中铁十七局集团建筑工程有限公司 太原 030032
摘要：通过一个工程实例介绍了住宅小区地下室顶梁板由于施工技术和停工搁置时间过长而出现大量裂缝，对裂缝产生的原因进行了分析；采用裂缝表面封闭和压力化学灌缝封闭处理，对梁板采用粘贴碳纤维布或预应力高强钢丝绳-聚合物砂浆面层进行补强处理等。本文为类似问题的处理提供实例可供参考。
关键词：裂缝；碳纤维布；预应力高强钢丝绳
Stengthening of Top Beam and Slab’ Cracks for A Basement of Resident Building
Zhu Wan-li1
(1.Jiangsu Suke Construction Technology Development Co.,Ltd, Taiyuan 21xxxx)
Abstract：When the top beam and slab for a basement of resident building has large cracks due to improper construction technologies and management，The cause of the cracks are analyzed；The cracks has used surface and pressure chemical closed，A method with bonding CFRP（Carbon Fiber Reinforced Polymer） sheets and prestressed high strength steel wire ropes-polymer mortar has been adopted in the beams and slabs.The case record provided in this paper can be referred for the similar problems.
Key word：cracks;CFRP sheets; prestressed high strength steel wire ropes
一、引言
近年来，随着国家经济建设的大力发展和人们生活经济水平的提高，城镇中大面积新建住宅小区成片出现，由于国家对建筑市场的管理的日益完善，大体量建筑施工的质量、进度及安全控制也日渐成熟。大面积的住宅小区基本上都配备大面积的地下室空间，地下室属于超长结构的大体积混凝土施工，施工时如何有效控制地下室裂缝，需要设计、施工等各方共同努力，但往往由于施工单位在施工中技术或管理不当会导致地下室顶板梁大面积出现裂缝。本文通过一个工程实例介绍新建住宅小区地下室顶梁板由于施工不当处理而导致的大面积开裂，对地下室顶板梁开裂的原因进行分析并对补强处理方案进行介绍，为以后类似问题的处理提供参考质料。
二、工程概况
某小区住宅楼地下1层，地上16层，上部采用现浇钢筋混凝土剪力墙结构；地下室室内部分为现浇钢筋混凝土剪力墙结构，室外部分为现浇钢筋混凝土框架结构；基础采用预制桩基础。该小区总建筑面积165032m2，其中地下室建筑面积25615m2。该项目地下室建造于2013年，地下室封顶后因故停工约1年半时间，至2016年底上部结构陆续结构封顶。但地下室顶板、梁出现大量裂缝并有渗水现象，其中，部分地下室顶板裂缝分布详见图1。
图1 部分地下室顶板裂缝分布图
建设单位委托了检测单位对该项目地下室顶梁、板裂缝及梁的挠度进行了现场调查及检测，检测结果如下：
1、地下室顶梁有246根存在竖向裂缝，裂缝分布在梁端部或跨中，其中10根梁的裂缝宽度超出《混凝土结构设计规范》GB 50010-2010允许范围的0.3mm，最大达到0.36mm。
2、对地下室73根梁进行了挠度检测，其中12根梁挠度超过规范允许范围，主要分别在后浇带处。
