天津某体育场超长地下剪力墙裂缝控制技术

天津***体育场超长地下剪力墙裂缝控制技术摘要：按照图纸设计要求及施工规范要求，进行裂缝分析，从选择材料，确定施工方案到完善操作工艺几方面入手，成功的完成了天津***体育场超长环形地下剪力墙的施工，解决了钢筋混凝土结构易开裂问题，质量达到设计要求。关键词：补偿收缩混凝土、膨胀剂、加强带、钢筋混凝土结构裂缝***体育场工程系2008年北京奥运会配套工程，是天津市***工程的NO.1。该工程坐落于***，建筑面积158000M2。本工程地下管廊呈不规则椭圆形，周长（外环）900米，地下一层，筏片式基础，剪力墙厚350mm,混凝土强度等级为C50S6抗渗补偿性混凝土。设计剪力墙为8条后浇带分成8个区段。剪力墙该工程在地下管廊施工阶段，有效的控制长900米的封闭环形剪力墙无裂缝产生，是满足结构自防水性能和确保工程质量目标“鲁班奖”实现的基础。裂缝起因分析：在钢筋砼结构中，砼开裂一直是难以克服的顽疾。根据工程实践和专家分析，砼工程产生的裂缝主要由于两种原因——荷载和变形，荷载裂缝占20%，变形裂缝占80%。由此可见砼开裂主要是在施工环节造成的变形裂缝。1.钢筋砼结构裂缝起因分析1.1抗裂能力设计不足地下室底板主要设计要求于垫层约束，由于其约束力较小，砼中产生的收缩变形较小，而位于地板上的地下剪力墙，受到底板强有力的约束，墙板砼产生的限制收缩要大得多，因而地下室墙的配筋中要有适量的用于抗裂的水平构造筋，以提高地下室外墙钢筋砼的变形能力，但实际工程中地下室外墙的水平配筋总体上偏低。当柱子，剪力墙连在一起时，由于柱子的截面和配筋率都比墙体大得多。当砼产生收缩时两者产生的收缩变形相差较大，易在墙柱相连部位出现过大的应力集中而导致砼开裂。1.2材料选择及混凝土配合比设计不当砂、石含泥量过高，导致砼强度下降干缩量大。膨胀剂在砼中掺量不够，有些产品质量不过关以次充好。使用的膨胀剂与配合比中其它外加剂或掺和料，不相匹配造成砼密实度下降早期收缩变形较大，导致产生塑性收缩裂缝。砼砂率偏高，砼的干燥收缩也随之增大。砼中水泥量过大，砼中产生较大水化热，引起温差收缩裂缝。1.3砼生产及施工方法不当。使用旧的木胶模板，浇砼前不刷脱膜剂或充分湿润，浇筑后的砼表层因模板吸水而缺少水分，从而导致表面塑性裂缝的出现。若拆模后养护不足会因降温干燥而进一步开裂。砼入模塌落度过大，引起砼离析而造成墙体砼的匀质性变差，往往造成砼硬化时收缩应力不均而产生裂缝。局部振捣过振，使该处砂浆聚集造成人为的结构薄弱环节，而导致部位开裂。拆模后养护不及时不彻底，剪力墙砼产生较多的温差干缩开裂。地下室回填土拖延时间长，当温度骤降时引起较大温差应力而开裂其它配合工序原因造成的砼开裂，如：模板支撑不牢、稳定性差或发生不均匀沉降；钢筋保护层厚度不够；均会造成钢筋砼结构开裂。后浇带设置不当，新老混凝土易形成冷缝，而且影响混凝土的抗渗性能。裂缝预控措施：根据钢筋砼结构裂缝起因，分别制定相应的预控措施，从各个环节减少和避免裂缝的产生。2.1积极与设计联系，解决技术问题。通过图纸会审我们发现地下剪力墙有与框架柱连在一起的情况，而且柱子截面和配筋率都比墙体大得多，为避免应力集中造成裂缝在此处增加水平构造筋φ8@200,长1000mm，200mm在柱内，800mm伸入剪力墙内。剪力墙预埋管件，预留洞口四周严格按照图纸设计增设附加筋，并与水平筋点焊。本工程墙体水平构造筋配筋率较大，基本能满足抗裂要求，只是在施工中严格监督检查力度，不得将“s”筋随意漏偷，并将弯钩钩在最外排钢筋外侧绑扎牢固。按通常做法，施工单位一般从工程进度和经济因素考虑，把剪力墙同顶板一次浇筑。但这种方法使剪力墙较早受到顶板约束，不利于墙板裂缝的控制。通过同设计沟通、探讨，本工程决定采用两次浇捣方法，水平施工缝设在最大零层梁下10cm处，不设止水带，剪力墙浇筑后再进行零层梁、板的施工，这样剪力墙砼早期收缩已完成一部分，并已有50~55%的强度，基本能抵抗各种约束荷载。2.2全面选择，严把材料质量关。本工程按设计要求选择补偿收缩砼，是一种新型砼，可以减少裂缝的产生。补偿收缩砼在养护期间，可产生（2-4）×10-4限制膨胀率ε2，在空气中它会产生收缩根据砼膨胀的大小，最终变形值±1×10-4。普通防水砼不具有膨胀性能，在空气中产生的总收缩Sm一般为（4-6）×10-4，而砼的极限拉伸值为εp为（1-2）×10-4，当Sm＞εp时砼结构就会开裂。而补偿收缩砼的抗裂条件是：ε2－Sm≤εp。对于补偿收缩砼来说，则内外规定其标准应力值为：δc=0.2~0.7Mpa。以限制膨胀来补偿砼的限制收缩，抵消钢筋砼结构在收缩过程中产生的全部或大部分的拉应力，从而使结构不裂或把裂缝控制在无害裂缝范围内，这就是补偿收缩砼的抗裂原理。