住宅建筑工程地下室底板结构抗浮抗裂特性研究

住宅建筑工程地下室底板结构抗浮抗裂特性研究

孙识洋

淮北市建投房地产开发有限公司  安徽省淮北市235000

摘要：随着城市建设的发展，地下空间的开发利用越来越得到重视，地下室底板往往比较厚，钢筋用量较多，属于体积较大的钢筋混凝土结构。在工程施工中，如果不采取措施会产生温度与收缩裂缝，引起渗漏，并降低混凝土抗侵蚀性能和结构的承载力，影响结构的耐久性和安全性。文章就地下室底板防浮防渗抗裂质量控制措施进行分析。

关键词：地下室底板；裂缝控制，防浮控制

1.1、工程概况

   某项目一期工程位于城市河道侧，本工程为7栋地下1层，地上23层，总建筑面积约75530.15㎡，钢筋混凝土框架剪力墙结构，建筑总高为72.85m的商业住宅建筑。地下室部分，建筑面积为18969.25㎡。工程造价11000万元.

1.2、基础与地下室底板的联系

  本工程基坑周长约600m，最大开挖深度约5m。基础为冲孔灌注桩。桩端持力层为微风化花岗岩，设计桩长有10～40m不等，单桩直径为1200mm，多桩承台的桩径为780mm。由于云浮市地处云开隆起带的中部，褶皱和断裂发育，地下水多为浅层地下水，且地下水丰富，地下多为溶洞地貌，在施工中容易出现塌孔，断桩等情况。对于地下溶洞地带，采取混凝土填堵方法。为了防止因桩基础施工不当引起与地下室底板接缝处衔接不良，在施工中必须振捣严密，浇筑混凝土前外加聚氨酯防水涂料，待混凝土达到设计强度后方可对地下室底板施工。因此桩基础的施工质量会直接影响地下室底板的质量。

1.3、温度收缩裂缝产生的机理分析

  混凝土浇筑后，由于水泥的水化放出大量的热量，100KG水泥可使混凝土升温10℃左右。混凝土入模后在3-9天的时间内，混凝土内部温度可达50℃以上，一般在混凝土硬化初期达到最高温度，随后逐渐降低，直到接近大气温度。混凝土的温度每升高或降低1℃，混凝土产生0.001%膨胀或收缩。混凝土浇筑后，由于混凝土的热传导系数较小，聚积在内部的水泥水化热不易散发，混凝土内部温度显著上升，而混凝土表面散热较快，于是形成较大的内外温度差，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力。由于混凝土膨胀期很短，抗拉强度较小，如果温差产生的表面拉应力大于混凝土的极限抗拉强度，就会在混凝土表面产生裂缝。

    随着混凝土龄期的增长，混凝土降温，由于散热而产生收缩，同时在散热过程中，混凝土内部拌合水的水化和蒸发，以及胶质体的胶凝作用，也使混凝土硬化时收缩。在收缩过程中，底板受到底板土体的外约束，同时也受到底板配筋的内约束，会产生较大的收缩压力，如果产生的收缩压力超过此时混凝土极限抗拉强度，就会在混凝土中产生收缩裂缝。在工程实践中，混凝土收缩产生的裂缝危害性较大。

1.4、后浇带设置控制

  由于地下室底板面积大，设置后浇带时垫层局部加厚100放4@50网，垫层面批聚氨脂1：2加5%防水剂，水泥砂浆20厚，中间放隔离钢丝网，用3×300钢板止水带与底板止水带满焊，水平筋断开搭接，浇筑时用比设计等级高一级的微膨胀混凝土，浇筑完成后表面覆盖3层麻包袋保湿养护14天。

1.5、地下室底板混凝土浇筑与养护

  地下室底板厚度为300mm，混凝土强度等级C30，抗渗等级P6。垫层为C15素混凝土100厚，浇筑面积达18118.45㎡，C30混凝土用量约5500m³，C15素混凝土用量约1850m³。现场采用泵送连续浇筑方式，以后浇带为界，划分9块区域分段施工，为确保底板一次浇筑成形，不出现冷接缝，现场对每一个区域提供2台泵车进行浇筑，并确保在混凝土初凝前完成浇筑。

1.6地下室底板加载

具体做法有增加覆土厚度、向上加厚顶板和向下加厚顶板。对于具体项目而言，地下室顶板标高是一个固定值，不可随意改动。（1）增加覆土厚度，相应的地下室埋深会加深，水浮力也会增加，结构受力也会增加，导致结构配筋相应增加。这种抗浮措施性价比不高，例如增加1m厚覆土，抗浮水头也会上升1m，其发挥的效应不足50%，除非特殊原因不常采纳。（2）向上加厚顶板，虽不会改变地下室埋深，但效果不明显。因在增加顶板厚度的同时覆土厚度减小，两者重度相差7kN/m3左右，不会很快平衡水浮力；又由于一般在地下室顶板上有很多水电管道且对管道上覆土厚度均有要求，故在不改变地下室层高及埋深的前提下，通过加厚顶板来平衡水浮力的效果不明显。（3）向下加厚顶板增加的结构自重，直接用于平衡水浮力，效果虽很明显，但地下室结构中各构件的受力和配筋也会增加，可能造成底板厚度不满足，甚至地基承载力不满足要求，故向下加厚顶板也不是优选方法。

