摘要:本文针对地下室出现裂缝的情况,分析其产生的原因,提出了地下室裂缝控制的监理方法、要点和有效措施。
关键词:地下室;裂缝;原因;监理;控制
随着城市的迅速发展,地下室工程的建设与日俱增,由于钢筋砼结构是现代建筑结构的主流,采用钢筋砼技术浇筑的地下室结构,使得房屋建筑的整体性、耐久性、适用性及结构安全性均有很大的保证,但是因为各种原因,也伴随产生了一些地下室裂缝的情况,其中大部分裂缝导致渗漏,影响人们的使用,有的裂缝还危及结构的安全,给社会和人民生活造成严重影响和巨大的经济损失。所以,地下室裂缝控制是高层建筑工程监理质量控制的重点之一。
通过多年来工程监理的实践,笔者对地下室裂缝的监理控制有一定的认识。只要我们抓住关键和重点,抓好预控和落实,并与设计、施工等方相互配合好,那么是能够搞好地下室裂缝的质量控制,将裂缝控制在对结构无害的状态,防止地下室渗漏现象的产生,向人民交上建筑工程质量合格的答卷。
1. 地下室裂缝情况的一般特征
1) 裂缝大多出现在外墙及顶板(楼板)上,而梁、柱、内剪力墙上裂缝较少;
2) 底板出现裂缝概率较低,但后浇带两侧常出现裂缝;
3) 所有裂缝的方向基本与外墙长边方向垂直,墙端或电梯井筒旁有斜裂缝;
4) 外墙裂缝的位置大部分在梁与外墙板的搁置点上;
5) 裂缝宽度一般0.2~0.5mm,少数达1mm左右,两端偏窄,中间偏宽,呈线条枣核型;
6) 裂缝出现时间在浇灌砼后的20天至30天,之后裂缝的数量和长度随时间的推移而增多,延伸、发展至稳定约6月余;
7) 夏季施工的裂缝多于秋冬季施工的;
8) 潮湿养护较差、保温效果不良的裂缝出现较早、较多。
2. 地下室裂缝产生的原因
2.1 荷载作用引起的裂缝
2.1.1 荷载作用产生的直接应力引起裂缝的原因
2.1.1.1 设计阶段
1) 结构计算时不计算或部分漏算,或少算荷载;
2) 计算模型不合理,或结构受力假设与实际受力不符;
3) 结构设计时未考虑施工的可能性;
4) 设计截面不足,结构刚度不够;
5) 内力与配筋计算错误,或钢筋设置偏少;
6) 结构构造处理不当。
2.1.1.2 施工阶段
1) 不按设计图纸施工,擅自更改结构施工顺序,改变结构受力模式;
2) 不加限制地堆放施工材料和机具等;
3) 提前拆模或拆除支撑。
2.1.2 荷载作用产生的次应力引起裂缝的原因
1)在设计外荷载作用下,由于结构物的实际工作状态同常规计算有出入或计算不考虑,从而在某些部位产生次应力引起结构开裂;
2)结构中经常需要凿槽、开洞、设置牛腿等,在常规计算中难以用准确的图式进行模拟计算,一般根据经验设置受力钢筋。受力构件挖孔后,力流将产生绕射现象,在孔洞附近密集,产生巨大的应力集中,若处理不当,在这些的转角处、构件形状突变处及受力钢筋截断处容易出现裂缝。
2.2 温度应力引起的裂缝
1)砼拌和物内的水泥在水化时,要产生大量的水化热,由于砼导热系数较低,表面热量散发快而内部热量不易散发,使得砼内外产生温差,当温差超过一定的限度,砼内部的热涨应力大于砼的拉应力时,砼便会产生温度应力裂缝;
2)砼具有热胀冷缩性质,当外部环境或结构内部温度发生变化,砼将发生变形,若变形遭到约束,则在砼结构(构件)内将产生应力,当应力超过砼的抗拉强度时砼结构(构件)即产生温度应力裂缝。
2.3 砼收缩产生的裂缝
1)砼塑性收缩
发生在施工过程中,砼浇筑后4~5小时,此时水泥水化反应激烈,分子链逐渐形成,出现泌水和水分急剧蒸发,砼失水收缩,同时骨料因自重下沉,因此时砼尚未硬化,称为塑性收缩。塑性收缩所产生量级很大,可达1%左右。在骨料下沉过程中若受到钢筋阻挡,便形成沿钢筋方向的裂缝;
