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[摘 要]本文以某一地下車库建设为实例,对施工中出现的砼结构裂隙的成因进行分析,并提出了具有针对性的处理对策,结果表明,相关的处理措施取得了良好的效果,能够为类似的工程设计提供重要的参考依据。
[关键词]砼 结构裂缝 成因 控制措施
中图分类号:TN823+.24文献标识码:A文章编号:1009-914X(2013)21-0000-01
0引言
砼结构裂缝对建筑结构体的强度、承载力、美观等方面有着严重的危害,如果不及时的防治和修复,随着时间的推移,将会影响整个建筑物的安全使用。
1 工程概况
某地下停车库东西长度176.6m,南北宽169.4m,为地下二层框架结构,柱网间距为8400mm,车库逆作区面积约14262m2,中心岛面积约12165m2,东西两侧各分成三块施工,每块面积约为2000 m2,单次浇筑混凝土约1500 m3,周边逆作区顶板东西侧各分为六块施工,每块面积约为1200 m2,单次浇筑混凝土约900 m3。车库采用中心岛法施工,先施工周边逆作部分临时钢管中立柱及坡面处理搅拌桩、施工逆作部分结构顶板,然后开挖中心岛范围内土方并施工中心岛内结构,待中心岛范围内结构顶板施工完毕与逆作部分先施工顶板相接后,开挖逆作部分土方,顺作法施工剩余部分结构。车库主体结构底、中、顶板与地铁益田站物业板结构连接部位未设置沉降缝,且为刚性连接,如图1,其他承重部位(如结构柱)亦为刚性连接。
2 裂缝分布情况
根据现场结构裂缝存在情况显示,结构裂缝主要存在于地铁站两侧及孔洞周边中板、顶板结构,且顶板较中板多,内衬墙在连续墙工字钢接头位置处裂缝分布较多,裂缝以45°斜向裂纹为主(如图2 、图3),肉眼可识别,雨水浸润后,结构板背面会出现明显湿渍痕迹,说明大多为贯穿型裂缝。经过一段时间观测发现,裂缝数量及大小存在增长趋势。
3 裂缝成因分析
(1)结构体不均匀沉降
①车库主体结构与地铁站围护结构为刚性连接,地铁围护结构先于停车库施工,在车库砼浇筑完成后,板面砼浇筑完成收缩徐变的过程中,受地铁围护结构及车库先浇筑柱子的双向约束,导致结构板面被拉裂。
②车库中心岛结构与先施工的逆作部分结构沉降过程不一致,,使结构产生裂缝。
③车库采用泄水抗浮施工工艺,即在底板下铺筑50cm(10cm砂层加40cm碎石层)泄水反滤层,在施工时,若不同部位反滤层密实度控制不一样,同样会导致结构板在自身荷载作用下产生不均匀沉降,从而产生结构裂缝。
④车库地基基础样式多样,逆作区为钢管桩基础,中心岛范围为筏板基础以及墩基础,不同型式的基础承载力不一样,导致车库结构板在自身荷载作用下产生不均匀沉降,从而导致裂缝产生。
(2)砼自身强度增长过程中产生结构裂缝
车库结构砼分块较大,一次性浇筑方量较大,在施工过程中,对结构砼内外温差的控制经验欠缺,相关措施不到位,致使结构砼产生较大内应力,破坏结构实体,另外,砼在自身强度增长过程中由于温度应力和收缩徐变应力作用下也会产生结构裂缝。
(3)施工措施控制不当导致结构产生裂缝
①砼浇筑时,振捣质量控制不严格,导致砼结构内部存在气泡,密实度不能达到设计要求,影响了砼结构受力性能。
②内衬墙养护困难,散热快,降温速率大,砼松弛徐变优势难以利用,加之本地区昼夜温差较大,从而导致内衬墙产生裂缝。
4 裂缝控制措施
(1)设计方案
增配构造筋提高结构抗裂性能,构造筋采用小直径,小间距;避免结构突变产生应力集中,在易裂的边缘部位设置暗梁,提高该部位的配筋率,提高砼的极限拉伸强度;精心设计砼配合比,在易产生裂隙的地方合理设置后浇带,对结构分区较大的板面进行重新划分,确保单次浇筑混凝土总方量控制在500m3以内[1]。
(2)施工措施
①采用冷却水拌合砼以及在罐车加冰等措施降低砼入模初始温度,采用泵送浇筑时在水平及垂直泵管上加盖草袋,并喷冷水。砼浇筑时间避免高温天气,尽量安排在夜间,最大限度降低砼的初凝温度[2]。
②加强砼的浇注振捣,提高密实度;采用两次振捣技术,分段分层浇筑。
③在容易产生不均匀沉降的部位,如车库与地铁连接部位及车库逆作顺作区结合部位合理设置后浇带;在与地铁刚性连接部位设置缓冲层,铺30-50mm厚沥青材料,以消除嵌固作用,释放约束应力。