3、地下室顶板存在约6500m的裂缝，裂缝宽度在0.08~0.28mm范围，部分位置存在渗水现象。
三、裂缝原因分析
根据裂缝分布规律及现场施工实际情况，初步判断裂缝产生的原因主要可能有：
1、地下室顶板混凝土在结硬过程中，体积会发生变化，水泥石会产生水花热，由于构件内部和表面升温和降温速度不同，混凝土的收缩变形就不同，混凝土的收缩变形收到外界的约束时，就会产生较大的收缩应力，当收缩应力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土就会产生裂缝。
2、混凝土失水会影响水泥水化作用的正常进行，而且因水化作用未能完成，会造成混凝土结构疏松，渗水性增大，形成干缩裂缝；特别是混凝土养护质量不到位，其表面干燥或早期内外温差较大更容易产生裂缝。
3、地下室顶板混凝土浇筑完成后，还没有达到足够的强度，就过早的上人操作和堆放建筑用材料，使其产生过大的变形，导致梁板产生裂缝。
4、由于现场施工赶进度，为方便现场施工，施工单位未待上部结构封顶，将部分位置地下室后浇带提前进行了封闭，由于后浇带未按照结构设计图纸要求的时间点封闭过早，导致地下室顶板过长且停工期间地下室暴露时间过长，温度变化时，地下室顶板产生过大温度应力，导致地下室顶板产生大量温度裂缝；同时，由于上部结构主楼还没有封顶，其与附近的地下室结构之间由于存在沉降差，导致主楼附近部分地下室顶梁板开裂。
5、地下室后浇带封闭前，地下室模板拆除时将后浇带两侧支撑也拆除了，后浇带处构件悬臂端未采用有效支撑（局部支撑不足），且在板顶上过重堆载(施工建材），造成梁板开裂且浇带处梁跨中下挠。
6、该小区分成了两个标段施工，由于两个标段施工不同步，其中一标段已经结构封顶，另外一标段才施工至楼面二层左右，造成两标段间荷载差别过大引起沉降不均匀，地下室梁板开裂。
根据以上检测结果及原因分析可知，该地下室顶梁板楼板由于施工时技术和质量控制的不当，最终导致地下室顶板梁出现大量裂缝，必须进行补强处理方可正常使用。
四、补强方案设计
补强设计时该住宅楼主体结构已经施工完毕，正在进行上部结构砌体施工。项目沉降观测显示主楼沉降非常小，现场裂缝观测，裂缝基本稳定，没有进一步发展。综合考虑以上条件后，对该地下室顶裂缝梁板进行补强处理：
4.1地下室顶板裂缝处理
地下室顶有裂缝的板主要补强方法如下：
1、裂缝宽度w≤0.2mm，对裂缝采用裂缝修补结构胶进行表面封缝处理。
2、裂缝宽度w>0.2mm或贯穿性裂缝，对裂缝进行压力化学灌缝封闭处理。
目前地下室顶板存在大量温度收缩等原因导致的裂缝，其中部分裂缝为贯穿性裂缝，裂缝处有渗水；考虑到原地下室顶板配筋设计满足要求，但地下室顶板覆土等后期荷载还未施加，为限制后期荷载施加顶板裂缝进一步发展并提高顶板防渗漏性能，在裂缝按上述要求处理后，对少量单一裂缝封缝、灌缝处理后在裂缝两侧粘贴400mm宽度的碳纤维布一层进行补强处理（详见图2）；对于板底裂缝数量密集的地下室顶板，在完成裂缝封缝、灌缝处理后网格状粘贴碳纤维布一层进行补强处理（详见图3）。由于板上裂缝较多，部分裂缝过小，在补强时可能不易查找，在地下室顶板做防水前在结构板顶上表面再涂刷一道渗透结晶防水涂料并增加一层防水卷材以提高防水性能。
4.2地下室顶梁裂缝
考虑到原地下室顶梁配筋设计满足要求，但地下室顶板覆土等后期荷载还未施加（现在仅仅受到自重荷载作用），为限制后期荷载施加后梁裂缝进一步发展，在裂缝按上板上裂缝一样要求处理后，按裂缝的分布位置及原梁配筋对梁按提高15%左右承载力进行补强处理，部分跨中裂缝较多或裂缝较大（大于0.25mm）梁，且原配筋量较大，采用预应力高强钢丝绳-聚合物砂浆主动加固技术进行补强，对梁施加一定的预应力，更好的限制现有裂缝后期发展。对检测挠度超标的梁采用聚合物砂浆将梁底面修补平整。