2)砼缩水收缩(干缩)
砼结硬以后,随着表层水分逐步蒸发,湿度逐步降低,砼体积减小,称为缩水收缩(干缩)。因砼表面水分损失快,内部损失慢,因此产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩,表面收缩变形受到内部砼的约束,致使表面砼承受拉力,当表面砼承受的拉力超过其抗拉强度时,便产生收缩裂缝。砼硬化后收缩主要就是缩水收缩。
2.4 地基础变形引起的裂缝
由于基础竖向不均匀沉降或水平方向位移,使结构中产生附加应力,超出砼结构的抗拉能力,导致结构开裂。基础不均匀沉降的主要原因:
1)地质勘察精度不够,试验资料不准。勘察时钻孔间距太远,勘察报告不能充分反映实际地质情况,而在没有充分掌握地质的情况下就设计、施工;
2)地基地质差异太大,地基土由于不同压缩性引起不均匀沉降;
3)结构荷载差异太大。在地质情况比较一致的条件下,各部分基础荷载差异太大时,有可能引起不均匀沉降;
4)结构基础类型差别大。在同一建筑中,混合使用不同基础如扩大基础和桩基础,或同时采用桩基但桩径或桩长差别很大,或同时采用扩大基础但基底标高差异较大时,也可能引起地基不均匀沉降;
5)基础置于滑坡体、溶洞或活动断层等不良地质上。
2.5砼材料质量引起的裂缝
配置砼所用的材料质量不合格,将可导致结构出现裂缝。
2.5.1 水泥
1) 水泥安定性不合格,水泥中游离的氧化钙含量超标。氧化钙在凝结过程中水化很慢,在水泥石凝结后仍然继续起水化作用,可破坏已硬化的水泥石,使砼抗拉强度下降;
2) 水泥出厂时强度不足,水泥受潮或过期,可能使砼强度不足,从而导致砼开裂。
2.5.2 砂、石骨料
砂石粒径、级配、杂质含量。砂石粒径太小、级配不良,空隙率大,将导致水泥和拌和水用量加大,影响砼的强度,使砼收缩加大。砂石中含泥量高,不仅将造成水泥和拌和水用量加大,而且还降低砼强度和抗冻性、抗渗性。砂石中有机质和轻物质多,将延缓水泥的硬化过程,降低砼强度,特别是早期强度。
2.5.3 拌和水及外加剂
1) 拌和水或外加剂中氯化物等杂质含量较高时对钢筋锈蚀有较大影响,钢筋锈蚀体积膨胀,导致砼开裂;
2) 采用海水或含碱泉水拌制砼,或采用含碱的外加剂,可能对碱骨料反应有影响。
2.6 施工质量引起的裂缝
1)砼保护层过厚,或乱踩已绑扎的上层钢筋,使承受弯矩的受力筋保护层加厚,导致构件的有效高度减小,形成与受力钢筋垂直方向的裂缝;
2)砼振捣不密实、不均匀、出现蜂窝、麻面、空洞,导致钢筋锈蚀或成为其它应力裂缝的起源点;
3)砼浇筑过快,砼流动性较低,在硬化前因砼沉实不足,硬化后沉实过大,容易在浇筑数小时后发生裂缝,即塑性收缩裂缝;
4)砼浇筑搅拌、运输时间过长,使水分蒸发过多,引起砼塌落度过低,使得在砼体积上出现不规则的收缩裂缝;
5)砼初期养护时急剧干燥,使得砼与大气接触的表面上出现不规则的收缩裂缝;
6)用泵送砼施工时,为保证砼的流动性,增加水和水泥用量,或因其它原因加大了水灰比,导致砼凝结硬化时收缩量增加,使得砼体积上出现了不规则裂缝;
7)砼分层或分段浇筑及后浇带浇筑时,接头部位处理不好,易在新旧砼和施工缝之间出现裂缝。如砼分层浇筑时,后浇砼因停电、下雨等原因未能在前浇砼初凝前浇筑,引起层面之间的水平裂缝;采用分段现浇及后浇带浇筑时,先浇砼接触面未凿毛、清洗不好,新旧砼之间的粘结力小,或后浇砼养护不到位,导致砼收缩而引起裂缝;
8)砼早期受冻,使构件表面出现裂纹,或局部剥落,或脱模后出现空鼓现象;