④在连续墙工字钢接头位置处加焊钢筋头,增加内衬墙基面摩擦力,在保护层较大的位置挂设钢筋网片,增加砼的抗裂性能[3~4]。
⑤在后期的反滤层施工中,使用级配碎石,保证碎石层在相同的荷载作用下密实度达到承载力要求。
(3)效果分析
车库剩余顶板和中板浇筑结束后各自养护14d,经现场清理,分别组织有关人员进行了全面细致的检查,发现面层砼有一些细小龟纹裂缝外,其余部位均未发现裂缝,这些龟纹裂缝长度均在lm以内,用塞尺检验缝宽均小于0.2mm,满足砼结构验收规范中迎水面裂缝宽度小于0.2 mm的要求
5 对已有结构裂缝的补强处理
针对存在裂缝区域,重点工作如何做好堵漏加强工作,防止结构钢筋长期在地下水腐蚀作用下发生锈蚀,影响钢筋受力性能。具体处理方案如下:
根据现场结构裂缝实际存在情况,采用灌注改性环氧树脂的方法对裂缝进行防水及补强处理,即沿裂缝凿“V字形”凹槽,洗净后向裂缝内灌注改性环氧树脂,局部采用压力设备辅助施工,以确保环氧树脂贯穿裂缝全断面;裂缝灌注环氧树脂完成后,采用JS聚合物水泥基防水涂料及玻璃纤维布对裂缝表面进行处理;结构板面在顶面处理完成后,再在板面下部采用注浆嘴,将改性环氧树脂从板面下方注进裂缝内,保证整个裂缝断面完全贯入改性环氧树脂,确保裂缝处理效果。
裂缝断面内固化后的改性环氧树脂浆液具有较高的粘贴强度,与混凝土有较好的粘贴,从而增强了构件的整体性,使构件恢复使用功能,提高耐久性,达到防水及补强的目的。
6 结语
实践表明,在优化配合比设计,改善施工工艺,提高施工质量,做好温度监测工作及加强养护等方面采取有效技术措施,坚持严谨的施工组织管理,可以有效控制砼温度收缩裂缝和施工裂缝的发生。本文针对实际案例所采取的各项技术措施并不是孤立的,而是相互联系、相互制约的,设计和施工中必须结合实际、全面考虑、合理采用,才能起到良好的效果。
参考文献
[1] 汪正荣.《建筑施工工程师手册》.中国建筑工业出版社,2002.
[2] 《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB 50204-2002.
[3] 刘晓军.浅谈钢筋混凝土面板裂缝成因及预防[J].科技创新导报. 2008,(26).
[关键词]砼 结构裂缝 成因 控制措施
中图分类号:TN823+.24文献标识码:A文章编号:1009-914X(2013)21-0000-01
0引言
砼结构裂缝对建筑结构体的强度、承载力、美观等方面有着严重的危害,如果不及时的防治和修复,随着时间的推移,将会影响整个建筑物的安全使用。
1 工程概况
某地下停车库东西长度176.6m,南北宽169.4m,为地下二层框架结构,柱网间距为8400mm,车库逆作区面积约14262m2,中心岛面积约12165m2,东西两侧各分成三块施工,每块面积约为2000 m2,单次浇筑混凝土约1500 m3,周边逆作区顶板东西侧各分为六块施工,每块面积约为1200 m2,单次浇筑混凝土约900 m3。车库采用中心岛法施工,先施工周边逆作部分临时钢管中立柱及坡面处理搅拌桩、施工逆作部分结构顶板,然后开挖中心岛范围内土方并施工中心岛内结构,待中心岛范围内结构顶板施工完毕与逆作部分先施工顶板相接后,开挖逆作部分土方,顺作法施工剩余部分结构。车库主体结构底、中、顶板与地铁益田站物业板结构连接部位未设置沉降缝,且为刚性连接,如图1,其他承重部位(如结构柱)亦为刚性连接。
2 裂缝分布情况
根据现场结构裂缝存在情况显示,结构裂缝主要存在于地铁站两侧及孔洞周边中板、顶板结构,且顶板较中板多,内衬墙在连续墙工字钢接头位置处裂缝分布较多,裂缝以45°斜向裂纹为主(如图2 、图3),肉眼可识别,雨水浸润后,结构板背面会出现明显湿渍痕迹,说明大多为贯穿型裂缝。经过一段时间观测发现,裂缝数量及大小存在增长趋势。
3 裂缝成因分析
(1)结构体不均匀沉降
①车库主体结构与地铁站围护结构为刚性连接,地铁围护结构先于停车库施工,在车库砼浇筑完成后,板面砼浇筑完成收缩徐变的过程中,受地铁围护结构及车库先浇筑柱子的双向约束,导致结构板面被拉裂。
②车库中心岛结构与先施工的逆作部分结构沉降过程不一致,,使结构产生裂缝。