4.2.1 跨中裂缝梁处理
对跨中有裂缝的梁，在梁底面通常粘贴碳纤维布（详详见图4）或预应力高强钢丝绳-聚合物砂浆面层进行抗弯补强处理（详见图5）。
4.2.2端部裂缝梁处理
对端部有裂缝的梁，因裂缝处在梁剪区，在侧面粘贴碳纤维布U型箍进行抗剪补强处理，详见图6。
4.2.3挠度超标梁处理
对检测出的挠度超标的梁，采用梁底面粉刷聚合物砂浆进行修平处理，如果挠度超标梁上还有裂缝，应先对梁按要求补强处理后再粉刷聚合物砂浆处理。
五、施工质量控制[1]~ [3]
该补强工程主要工作是裂缝处理、粘贴碳纤维布及预应力高强钢丝绳-聚合物砂浆面层施工，因此施工过程的质量控制非常重要。碳纤维布与原结构粘结不好、预应力钢丝绳张拉锚固区原梁钢筋很多而锚固不到位，很可能达不到设计要求的补强效果。
本工程施工质量的控制主要有以下几个方面：
5.1 碳纤维布、浸渍胶、裂缝修补胶的质量控制
加固用碳纤维采用300g/m2碳纤维布，其安全性能指标应满足《混凝土结构加固设计规范》（GB50367-2013）表4.4.2中高强度Ⅰ级布的要求。碳纤维布应采用配套的浸渍、粘结用胶粘剂，其安全性能指标满足《混凝土结构加固设计规范》（GB50367-2013）表4.5.3中A级胶的要求；裂缝处理采用的裂缝修补结构胶，其安全性能指标应满足《混凝土结构加固设计规范》（GB50367-2013）表4.5.4的要求。所用的浸渍、粘结用胶粘剂和裂缝修补胶应具有合格的检测报告。只有满足上述规范条文的材料，才能确保其长期使用的耐久性满足要求。所有的裂缝处理及粘贴碳纤维布的过程，均应严格按照施工流程，由有资质和有经验的专业施工队伍进行施工，确保施工质量。
5.2 预应力高强钢丝绳-聚合物砂浆面层的质量控制
预应力高强钢丝绳-聚合物砂浆面层补强处理的梁，其采用的预应力钢丝绳和聚合物砂浆应满足《预应力高强钢丝绳加固混凝土结构技术规程》（JGJ/T 325-2014）中表3.2.1的镀锌钢丝绳和表3.3.1中Ⅰ级砂浆要求。施工时在锚板定位处要先将梁底混凝土保护层凿除，根据梁底主筋的分布可以适当微调锚板打孔和螺栓植入位置，先定螺栓植入位置后打锚板孔位；如确实无法螺栓植入时，可以将锚板改为U型，部分螺栓从梁侧面锚入。钢丝绳张拉应采用转向装置进行转向张拉施工。
六、小结
现在的住宅小区地下室均为超长结构，这对施工技术和管理提出了更高的要求，实际施工时如何避免和控制地下室顶板梁出现上诉工程中的裂缝问题，具体概括如下几点，以供参考：
1、严格按照设计图纸要求设置后浇带，后浇带的封闭浇筑时间按温度后浇带和沉降后浇带区分对待，封闭条件应由设计人员确认后方可进行。
2、后浇带两侧支撑系统应单独设置，并有足够的强度和刚度。
3、地下室顶板混凝土浇筑后应充分养护，强度不足时不得提前拆除模板和支撑。
4、地下室顶板放置建筑材料或设备时，必须过设计人员确认，防止堆载过大而产生受力裂缝。
5、地下室顶板后浇带封闭后应及时进行防水和覆土等后续施工，避免地下室结构长期暴露，温度变化过大产生温度应力而开裂。
参考文献
[1]中国建设部.混凝土结构设计规范GB50010-2010[S].北京:中国建筑工业出版社,2012.
[2]中国建设部.混凝土结构加固设计规范GB50367-2013 [S].北京:中国建筑工业出版社,2013.
[3]中国建设部.预应力高强钢丝绳加固混凝土结构技术规程JGJ/T 325-2014 [S].北京:中国建筑工业出版社,2014.
论文作者:祝万里
论文发表刊物:《基层建设》2017年5期
论文发表时间:2017/6/27
标签：裂缝论文; 地下室论文; 顶板论文; 钢丝绳论文; 碳纤维论文; 预应力论文; 顶梁论文; 《基层建设》2017年5期论文;