2.1.地下室抗浮锚杆结构设置原则

抗浮锚杆空过地下室底部防水层地面时，为了避免出现群锚效应会形成很多薄弱环节，直接影响到地下室的防水效果，因此在建筑结构设计时要合理设置防水距离。相关基础规范文件中对锚杆的最小间距做出了明确规定，即锚杆间距不得小于6倍锚杆螺栓孔的直径；锚链间距至少在1.5?m以上，并要满足锚杆的受力需求。如果螺栓间距较小要将螺栓位置错开；充分考虑锚杆的拉拔能力，避免间距过大。根据锚固系统计算锚杆长度，通常在3~8?m，如果锚杆长度大于该值则会影响到锚杆的抗拉力。此外，还要合理设计锚杆加固与锚杆之间的锚固长度，根据国家现有的设计规范及标准确定。

2.2地下室结构抗浮设计优化措施

2.3布设抗拔桩

当地下水位较高、地下水的浮力远超结构自重时，需要布设相关抗浮构件对水浮力影响进行抵抗，而抗拔桩是方法之一，抗拔桩经过桩和土间的摩擦力与桩身自重对浮力进行抵抗，其能够匀称布置在筏板、柱和剪力墙之下，而且也能够把桩基础当作抗拔桩，且抗拔桩通常拥有较大的抗拔力，易遭受环境和施工等影响，造价也是比较高的。在布设抗拔桩的过程中，应注意对桩身裂缝的宽度进行验算，最大的裂缝宽度应不大于0.2mm。而且需要依照地下水的腐蚀性对桩身采用防腐措施，以保证抗拔桩的作用得到最大限度的发挥。

2.4在地下室顶板加载

具体做法有增加覆土厚度、向上加厚顶板和向下加厚顶板。对于具体项目而言，地下室顶板标高是一个固定值，不可随意改动。（1）增加覆土厚度，相应的地下室埋深会加深，水浮力也会增加，结构受力也会增加，导致结构配筋相应增加。这种抗浮措施性价比不高，例如增加1m厚覆土，抗浮水头也会上升1m，其发挥的效应不足50%，除非特殊原因不常采纳。（2）向上加厚顶板，虽不会改变地下室埋深，但效果不明显。因在增加顶板厚度的同时覆土厚度减小，两者重度相差7kN/m3左右，不会很快平衡水浮力；又由于一般在地下室顶板上有很多水电管道且对管道上覆土厚度均有要求，故在不改变地下室层高及埋深的前提下，通过加厚顶板来平衡水浮力的效果不明显。（3）向下加厚顶板增加的结构自重，直接用于平衡水浮力，效果虽很明显，但地下室结构中各构件的受力和配筋也会增加，可能造成底板厚度不满足，甚至地基承载力不满足要求，故向下加厚顶板也不是优选方法。

2.5布设抗浮锚杆

抗浮锚杆主要依靠岩土体或者坚硬土层和锚杆间的黏结力提供抗拔力。由于抗浮锚杆施工工艺周期较短、布设灵活、施工便利、受力科学以及造价较低等多种优点而被广泛运用于基础施工。抗浮锚杆既能在施工与设计阶段运用，也能用在由于抗浮较差造成的事故中进行加固处理。

2.6明确具体的布局

   通过做好地下室底板防浮锚杆施工布局工作，可以达到事半功倍的施工效果。基于此，应重点做好布局工作。其中，要了解地下水浮力对建筑物稳定性的影响，清楚地下室底板的作用。另外，要根据地下室施工情况、施工要求等，明确锚杆强度和锚杆间。通过构建网状结构，有利于提升抗浮锚杆抗浮力性能，保证抗浮锚杆施工效果。因此，要应用网状结构进行施工活动。

9、结束语

  对混凝土的收缩抗裂.抗浮进行了理论计算，指导了大体积混凝土底板的设计与施工以及抗拔桩与抗浮仟。有效地控制和避免了底板产生的收缩裂缝和上浮。

参考文献：

[1]张君，祁馄，候东伟基于绝热温升试验的早期混凝土温度场计算[J]工程力学，2009（8）：155-160

[2]王铁梦.工程结构裂缝控制[M].北京：中国建筑工业出版社，1997