③车库采用泄水抗浮施工工艺,即在底板下铺筑50cm(10cm砂层加40cm碎石层)泄水反滤层,在施工时,若不同部位反滤层密实度控制不一样,同样会导致结构板在自身荷载作用下产生不均匀沉降,从而产生结构裂缝。
④车库地基基础样式多样,逆作区为钢管桩基础,中心岛范围为筏板基础以及墩基础,不同型式的基础承载力不一样,导致车库结构板在自身荷载作用下产生不均匀沉降,从而导致裂缝产生。
(2)砼自身强度增长过程中产生结构裂缝
车库结构砼分块较大,一次性浇筑方量较大,在施工过程中,对结构砼内外温差的控制经验欠缺,相关措施不到位,致使结构砼产生较大内应力,破坏结构实体,另外,砼在自身强度增长过程中由于温度应力和收缩徐变应力作用下也会产生结构裂缝。
(3)施工措施控制不当导致结构产生裂缝
①砼浇筑时,振捣质量控制不严格,导致砼结构内部存在气泡,密实度不能达到设计要求,影响了砼结构受力性能。
②内衬墙养护困难,散热快,降温速率大,砼松弛徐变优势难以利用,加之本地区昼夜温差较大,从而导致内衬墙产生裂缝。
4 裂缝控制措施
(1)设计方案
增配构造筋提高结构抗裂性能,构造筋采用小直径,小间距;避免结构突变产生应力集中,在易裂的边缘部位设置暗梁,提高该部位的配筋率,提高砼的极限拉伸强度;精心设计砼配合比,在易产生裂隙的地方合理设置后浇带,对结构分区较大的板面进行重新划分,确保单次浇筑混凝土总方量控制在500m3以内[1]。
(2)施工措施
①采用冷却水拌合砼以及在罐车加冰等措施降低砼入模初始温度,采用泵送浇筑时在水平及垂直泵管上加盖草袋,并喷冷水。砼浇筑时间避免高温天气,尽量安排在夜间,最大限度降低砼的初凝温度[2]。
②加强砼的浇注振捣,提高密实度;采用两次振捣技术,分段分层浇筑。
③在容易产生不均匀沉降的部位,如车库与地铁连接部位及车库逆作顺作区结合部位合理设置后浇带;在与地铁刚性连接部位设置缓冲层,铺30-50mm厚沥青材料,以消除嵌固作用,释放约束应力。
④在连续墙工字钢接头位置处加焊钢筋头,增加内衬墙基面摩擦力,在保护层较大的位置挂设钢筋网片,增加砼的抗裂性能[3~4]。
⑤在后期的反滤层施工中,使用级配碎石,保证碎石层在相同的荷载作用下密实度达到承载力要求。
(3)效果分析
车库剩余顶板和中板浇筑结束后各自养护14d,经现场清理,分别组织有关人员进行了全面细致的检查,发现面层砼有一些细小龟纹裂缝外,其余部位均未发现裂缝,这些龟纹裂缝长度均在lm以内,用塞尺检验缝宽均小于0.2mm,满足砼结构验收规范中迎水面裂缝宽度小于0.2 mm的要求
5 对已有结构裂缝的补强处理
针对存在裂缝区域,重点工作如何做好堵漏加强工作,防止结构钢筋长期在地下水腐蚀作用下发生锈蚀,影响钢筋受力性能。具体处理方案如下:
根据现场结构裂缝实际存在情况,采用灌注改性环氧树脂的方法对裂缝进行防水及补强处理,即沿裂缝凿“V字形”凹槽,洗净后向裂缝内灌注改性环氧树脂,局部采用压力设备辅助施工,以确保环氧树脂贯穿裂缝全断面;裂缝灌注环氧树脂完成后,采用JS聚合物水泥基防水涂料及玻璃纤维布对裂缝表面进行处理;结构板面在顶面处理完成后,再在板面下部采用注浆嘴,将改性环氧树脂从板面下方注进裂缝内,保证整个裂缝断面完全贯入改性环氧树脂,确保裂缝处理效果。
裂缝断面内固化后的改性环氧树脂浆液具有较高的粘贴强度,与混凝土有较好的粘贴,从而增强了构件的整体性,使构件恢复使用功能,提高耐久性,达到防水及补强的目的。
6 结语
实践表明,在优化配合比设计,改善施工工艺,提高施工质量,做好温度监测工作及加强养护等方面采取有效技术措施,坚持严谨的施工组织管理,可以有效控制砼温度收缩裂缝和施工裂缝的发生。本文针对实际案例所采取的各项技术措施并不是孤立的,而是相互联系、相互制约的,设计和施工中必须结合实际、全面考虑、合理采用,才能起到良好的效果。
参考文献
[1] 汪正荣.《建筑施工工程师手册》.中国建筑工业出版社,2002.
[2] 《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB 50204-2002.
[3] 刘晓军.浅谈钢筋混凝土面板裂缝成因及预防[J].科技创新导报. 2008,(26).