地下室结构设计优化与成本控制

地下室结构设计优化与成本控制

彭亿强

武汉同构建筑设计工程有限公司 湖北省武汉市 430000

摘要：现如今，随着社会经济水平的不断提高，地下工程的防水分为结构主体防水和细部构造防水，其中细部构造防水主要指施工缝、变形缝和后浇带的防水。目前，结构主体选用防水混凝土结构，防水效果良好，但细部构造，尤其是施工缝和变形缝漏水较多。且地下室工程渗漏水问题发生的范围广、影响的期限长、对线路及用电设备安全形成隐患。

关键词：地下室；结构设计；优化；成本控制

引言

地下室底板渗漏是目前地下室施工和使用中常见的现象，也是施工过程中施工单位和技术人员重点关注的问题。对地下室底板的防渗处理措施，以底板结构混凝土的自密性为基础，再对结构进行加固，并对加固后的墙体进行再加固，以预防裂缝产生。其中，地下室底板自防水混凝土的设计很重要，尤其是拌合混凝土的材料的选择。地下室底板施工裂缝的控制，除了材料的正确选择外，还要考虑对施工温度和预估外力的控制。

1地下室无梁楼盖裂缝成因分析

1.1材料原因

在选用工程材料时，选用了泵送商砼。这类商砼具有粒径低、坍落度高、粉煤灰含量高的特点，在混凝土凝固时易发生明显的收缩。项目的地下水顶板混凝土材料是两个公司供应的，其混凝土材料配比、外加剂数量配比也存在着差异。地下室顶板后浇带施工完成后，由于其抗缩和变形特性的差异，会对裂缝的形成造成负面影响。

1.2约束和应力集中作用

许多裂纹的形成同约束、应力集中等因素有关。许多高层建筑的主框架结构总体抗侧刚度大，对地下室顶板混凝土的收缩有约束作用，从而在某种程度上制约了结构的自由变形，使其内部产生拉应力，若拉应力大于混凝土的抗拉强度，将造成地下室顶部开裂。在人防区域内设置人防门，很容易引起局部截面的突变，从而造成与人防墙体平行的楼顶开裂。并且，地下室顶部预留孔洞和施工过程中出现的临时转角应力会让混凝土产生的裂缝更为严重。

1.3气候影响

很多时候，因为没有及时完成地下室顶板的施工，造成了地下室顶部裸露于户外。当室外温度升高时，地下室上下两层的温度差异会很大，但由于温度过高，上部混凝土中的水分会被快速蒸发，从而产生不同的体积。而下部混凝土因受模板的影响，不易挥发，下部混凝土的体积变化很小。在混凝土中，由于上、下部分的体积不均匀，会导致混凝土产生拉应力，而在早期，混凝土整体的抗拉强度偏低，最后引发了混凝土开裂现象。

1.4施工因素

在夏季施工期间，由于混凝土的坍落度损失比较大，在没有做好施工管理的情况下，许多施工工人会在拌合好的混凝土中加水，不仅降低了混凝土拌合物的质量，也会加剧混凝土开裂。在未做好浇筑的地下室开展顶板养护工作，会造成了早期混凝土大量失水，导致混凝土开裂。后浇带的封口时间太短是造成混凝土开裂的重要因素。

2地下室底板施工裂缝控制要点

2.1底部基础结构选型

一般情况下，平板式筏板基础为该地区地下室的基础结构设计主要形式。本工程基础持力层为可塑性粉质粘土或硬塑性粉质粘土，局部的独立柱基础并不能完全满足要求，而采用平板式筏板基础成本又较高。故本次基础设计是采用柱下独立基础+防水板的做法，对于局部独立柱基础下的承载力不足之处进行地基处理。在实际基础设计的过程中，考虑了独立基础和防水板抗浮能力和防渗漏能力，需要结合评估结果对材料选择，进而达到各项指标规定，让地下室的防渗漏、抗浮能力得到体现。设计人员采用了倒楼盖法，结合计算结果，本工程基础平均厚度比平板式筏板基础减少200毫米。

此外，在底部基础结构设计中分析了钢筋使用的合理性，进而避免在同一个基础面进行重复的钢筋设置。设计人员分析了以下问题：如果钢筋与设置方向不一致，底部基础结构会出现大面积的保护层，对基础结构的稳定性造成影响;如果钢筋数量过多，就会超出规范限值，导致地下室的底部基础结构变形。使用需要借助数学计算方法对地下室底部基础结构分析，确保设计的精确性。结合设计的结果确定抗浮能力，进而避免底部基础结构由于无法承受地下室水压被破坏。在设计的过程中对于没有达到规定抗浮标准情况，为提高地下室的抗浮能力局部使用了抗拨桩技术。