9)施工时模板刚度不足,在浇筑砼时,由于侧向压力的作用使得模板变形,产生与模板变形一致的裂缝;
10)施工时拆模过早,砼强度不足,使得构件在自重或施工荷载作用下产生裂缝。
3. 地下室裂缝控制的质量监理要点及方法
3.1 地下室裂缝控制的质量监理目标
裂缝是固体材料中的某种不连续现象,亦是砼的物理属性使然,砼有裂缝是绝对的,无裂缝是相对的,工程上要完全控制砼内不出现裂缝几乎是不可能的,也没有必要。我们所要控制的是影响地下室结构承载力和使用条件(防渗漏)的有害裂缝,防止有害裂缝在砼中的发生,或者发生了即将它治理好,确保地下室结构安全和满足使用功能,并达到设计要求的防水、抗渗标准。这就是我们地下室裂缝控制的质量监理目标。
3.2 地下室裂缝控制的质量标准
3.2.1 质量优良的标准
1) 地下室结构控制最大裂缝宽度小于或等于0.1mm的裂缝并无渗漏者;
2) 有超过0.1mm裂缝并引起渗漏者,裂缝率≤0.3(约30m一条),但经处理后能保证无渗漏,达到设计防水标准者;
3) 虽然出现一些裂缝,其宽度超过0.1mm,小于0.5mm,但由于采取了其它措施,没有产生渗漏,并对裂缝进行表面封闭,防止钢筋锈蚀,能保证结构正常使用要求者。
以上三条,只要满足其中一条均可视为地下室裂缝控制质量优良。
3.2.2 质量合格的标准
地下室结构裂缝较多,有渗漏的裂缝率超过0.3,并有超过规范允许宽度的裂缝,但经过处理能满足防水要求,不影响结构正常使用者。
3.3 地下室裂缝控制的质量监理方针
地下室裂缝控制的质量监理应以预防为主,防治结合。在质量监理的全过程中监理工程师要高度重视事前控制,大力加强事中控制,切实搞好事后控制。
3.4 地下室裂缝控制的监理措施
3.4.1 事前控制
3.4.1.1 认真审查设计图纸
1) 平面和立面设计是否合理,应避免截面的突变,从而减小约束应力;
2) 分布钢筋的布置是否合理,尽量采用小直径(8~14mm)、密间距(100mm至150mm),全截面的配筋率不小于0.3%;变截面处是否加强配置分布筋;
3) 避免采用高强砼,尽可能选用中低强度砼(C25~C35),采用60天或90天强度;
4) 采用设置滑动层来减小基础的约束;
5) 伸缩缝、沉降缝、抗震缝、后浇带等的设置是否合理,是否避开配电间、控制机房等预埋管线复杂的房间;
6) 后浇带截面的设计是否有利于防水和考虑施工情况,后浇带截面设计宜采用超前止水技术;
7) 地下室防水抗渗的设计和构造是否符合国家规范规程的要求。
3.4.1.2 严格审查地下室砼施工组织设计(方案)
1) 审查施工组织设计(方案)的合理性、适应性,施工组织设计(方案)应满足国家规范规程、施工图的要求和质量标准,并与工程实际相符合;
2) 审查施工组织设计(方案)有无制定专项的有害裂缝控制标准和措施,对施工方案确定采取的施工工艺、方法、手段可能导致出现有害裂缝因素的,有无提出切实可行的预控对策及处理方法;
3) 审查施工单位质量保证体系和安全生产保证体系是否健全和可靠,审查其质量和安全生产保证措施是否有针对性和可行性,审核是否制定停料、停电、停水等故障的应急措施。
3.4.1.3审查商品砼供应商的资质,核实商品砼供应商的质量信誉度、生产设备、生产规模、供给能力及实验室配置等。
3.4.1.4审查砼的配合比,尽可能采用中低水化热的水泥(如矿渣硅酸盐水泥),降低水灰比(满足泵送条件下尽量取小值,水灰比一般应小于0.55),严格控制砂、石骨料含泥量不大于1.5%等。
3.4.2 事中控制
