【摘要】大型地下空間工程因混凝土結(jié)構(gòu)超長、面積超大、溫差及混凝土收縮引起的應力較大，常常導致結(jié)構(gòu)開裂，出現(xiàn)滲漏水，影響工程的正常使用。結(jié)合北京奧林匹克公園大型地下空間(商業(yè))工程，從溫度及收縮應力產(chǎn)生的機理出發(fā)，介紹了防止超長混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的技術(shù)措施。

　　【關鍵詞】地下空間,超長,混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制,后澆帶預應力

　　1工程概況

　　某地下空間(商業(yè))工程，總面積25萬m2，在施工中Ⅱ標段工程的建筑面積17.3萬m2，南北向長405 m，東西向?qū)?05 m，占地總面積85 470 m2，基坑深19.89 m。防水等級一級，設防水位地面以下2~3 m，水位高、水壓大。設計要求結(jié)構(gòu)自防水，基礎、外墻和地下一層頂板均為抗?jié)B混凝土，抗?jié)B等級S12。

　　205 m×405 m的結(jié)構(gòu)中僅設置了兩道結(jié)構(gòu)縫，將工程分為205 m×126 m、205 m×141.8 m、205 m×136.1 m的三塊地下整體結(jié)構(gòu)，均屬超長超大混凝土結(jié)構(gòu)。外墻厚500 mm，地下一層頂板厚400 mm。

　　2裂縫產(chǎn)生原因和控制原則

　　眾所周知，混凝土抗拉能力較弱，而在施工和使用過程中，溫度升降、收縮及約束作用幾乎不可避免，所以混凝土工程比較容易出現(xiàn)裂縫，而這個問題在超長混凝土結(jié)構(gòu)中更為突出。

　　根據(jù)溫度及收縮應力的本質(zhì)以及工程中處理裂縫的經(jīng)驗，工程界現(xiàn)已總結(jié)出“抗”與“放”的裂縫控制原則。“抗”就是使結(jié)構(gòu)材料具有足夠的抗拉強度和極限拉伸來抵抗約束內(nèi)力;其主要方法是選用高強材料，施加預應力，使用膨脹劑，摻加纖維以改善混凝土抗拉強度等。“放”就是使材料和結(jié)構(gòu)具有較大的變形能力，減小構(gòu)件間的相互約束，從而避免在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生過大的內(nèi)力;其主要方法是設置伸縮縫、后澆帶，設置滑動層，減小構(gòu)件尺寸以減小約束等。

　　3控制裂縫的主要措施

　　3.1防止混凝土早期裂縫

　　3.1.1合理選擇原材料

　　①施工中宜采用低熱的水泥品種;盡量避免使用細度過細的水泥，因為細度太細的水泥水化快，水化收量大，易開裂。②粗骨料應盡可能接近中間級配;細骨料以采用中、粗砂為宜。這樣每立方米混凝土可減少了用水量，水泥用量也可相應減少，從而降低了混凝土的溫升和減少混凝土的收縮。③砂、石料的含泥量必須嚴格控制，超過規(guī)定，會增加混凝土的收縮，引起混凝土抗拉強度降低，對混凝土的抗裂十分不利，一般石子的含泥量控制在小于1%、砂子含泥量控制在小于1.5%。

　　3.1.2防止混凝土表層水分過早揮發(fā)。

　　由于混凝土加入泵送劑后，緩凝時間長，如按常規(guī)操作，待混凝土初凝后，再用抹子壓光的老辦法，表面水分已在5～6 h內(nèi)揮發(fā)，裂縫已經(jīng)形成。為此，可以在振搗完成后，邊收漿抹面，同時立即覆蓋塑料薄膜，可將塑料薄膜卷成卷，后退法施工。由于塑料膜不透氣，水分不易揮發(fā)，即使有空障也會形成高濕度小空間，對混凝土養(yǎng)護是有利的。

　　3.1.3消除混凝土初凝后的擾動。

　　①混凝土強度達到l~2N/mm2前不得在其上踩踏或安裝模板及支架。②混凝土澆筑前，認真檢查模板牢固程度。特別對跨度較大的部位應加密支撐。③合理布置混凝土輸送管，輸送管支架桿必須支撐在模板上，消除對模板的擾動。④混凝土表層蓋了塑料薄膜，外上層再覆蓋1～2層草袋保溫，促使混凝土強度發(fā)展迅速。⑤嚴格控制拆模時間。

　　3.2合理配置縱向鋼筋

　　合理的構(gòu)造配筋可以延緩裂縫的產(chǎn)生，減小裂縫寬度。板的配筋宜細一點密一點，可以提高混凝土的極限拉應變。板受壓區(qū)應連續(xù)通長配筋。本工程各層結(jié)構(gòu)頂板的上鐵φ12@300 mm，下鐵φ12@150 mm。

