地下室超长混凝土结构裂缝的控制技术
随着建筑行业的高质量发展，当前裂缝控制综合施工技术也得到快速发展。本文的创新之处在于结合具体工程案例，总结和拓展地下室超长混凝土结构的常见裂缝，并提出具有针对性的裂缝控制措施，可达到超长混凝土结构裂缝控制的施工效果。
一、工程概述
本项目包含1栋一类高层住宅、4栋一类高层办公建筑以及3栋多层办公建筑及配套。本项目总建筑面积122201.55m2，其中地上建筑面积79880.85m2，地下建筑面积42320.70m2。1#楼为高层住宅建筑，2#、3#、5#、6#楼为高层办公建筑，7#、8#、9#楼为多层办公建筑。整个小区主楼下建设集中大底盘地下室，使用功能为机动车、非机动车停车库、设备机房。
二、工程施工特点、难点
施工总工期为648d，地下总建筑面积42320.70m2，为地下一层结构，东西向跨度约220m，南北向跨度约230m，根据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)中的有关规定可知，该工程属于典型的超长结构。地下室单层面积大，施工分区多，对劳动力、施工机械和施工材料的组织具有一定的难度，对施工进度的保证和工程节点的按时完成具有严峻的挑战。其次，如何有效防控混凝土裂缝是本工程的施工重点。在施工前要做好超长地下室的各个专项施工方案(特别是混凝土的配合比方案、混凝土浇筑温控方案、养护方案专项设计)尤为重要;超长结构混凝土的施工、温控及养护要求也较高，处理不当极其容易出现裂缝。
三、地下室超长混凝土结构裂缝控制原则与措施
关于超长混凝土结构的裂缝控制措施，主要遵循“抗”“放”“防”的原则进行，且都逐渐应用于实际工程中，取得良好的效果。
“抗”的原则主要加强材料本身，加强材料的抗拉强度而达到抑制裂缝的产生和发展;主要措施有优化配合比、外加膨胀剂、增加构造钢筋、掺入纤维材料等。“放”的原则是让结构可自由变形、应力可自由释放使得应力可控，减少裂缝的产生;主要措施有设置滑动支座、跳仓法施工、留设后浇带等。“防”的原则主要基于设计角度，通过优化结构设计方案达到平衡内力分布、减少内力产生;主要措施有对结构施加预应力、控制梁柱线刚度比值等。“抗”“放”“防”三种控制原则不是互相独立的，根据工程特点和项目实际情况有机结合，以达到良好的控制效果和经济效果。
四、地下室超长混凝土结构裂缝控制综合施工技术应用要点
（一）设计加强采取提高配筋方法
一是在设计配筋方面，同等截面配筋率相同的情况下，采用小直径钢筋和缩小钢筋间距的方法对控制裂缝有良好的效果，在满足施工间距和便利的前提下，尽量用小直径钢筋进行设计配筋。本工程底板顶板钢筋主要采用直径10～16mm的钢筋进行配筋，局部再进行加强。二是设计人员根据结构温度应力的分析结果，考虑温度效应进行概念设计，配筋率进行适当提高，以削弱和抵抗温度应力产生的影响。本项目根据计算结果，应力较大区域主要集中在高层区域，则应对此进行配筋加强，即在主楼范围向外延伸一跨设置配筋加强区域，通过对重点部位适当提高配筋率，采用“抗”的原则以达到抗裂要求。
（二）优化原材料配合比
混凝土收缩是地下室超长混凝土结构出现裂缝的重要原因之一，而原材料的质量性能以及配合比，直接关系到混凝土的力学性能，为控制混凝土收缩对超长结构的影响，需要对混凝土原材料的配合比展开优化设计，加强对材料的收缩控制，提高其抗裂性能，实现对混凝土结构裂缝的高质量控制。在选用混凝土原材料的过程中，需要注意以下事项。