2.2控制混凝土施工温度

在正常的工作中，由于气温的变化，通常不会出现裂纹，裂纹的形成是在混凝土的初期阶段进行的。尽管在选择的时候，已做了基本材料的选择，但仍需针对楼面的不同形状和厚度，采用相应的设计和建造方法。应在跨度大的基础上，增设后浇条和扩展加固带。底面的配筋应该是双向的，使用的是小直径的螺旋筋，减少筋的间隔，并适当增大配筋的数量。在施工过程中必须不断地进行浇筑，进行均匀的振动。浇筑完成后，进行保温处理，使混凝土的表层温度得到稳定的控制。针对厚度大的基坑，可以采用分段解冻的方式进行排水。严格控制拆费时间，并在上面加上薄膜，以保证混凝土稳定的凝固时间，达到设计强度和密实度。

2.3控制外力因素的影响

外力因素是由上覆建筑物传递至地基的荷载在施工和运用中会发生变化，当地下水在不同的季节发生时，会发生不同程度的浮荷作用。由于无法对上述参数进行定量计算，所以必须结合以前的设计和区域的经验，对此进行全面的分析，改善这种效应的最好方法是增加钢筋的用量。

3建筑工程地下室防水施工技术要点

3.1防水混凝土施工质量控制

原材料。水泥品种应为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥。应选取耐久性强、颗粒形状好的干净石子，最大粒径应小于等于40mm，泵送时最大粒径应小于等于输送管径的1/4。坍落度要求。在防水混凝土中采用预拌混凝土的情况下，入泵前的坍落度应控制在120～160mm之间，坍落度每小时的损失值不应超过20mm，坍落度的总损失值不得超过40mm。振动要求。采用振动棒实时振动，插入间距不大于振动棒振动作用半径的一倍，连续多层浇筑时，将振动棒插入下层混合料中约50mm进行振捣，振动时间应控制在10s～30s之间，当混凝土表面有泌水且基本没有气泡溢出时，视为捣实。养护要求。防水混凝土终凝后应立刻进行养护，养护时间不得少于14d。

3.2施工材料质量控制

地下室防水工程正式施工前，应根据工程的防水要求和抗渗等级进行合理的选择建筑材料和设备选型，并根据设计图纸完成准备工作。如在施工中出现不符合设计图纸的情况，应及时上报并由设计单位审查调整，避免私自修改。正式施工前，要保证准备工作充分，合理配置资源，不仅包括材料、设备，还包括施工人员。试验人员应测试混凝土材料的抗压强度，以确定其是否符合标准。施工缝质量控制。施工缝处须预埋钢板止水带或膨胀止水条:使用止水钢板时，两块钢板的搭接处必须完全焊接，钢板的折边朝向水面的一侧;采用膨胀止水条必须在迎水面增加一道单组分聚氨酯涂膜防水附加层，涂膜厚度1．2mm，附加层宽度不小于300mm。墙体有预留孔洞时，施工缝距孔洞边缘不应小于300mm。快易收口网设置在竖缝处用来阻挡混凝土，收口网与钢板止水带连接牢固紧密。在浇注混凝土施工缝之前，应清理表面浮浆、杂物以及钢筋表面的附着物。

后浇带施工质量控制。后浇带用于不允许留设变形缝的部位。后浇带采用补偿收缩混凝土浇筑，其抗渗性和抗压等级不得低于两侧混凝土。底板后浇带采取超前止水时，后浇带部位砼加厚250mm以上，两边放坡不大于45度，上部宽度各大出后浇带150mm以上。后浇带的钢板止水带搭接不小于20mm，需双面满焊。浇筑底板混凝土前，应在后浇带两侧安装快易收口网以阻挡底板混凝土流失。底板后浇带下部须设防水附加层，宽度需在两边各超出后浇带300mm以上。后浇带浇筑前的施工缝要凿毛、清理、润浆。