3.4.2.1 隐蔽验收及浇筑准备的监控
1) 检查浇筑构件尺寸、标高、厚度,核实钢筋的型号、规格、数量及间距等是否与设计图纸相符;
2) 钢筋的绑扎与安装应按设计规定留保护层,迎水面钢筋保护层厚度不应小于50mm,保护层垫块要用防水砂浆制作;
3) 钢筋及铁丝均不得接触模板,底板钢筋采用铁马凳要有止水措施;
4) 模板要确保尺寸准确、组合坚固、平整干净、拼缝严密,以确保不涨模、不漏浆、不变形,模板的内顶撑要有防水措施;
5) 地下室外墙板支模用的穿墙螺栓应焊止水片,外侧模上衬垫厚度20mm以上的木块,拆模后凿除木垫块,割掉螺栓用防水砂浆封口;
6) 板内水电管线应尽量避免紧密平行排列,交叉布线处采用线盒,严禁线管交叉叠放;在较粗的线管或多根线管的集散处等增加抗裂钢筋网片;
7) 检查浇筑点、面是否搭设好供作业人员之用的作业马道、跳板、路架及活动操作平台,防止作业时踩踏模板与钢筋;
8) 严格按照设计图纸检查后浇带处的钢筋安装、截面形式及构造措施等;在封闭后浇带之前,检查后浇带内是否将杂物清理干净,是否做好钢筋的除锈、两侧砼凿毛及涂刷界面剂等。
3.4.2.2 进场商品砼报验检查的监控
1) 仔细查验商品砼的合格证明、砼配比料单复件、砼强度检验报告等,重点核实水泥的品种、骨料、掺合料、拌和水、外加剂等及用量,查验随车票单;
2) 在现场复检商品砼的坍落度,并督促和见证施工方留置取样试块。
3.4.2.3 砼浇筑过程的旁站监控
1) 监督施工方砼浇筑作业按施工规范及批准的施工方案实施,尤其是对关键环节、关键部位、关键点进行监控,并拍照留存;
2) 督促施工方控制每罐砼进场及浇筑时间,控制每罐砼的塌落度,严禁在砼中加水;
3) 督促施工方质量、安全管理人员跟班工作,发现钢筋移位、下塌、模板移动、支撑失稳等现象,立即派人整改和纠正,确保砼浇筑质量;
4) 督促施工方实行二次振捣和二次抹面,对砼在浇筑振捣过程的泌水予以及时排除,对连续灌筑高度较大的砼,要分层减水;加强砼初凝前的抹压,以消除砼初期表面收缩裂缝。
3.4.2.4 砼养护及拆模施工的监控
1) 督促施工方加强砼早期养护,在砼表面铺设保温保湿覆盖物,减少水分蒸发,减少砼内外温差,防水砼终凝后应立即进行浇水养护,养护时间不得少于14天;
2) 监督施工方对已浇筑的砼在其强度未达到1.2N/mm2以前,不得在其上人为踩踏或安装模板及支架;严禁砼浇筑后48小时就在砼板上施加荷载,进行下道工序施工;
3) 监督施工方不得提前拆模,严禁鲁莽拆模;防水砼浇筑后应采用迟拆模、勤养护的方法即带模养护,一般带模养护30天,拆模后再常规养护3天;
4) 对模板支撑系统的拆除,要求施工方按照经批准的专项方案进行作业,以保证结构和施工安全;
5) 督促施工方尽快施工其它防水层,回填土方,避免地下室外墙及顶板长期处于裸露状态。
3.4.3 事后控制
3.4.3.1 督促施工方及时检查砼施工质量,发现蜂窝麻面、裂缝等质量缺陷,不管大小均不得擅自隐蔽和处理,应专题书面报告专业监理工程师;
3.4.3.2 监督施工方对砼裂缝情况进行观测和记录,并组织业主、设计及施工方等分析原因,根据不同的裂缝情况(宽度、深度、部位等),采用不同的技术处理方法,待裂缝稳定之后再进行治理;当出现漏水裂缝,采用化学灌浆处理效果较好;
3.4.3.3 监督砼裂缝修补施工的全过程,检查修补效果直至复验合格;
3.4.3.4 做好砼质量缺陷修补的技术资料整理,包括砼质量缺陷专题报告、裂缝观测记录、专项技术处理方案、旁站记录及工程照片等文件,存档备案。