摘要:隨著國民經濟的飛速發展以及各房地產開發商實力的不斷加強,近年來興建了大量的地下室及地下車庫,由于涉及到工期、投入的建設費用以及商品混凝土及泵送混凝土的應用日益普及,地下室裂縫問題也越來越突出。下面就地下室外墻裂縫問題進行分析并提出對策措施,以供工程設計人員參考。
　　
　　關鍵詞:高層建筑；地下室結構；外墻；混凝土裂縫；控制
　　
　　1工程概況
　　本工程地處上海市楊浦區五角場中心地帶，是上海市重點建設的城市副中心之一，位于邯鄲路、四平路夾角地塊，毗鄰五角場環島和地鐵10號線五角場站，地塊形狀呈扇形，占地約10000平方米（詳圖一所示）。本工程地下3層，地上裙房5層，主樓15層，總建筑面積約54000㎡，其中地下建筑面織約20000平方米,地上建筑面積約34000平方米。裙房高度為30米，主樓建筑高度87.6米。
　　本工程主體結構為框架-剪力墻結構，基礎采用鉆孔灌注樁+筏板基礎，基礎埋深約15米，基坑圍護采用地下連續墻+內支撐形式，建筑外立面主要是玻璃和石材幕墻。基坑施工分Ⅰ區和Ⅱ區兩個區域，Ⅰ區施工至±0.000時進行Ⅱ區開挖。
　　
　　圖一平面示意圖
　　由于施工技術,材料,地基變形等客觀原因,設變形縫的地下室往往大多數出現滲漏,業主也希望將滲漏的可能性降到最小。經過綜合比較,決定采用不設
　　縫的方案,但考慮到該地下室在X、Y方向分別為112.5m和144.5m,嚴重超長超寬,為保證地下室的正常使用壽命和安全性,防止外墻出現裂縫引起地下室
　　滲漏,影響使用,降低結構耐久性,工程采取“抗、放、補、防”相結合的技術措施,把地下室外墻裂縫控制在允許的范圍內。
　　2地下室外墻裂縫特征與產生的原因
　　2．1常見地下室外墻裂縫的主要特征
　　2．1．1混凝土結構在施工和使用過程中不可避免地經常出現不同程度、不同類型的裂縫,這些裂縫大多是因荷載及溫度變化而引起的。
　　從裂縫形狀看,絕大多數裂縫為豎向裂縫,縫長接近墻高。從裂縫寬度形狀看,縫中間寬,兩頭尖,呈棗核形。從裂縫分布位置看,外墻中間裂縫數量較多,靠近外墻兩端裂縫數量較少。
　　2．1．2地下室外墻暴露在大氣中的時間越長,裂縫數量增加越多,但裂縫寬度變化不大。
　　2．1．3地下室回填土完成后,裂縫寬度稍大處有少量滲漏,但水流量不大。
　　2．1．4溫度上升引起的裂縫:水泥水化熱是引起大體積混凝土中的溫度變化的主要因素。
　　由于混凝土表面散熱條件較好,熱量容易釋放,因而溫度上升較少;而混凝土內部由于散熱條件較差,使溫度上升較多而形成內約束。其結果使得混凝土內部產生壓應力、面層產生拉應力。當該拉應力超過混凝土的抗拉強度時,混凝土表面就產生了溫度裂縫。
　　2．1．5降溫產生的裂縫:混凝土澆筑后經過一段時間,水泥水化熱基本上已釋放,混凝土從較高溫度逐漸降溫,引起混凝土收縮,同時由于混凝土中多余水分蒸發、碳化等引起的體積收縮變形,受到地基和結構邊界條件的約束,不能自由變形,導致產生拉應力,當拉應力超過混凝土抗拉強度時,則從約束面開始向上開裂形成裂縫。
　　2．2裂縫產生的原因分析
　　2．2．1設計問題
　　《混凝土結構設計規范》規定:現澆鋼筋混凝土地下室墻壁伸縮縫的最大間距為20m(露天)、30m(室內或土中)。但實際工程墻長往往超過規范規定,設計時地下室外墻水平鋼筋仍按構造配置,從而使外墻容易產生裂縫。
　　2．2．2環境問題
　　地下室外墻相對梁、柱構件而言,為薄壁構件,這類薄而長的構件對溫度、濕度變化較敏感,約束產生的內應力較大;同時實際施工中很難做到墻體完成后立
　　即回填土或完成頂板澆筑,使地下室墻體長期暴露,承受著季節溫差和內外溫差。
　　地下室外墻溫差用平均溫差T=(T1+T2)/2和溫差梯度ΔT=T1–T2兩部分來衡量。平均溫差會使墻板產生軸力,引起貫穿裂縫;溫差梯度使墻板產生彎矩,引起非貫穿裂縫。對地下室外墻而言,貫穿裂縫更為有害。
　　2．2．3材料問題
　　水泥用量與品種、粗細骨料、摻合料、外加劑等質量不良;配合比不恰當;水灰比過高;使用過期的UEA微膨脹劑,均會導致混凝土收縮而產生裂縫。
　　2．2．4施工問題
　　采用泵送混凝土需要較大的坍落度,因此在配合比配制過程中摻加了緩凝型高效減水劑和粉煤灰的用量,但卻影響混凝土早期的抗拉強度和彈性模量,降低
　　混凝土早期的抗裂能力。另外,拆模時間和混凝土養護方法對裂縫開展也有影響。
　　3外墻裂縫控制對策措施
　　3．1設計方面
　　3．1．1地下室外墻計算模型:假定地下室底板作為地下室外墻的嵌固端,則外墻底部彎矩與相鄰的底板彎矩大小一樣,底板的抗彎能力不應小于外墻的抗彎能力,其厚度和配筋量應相匹配。
　　3．1．2地下室外墻配筋計算:除與鋼筋混凝土內隔墻相連的外墻按雙向板計算配筋外,其余的外墻按豎向單向板計算配筋,同時還應進行地下室外墻抗裂性驗算,控制裂縫寬度,使之滿足規范要求。
　　3．1．3加強水平鋼筋的配置做到“抗”的原則。由于水平鋼筋對墻體的抗裂作用十分明顯,適當增加水平鋼筋的配筋率可減輕墻體開裂程度;同時鋼筋的外形對墻體開裂也有很大的影響,光圓鋼筋與帶肋鋼筋相比,帶肋鋼筋與混凝土的黏結力較強,裂縫開展較小。因此配置水平鋼筋時應注意四個問題:
　　(1)水平鋼筋保護層應盡可能小些,以減小素混凝土出現開裂;
　　(2)防裂鋼筋的間距不宜太大,可采用小直徑密分布的配筋方式;
　　(3)考慮溫度收縮應力的變化加強配筋率;
　　(4)采用帶肋鋼筋比光圓鋼筋好。故該地下室工程外墻采用φ14mm@150mm水平筋。
　　3．2材料方面
　　3．2．1整個地下室(底板、頂板、外墻)的混凝土構件均采用補償收縮混凝土,補償收縮混凝土在水中養護14d的限制膨脹率0.020%;后澆帶和膨脹混凝土帶的混凝土在水中養護14d的限制膨脹率應≥0.1025%。
　　3．2．2采用中、粗砂。石子采用粒徑較大、級配良好、含泥量≤1%的碎石或卵石。

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