外温差在19℃-23℃，易造成外墙混凝土表面裂缝；同时本工程边坡支护为直立坡土钉墙，随时存在边坡支护的蠕变形。

4.2 施工技术措施

4.2.1 设置后浇加强带：每层地下室外墙设置后浇带13条，每次浇筑控制长度不大于40m，在间隔40m左右部位设置墙体施工后浇加强带（宽度600mm），后浇加强带内侧（靠基坑一侧）设置墙体加强筋φ6＠150，与墙体水平筋间隔布置，两侧锚固长度40d；后浇加强带在顶板混凝土浇筑时同时浇筑。结构预留后浇带按设计要求留设，浇筑时间按设计要求。

4.2.2 梁窝处理：为保证水平结构梁在地下室外墙部位接茬美观，同时避免“梁窝”部位，由于截面突变形成应力集中点，产生裂缝；在梁窝底部内侧（靠基坑一侧）增加φ6＠100钢筋网片，高度为梁底以下1000mm，宽度为梁中心线左右各750mm；同时，在梁窝底部左右各增加45°斜向加强筋2Φ12，两侧锚固长度40d，抵抗应力变形裂缝。

4.2.3 养护

1）模板拆除后，应及时覆盖塑料布进行保温、保湿，避免温度、水分散失过快，由于温差大而产生温度变形裂缝。

2）塑料布覆盖完毕后，及时在地下室外墙顶部布设塑料管（塑料管底部钻孔φ2＠200-300）。塑料管与基坑边水箱相连，水箱处设阀门，利用基坑降水进行喷淋养护，至少养护7-14天。

3）如出现温差较大现象，可在塑料布外再覆盖麻袋片，洒水降温。

4.2.4 混凝土初凝时间控制在6-8小时，终凝时间控制在10-12小时。墙体模板拆除时间宜控制在浇筑完毕后不少于18小时，并尽量延迟拆模时间，避免混凝土未达到强度前拆模过早，且边坡支护蠕变形造成墙体裂缝。

5 结束语

本工程地下室外墙累计总长度约1450米，单层墙体最大高度6.2米，墙体厚度0.4米，采用顶部麻袋片覆盖、喷淋养护，浇筑完成后基本未发现裂缝。只要采用的措施得当，较小的投入，减少质量缺陷，降低后期技术处理投入费用。

如果混凝土内掺入钢纤维、复合纤维等抵抗混凝土内部应力，进一步减少表观裂缝，这方面还需不断总结经验，为控制地下室超长外墙控制裂缝积累数据。