1、使用水化热、干缩小的水泥，如非早强型硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥等。为确保水泥材料的性能能够符合工程的设计规范，要进行水热化测定，结合测定结果，优先使用C3A、S3O成分低的水泥。
2、石子的孔隙率不得过高，级配为连续II粒级，含泥量<1%、针片状含量<10%。
3、在选用掺加剂的过程中，高效减水剂的减水率应≥20%，通过减水性能强的掺加剂，最大程度上减少水泥的用量，将水灰比控制在0.45。
4、选用坚固性强的粗砂，并且砂的含泥量不得>2%，细度模式应≥2.6，其中的有害物质要符合相关规范要求。
5、要将混凝土的坍落度的控制在合理范围内，通常情况下在9～300px内，严禁使用坍落度>450px的混凝土。科学选用原材料后，还要根据混凝土的等级，设计原材料的配合比。
在制备混凝土原材料的过程中，要做好质量核验以及配合比试验，确保原材料的各项参数以及配合比，符合规定要求，从根源上减少超长混凝土结构的收缩裂缝。
（三）科学设置后浇带与加强带
科学合理地设置后浇带与加强带，尽可能地减少建筑长度，是控制温度应力的重要举措。针对这种情况，需要综合考虑内外部等多种因素，规范布置后浇带，并结合工程的实际情况，在有需要的情况下利用膨胀加强带，取代施工后浇带。本项目设计初始只在4个主楼区域设置2000mm膨胀加强带，其余设800mm后浇带，共分为22个施工段。经过反复论证研究，在非主楼区域膨胀带和后浇带间隔布置的原则，在原设计的基础上部分后浇带修改为膨胀加强带，修改后共分为14个施工段，极大减少了后浇带的数量。
基于本工程的现实需求，后浇带与膨胀带大致间隔排布，间距40m左右，为增强混凝土结构的稳定性和完整性，主楼区域不适合设置后浇带而设膨胀带，主楼外围设置后浇带。根据混凝土收缩当量温差计算，地下室最终计算温差，因本工程地下室体量较大，故后浇带封闭时间要求不少于90d(常规60d)。
膨胀加强带设置宽度为2000mm，采用高一等级的膨胀混凝土，外加剂采用氯酸钙膨胀剂(HEA)掺量未胶凝材料重量的10%～12%;梁、板、墙钢筋不断，带两侧采用孔径为5mm×5mm的钢丝网，与梁板钢筋绑扎牢固，防止两侧混凝土流入加强带内;浇筑顺序以膨胀带为中心，从两侧逐步向膨胀带方向浇筑，最后浇筑带内混凝土。
为避免各个后浇带之间出现裂缝，还要增设水平构造钢筋，通常增加10%～15%即可。在增配构造钢筋的过程中，需要注意以下内容：一是要将超长方向梁两端腰筋之间的距离控制在150mm以内。二是梁宽×腹板高度得出的数值要大于腰筋面积。三是墙体水平钢筋之间的距离要≤150mm。四是在墙与墙、墙与柱的连接处要设置水平钢筋，此处附加钢筋的直径要控制在10mm以内。
（四）跳仓法施工
跳仓法是充分利用混凝土在5～10d期间性能尚未稳定和没有彻底凝固前容易将应力释放的特性。根据“放”的原则，结合后浇带与加强带位置，通过施工段内局部设置跳仓缝的方案，跳仓分仓施工，先施工仓和后续仓位施工至少间隔不小于7d，更加充分释放结构应力。跳仓施工缝采用快易收口网，埋设温度加强筋与止水钢板。
（五）加强混凝土保温隔热