　　3.3合理設置后澆帶

　　在超長混凝土結(jié)構(gòu)施工中合理設置后澆帶，可以釋放混凝土的早期收縮，使結(jié)構(gòu)在混凝土的早期收縮時處于非超長狀態(tài)。后澆帶基本留設在小跨梁開間或受力較小的部位，一般可在梁跨1/3處。后澆帶的設置雖然簡單，但施工時也應予以充分重視，一旦處理不好，不僅無法達到預期效果，還會給結(jié)構(gòu)留下安全隱患，并影響結(jié)構(gòu)的防水性能。

　　本工程沿長向設置了兩道伸縮縫，將工程分為三個單元。每個單元長向設三條后澆帶，短向設兩條后澆帶，頂板與底板上下層對應，后澆帶寬800 mm。這樣將每個單元分割成大小不等的12塊。后澆帶兩側(cè)采用快易收口網(wǎng)，防止主體結(jié)構(gòu)混凝土流入后澆帶;澆筑前應將接縫表面清洗干凈并涂刷優(yōu)質(zhì)水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料，以確保結(jié)構(gòu)防水效果。后澆帶混凝土養(yǎng)護時間不少于14 d。

　　3.4采用UEA微膨脹一補償收縮混凝土

　　UEA是由鋁酸或硫酸鋁熟料加入明礬石、石膏，經(jīng)研磨而成的高效合成膨脹劑，呈灰白色粉劑，比重為2.85。其抗裂原理為：在混凝土中用UEA以10%～12%等量取代水泥即可拌制成UEA補償收縮混凝土。這使其產(chǎn)生的膨脹能轉(zhuǎn)為的預壓應力存儲在結(jié)構(gòu)中，用以抵消結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的大部分乃至全部拉應力。

　　本工程全部采取了摻加UEA的微膨脹一補償收縮混凝土。膨脹劑選用天津豹鳴膨脹劑UEA，膨脹率≥3.0×10-4，混凝土水中膨脹率≥2.0×10-4。該高性能膨脹劑膨脹性能高，是普通膨脹劑的3倍，可實現(xiàn)調(diào)控膨脹速度，對補償混凝土的收縮具有顯著效果，而且絕濕條件下能夠膨脹，尤其是難以養(yǎng)護的外墻及頂板部位。

　　3.5采用預應力技術(shù)

　　使用預應力進行裂縫控制的原理是：在結(jié)構(gòu)成型時預先在結(jié)構(gòu)的超長方向建立一定數(shù)量的軸向預壓應力及應變，以克服溫差和收縮引起的收縮變形、全部或部分抵消由此產(chǎn)生的拉應力，避免混凝土開裂或控制裂縫的寬度。預應力的施加彌補了混凝土抗拉強度低的缺點，將混凝土變成勻質(zhì)的彈性體，這種彈性體能夠承受溫度及收縮應力。

　　無粘結(jié)預應力筋具有布置靈活、張拉錨固方便、強度高等特點，適用于超長結(jié)構(gòu)的預應力施加。本工程在地下一層頂板配置了縱、橫雙向無粘結(jié)預應力筋，在地下一層墻體配置橫向無粘結(jié)預應力筋，均采用fptk1860級φ15.2 mm低松弛鋼絞線，預應力錨具張拉端采用單孔夾片錨具，固定端采用單束擠壓錨具。在40 m以下時采用單端張拉，大于40 m時采用雙端張拉。張拉端根據(jù)不同部位，分別在后澆帶內(nèi)、內(nèi)墻和梁板穴模處進行張拉。

　　本工程無粘結(jié)預應力筋使用范圍較大，地下一層梁、頂板、外墻中均有使用。梁中的無粘結(jié)預應力按集團束方式，采用曲線布置;墻中的無粘結(jié)預應力筋分內(nèi)外二排，豎向間距500 mm，按單束方式，采用水平直線布置;板中的無粘結(jié)預應力筋雙向間距350 mm，按單束方式，采曲線布置。張拉端均采用單孔錨具，分別在后澆帶內(nèi)和粱板墻表面張拉(圖2~圖5)。本工程共使用了約600 t無粘結(jié)預應力筋，10 000余套錨具。

　　4總結(jié)

　　本工程各層頂板及墻均為超長結(jié)構(gòu)，一般情況下易出現(xiàn)裂縫，但采取了以上的綜合措施，結(jié)構(gòu)于2006年l2月施工完成，經(jīng)歷了2007年較冷的冬季，未見裂縫，說明設計及施工是成功的。

　　參考文獻

　　1. 嚴孟孝. 淺議地下室頂板超長混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫控制[J].福建建材.2008(03)

　　2. 王寧，柴萬先. 超長混凝土結(jié)構(gòu)地下室裂縫控制[J].工程建設與設計.2010(01)

　　3. 張俊文. 淺談超長混凝土結(jié)構(gòu)溫度裂縫的形成及控制措施[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟.2008(24)

　　4. 牛錚錚，張友恒. 改善超長混凝土結(jié)構(gòu)開裂的技術(shù)措施[J].河北理工學院學報.2007(02)