补偿收缩砼的质量影响钢筋砼结构开裂的重要因素，因此，我们从材料采购、配合比设计到预拌施工全过程进行质量控制。派专门的技术人员考察供应商技术质量水平，做到货比三家，从正规渠道正规厂家购买货真价实的膨胀剂及其它外加剂，避免以次充好影响砼的质量。对搅拌公司现场砂、石料定期抽样,检查拌和物的含泥量、含水率等指标，不符合要求的材料不准使用。砼配合比设计前，先进行试配，对膨胀剂的用量。外加剂及其它掺合料的选择及有无匹配冲突进行确定，验算，是配合比设计能达到补偿收缩砼的技术性能指标。搅拌站施工时，严格按照配合比施工，设置精确的计量仪器并请专人负责水泥掺合料用水量膨胀剂及其它外加剂的称量，保证误差在±1%以内，石子不超过±2%以确保砼的质量。严格按照设计方案施工。投料顺序为：砂、石、水泥、膨胀剂、掺合料、水，搅拌时间应比普通砼延长30~60S。尽量降低砼的砂率，减少水泥用量，使用早期水化热较低的硅酸盐水泥减少砼开裂的可能性。严格控制拌合砼的塌落度和限制膨胀率，验测符合规定要求方可出厂，尽量缩短运输时间，降低砼的出机温度。按照国家有关规定留取砼试块。2.3精心施工，争创精品工程。由于地下剪力墙工程是关系到地下防水的关键工程，项目部组织各级管理人员共同研究施工方法，从施工各个环节保证补偿收缩混凝土自身限制膨胀作用的发挥，减少收缩裂缝的产生。支模时选用新的或周转次数较少、表面平滑的竹胶模板，支模前刷涂脱模剂。合模加固前注意把钢筋保持在正确位置，以确保钢筋的约束作用，检查水平构造筋是否绑扎牢固到位，洞口附加筋及墙、柱连接处加筋是否按要求设置。混凝土浇筑前，对以下几个要点进行检查：模板截面尺寸、轴线位置、垂直度、平整度是否符合设计和规范要求；模板的穿墙螺杆是否按施工方案执行，能否达到强度要求，双螺母是否配齐，螺母是否松动；模板拼缝是否严密、无错台，有无漏浆可能；模板支撑系统是否有足够的刚度和稳定性；模板内是否有杂物、穿墙铁丝，水平施工缝内是否有残渣、木屑、海绵条等杂物；模板和老混凝土是否充分湿润；上口甩筋位置是否准确等。将存在问题解决后才能浇筑剪力墙混凝土。严格控制到场砼坍落度，在满足泵送的条件下，将坍落度控制在140±10mm，不得随意掺水稀释，防止混凝土离析造成墙体砼匀质性降低引起的裂缝。混凝土浇筑过程中，合理布料合理振捣。浇筑前合理按排泵车、泵管位置，施工时应分散布料，按计划从一侧或两端浇筑砼，采用梅花式振捣方法，振捣棒插入点距500mm左右，振捣时间不易超过15s，并以观察到粗骨料在砼各层面上均匀分布为准。分层布料时以阶梯式前进，为使上下层砼不产生冷逢，振捣上层时应插入下层砼中50mm。干缩湿涨是砼的物理特性，砼表面收缩变形裂缝的产生就是因为表面失水过快造成的这一点已在****教授的砼平板实验中得到证实，所以适时保湿养护是防止砼塑性变形的根本措施，本工程施工时正值干燥大风天气，补偿收缩砼早期急需水分完成限制膨胀，所以在砼初凝后即开始保湿养护，持续48h。砼浇筑完成两天后，再松开外侧模板从顶端及外侧浇水养护，这样利用模板对砼的摩阻力，抵消砼的收缩应力，已达到减少和控制地下室墙体竖向裂缝的目的。另外，模板较长时间处于“夹紧”状态，使砼中水分不易散发出去。有利于水泥充分水化，对提高砼强度减少裂缝出现大为有利。拆模后，防水卷材施工前，应继续淋水养护，以不露白为宜。做完防水施工后及时回填土，使剪力墙外围保持湿润氛围，有利于强度增长和补偿膨胀。2.4改进后浇带的做法根据“抗放兼备，以抗为主”的设计原则；用“膨胀加强带”取代“后浇带”。由于本工程结构超长，结合商品砼供应能力及每班施工能力，根据图纸设计意图，将环形管廊用后浇带分成8个区段。这样每个区段长度仍在80-130m之间，若采用普通防水砼仍需设置后浇带，（规范要求30-40m间距设一条），但采用补偿收缩砼则可以用膨胀加强带取代后浇带，实现区段内无缝施工。应力集中处砼膨胀加强带带宽2m，带的两侧布置ф5mm密孔钢丝网，将带内砼同带外砼分隔开，钢丝网垂直分布于内外层钢筋之间，两端分别绑扎在内外层钢筋上，砼膨胀加强带内增设10％水平温度钢筋，并均匀布置在内外层钢筋上。水平温度筋垂直于膨胀加强带长度方向进行分布，两端各伸出膨胀加强带2m，并固定在内外层钢筋上。膨胀加强带外采用限制膨胀率0.02％～0.03％补偿收缩砼（膨胀剂掺量10％～12％），带内采用限制膨胀率0.035％～0.04％补偿收缩砼（膨胀剂掺量14％～15％），并将设计强度提高5MP，保证砼不产生裂缝，并做到无缝施工。工程实践通过深化施工设计和规范要求，有针对性的采用抗裂措施，严格控制施工工艺，运用砼膨胀加强带的设置，在实现了****中心体育场超长地下剪力墙有缝设计无缝施工的前提下，有效控