3.3地下车库的成本控制

一般来说地下车库不属于可售出的面积，所以地下车库的面积越大代表投入的资金量越多，需要在设计的过程中对可出售的面积和建设总建筑面积的比率加以控制，一旦超过规定值将对效益产生影响。因此在结构设计的过程中需要将地下车库面积较小的设计。此外，需要分析地下车库的车位配比。一般车位的配比越低则投入的建设资金越低，并且车位配比越大则代表成本投入越多，在本工程中车位配比为0.85，并且对每个车位的面积加以控制，一般来说，地下车库钢筋混凝土结构跨度为8米，根据3个小车位的柱距设置，将柱网控制在8-8.2米，并且保证车位通道垂直，不影响车辆通行的前提下实现车位的紧凑布置。

3.4合理确认覆土的厚度

某单位项目为南水玖悦府，总面积约为 38033.88m 2 ，地下室面积为 12593.11m 2 ，地下室 1 层，高度为 3.9m，主要用于小型汽车存放，抗震设防烈度 6 度（0.05g），抗浮水位取室外地坪下 1.0m，持力层的承载力特征值为 180kPa，为粉质黏土层。对地下室顶板的覆土厚度的确认需要根据管线的深度、抗浮要求以及景观种植等方面因素综合考虑，降低地下室土基方面的成本。为了有效进行成本控制，一般可考虑局部管线密集，种植一些大乔木等方式，该项目采用覆土厚度是1.2m。根据建筑结构的使用功能进行分析，地下室一般都会采用三种柱网结构。从土建成本方面进行分析，A型柱网可以有效降低层高和成本造价，但是相对来说停车利用率不够高。通常情况下，都会采用柱网短跨和长跨比例小于 0.75 的模式，这种设计可以让两个方向的主、次梁高度更好地协调，保障楼盖的结构高度较小，而且具有较好的利用率

4地下室后浇带混凝土施工

4.1后浇带施工缝

工程在梁后浇带、板后浇带等部位浇筑混凝土前，后浇带两侧垂直施工缝采用快易收口网模板，厚度不小于0.3mm，必要时设置钢筋进行加强处理，以支撑稳定为原则。钢丝网的网眼以不大于10mm为宜，以避免灌注混凝土时跑浆。并在竖向施工缝两侧位置增设木条，以确保新旧混凝土的良好衔接，且外观光滑平整。在混凝土浇筑前，需要将两侧位置的施工缝进行清理，比如水泥薄膜以及可能松动的石子等，必要时还要进行凿毛抹平，清洗干净后并保持湿润，但确保混凝土表面无积水。

4.2后浇带混凝土浇筑的技术要求

如果在后浇带两侧的混凝土表面上留存有浮浆或松散混凝土，则需要及时凿除，并进行冲洗，充分湿润的同时确保无积水，再对其表层涂刷混凝土界面处理剂或者适量的水泥砂浆。整个施工过程不得有积水。后浇带处的钢筋应进行除锈，并将钢筋调整平直。后浇带的模板已封闭严密，且应保证砼施工后新旧砼没有明显的接搓。已将止水钢板固定牢固，确保位置准确。

4.3浇筑时间

按设计要求，当后浇带两侧混凝土的收缩龄期满足60天后，并由相关设计部门同意后方可进行下一步的浇筑；沉降后浇带的浇筑需要在主体结构顶板混凝土浇筑达到14天后，并由相关技术人员提供相应的沉降观测数据，符合设计要求后，并由设计部门同意后方可浇筑。

4.4分层浇筑

混合料的配合比要按照设计要求准确计量，尤其是在添加外加剂时，要严格按照配合比掺入适量的微膨胀剂。由于混凝土中加入了一定的微膨胀剂，所以需要采用机械进行拌和，拌和时间一般不小于120S。本工程中的高层梁采用了分层浇筑，浇筑时选择插入式振动器进行振捣作业，确保密实度。楼板区域则根据实际情况选择平板式振动器进行振捣作业。振捣作业完成后，需由人工抹平。浇筑作业需要在混凝土初凝前结束。混凝土浇筑结束后的12h，要及时进行覆盖养护，养护期不得小于14天，如果有防水作业的区域不得小于28天。

结语

地下室结构施工和工程稳定性有着很大的关系，对地下室结构施工中钢筋施工技术要点、混凝土浇筑振捣施工活动、防水施工几方面进行探讨。由于该工程地下室基础为大体积混凝土结构，所以重点对结构温度控制进行细致地分析。有助于提高相关施工人员对地下结构施工要点的认识，为今后工作提供一定的指导。

参考文献

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