有效控制混凝土内外温差对于超长混凝土结构的裂缝控制而言，起着至关重要的作用。为更加快速全面地掌握混凝土内部温度的实际情况，以便于灵活调节温度，要有序开展混凝土的测温工作。本工程共有14个施工分区，每个施工分区设置6～8个测温点，常规情况下，测温点要在筏板顶面下以及地面上的50mm处，要均匀地设置在混凝土上、中以及底部。并且混凝土的竖向与测温点之间的距离要控制在600mm以内。根据温度监测数据，制定混凝土保温隔热措施，能够强化保温效果，减少混凝土内外温差，控制温度应力引发的结构裂缝。
在地下室超长混凝土结构中，太阳辐射以及空气的温度、湿度等，均会影响到施工现场的环境温度，从而引发温度应力，一旦温度应力超出混凝土结构可承受范围内，结构内部就会产生裂缝，严重的情况下，还会导致混凝土体积的形变，影响到结构的稳定性。因此要加强对混凝土结构表面的保温隔热，可在表面铺设隔热材料，尽可能减少外部温度环境变化对超长混凝土结构的影响。
（六）合理运用施工技术
施工操作是否规范科学，直接影响到混凝土结构裂缝的控制效果。因此工程项目的施工单位，要加强对施工技术的质量控制，建立健全监督管理机制，确保在实际施工过程中，施工人员能够规范操作施工工艺，避免因人为失误，造成超长混凝土结构裂缝。
1、严格控制混凝土的浇筑温度，在制备混凝土的过程中，要使用冷水，确保混凝土的入模温度控制在21℃以下。
2、在开展模板的浇筑作业时，要提前做好准备工作，如洒水保湿等，同时采取分层浇筑的形式。在振捣施工中，采用插入式振动棒+平板振动器两种设备，插入式振动棒应遵循快插慢拔原则且时间在10～30s，平板振动器每处持续使用25～40s，以表面出现均匀浆液为准。另外要控制好频率和次数，避免出现缺振、漏振的情况，确保振捣密实，严禁出现冷缝的情况。
3、将模板的拆除时间控制在合理范围内。在拆除过程中，要协调好内模与外模的拆除流程，严禁出现拆外不拆内的情况，避免结构出现不一致变形的情况。
4、在地下室工程施工完成和投入运行的过程中，混凝土结构不可避免地会出现裂缝，针对细小和轻微的裂缝，要及时进行修复。以表面裂缝和贯穿性裂缝为例，在修复表面裂缝的过程中，使用环氧封闭结构表面，能够起到良好的修复效果。贯穿性裂缝的危害程度较大，会影响到混凝土结构防水防渗性能以及承载力等，为保证超长混凝土结构的完整性和防渗性，要结合裂缝的具体情况，科学应用灌浆修复技术。
（七）强化混凝土养护效果
完成混凝土浇筑作业后，在未来一段时间内可能会产生塑性裂缝，这种裂缝具有无法修复的特征，会降低混凝土结构的整体强度，为有效预防塑性裂缝，要做好混凝土结构的养护工作。在冬季养护混凝土时，要落实好保温措施，如覆盖塑料薄膜等;在夏季养护混凝土时，一方面要定期洒水，使其表面湿润不间断至少14d，抗渗部位不少于28d，避免混凝土结构开裂;另一方面要做好防晒措施，防止太阳直接照射到混凝土结构。除此之外，混凝土结构成型后要及时回填，加强成品保护，不宜过早施加荷载，严禁大型设备及车辆碾压刚成型的结构。
五、结论
本文综合分析了地下室超长混凝土结构裂缝控制综合施工技术的应用方法，获得了以下施工经验。
1、经实践证明，科学设置后浇带与膨胀带、优化材料配合比、设计控制、跳仓法施工、加强保温保湿和养护等切实有效的综合措施进行裂缝控制，和同类项目相比，本项目基本未出现长度较长的裂缝和贯穿性裂缝，裂缝出现频率从常规的14%降低到6%。
2、在建筑行业未来发展过程中，要利用先进的技术手段，对地下室混凝土结构控制技术进行改良和升级，为建筑企业获取更多综合效益，建筑行业的可持续发展。
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