高层建筑地下室剪力墙结构裂缝问题探讨

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【摘要】地下室剪力墙结构是容易产生裂缝的常见部位，本文结合工程实例，从结构、施工、养护条件等方面对某地下室剪力墙裂缝产生的原因进行了分析,并对具体防范措施与修补方法进行了阐述和总结。

【关键词】剪力墙结构裂缝产生原因防范措施裂缝修补

在目前我国高层建筑地下室工程日益增多的形势下，地下室剪力墙结构裂缝问题日显突出。这一问题不仅大大破坏了建筑物的整体使用性能，还对高层建筑的结构强度、耐水性、防水性、抗震性和抗压性带来极大影响。因此，对于高层建筑地下室剪力墙结构裂缝问题的探究、防范和修补意义重大。

一、工程概况

南宁市瀚林雅筑住宅小区项目位于南宁市高新区科德路，总建筑面积17.6万m2，总投资约20000万元。小区有10栋住宅楼（东区3栋，西区7栋），地下2层，地上25～32层，框剪结构，采用人工挖孔桩和静压桩基础。

二、裂缝产生原因

在不同高层建筑地下剪力墙的裂缝产生中，原因各不相同，有的在还未施加外荷载时便已产生了早期裂缝。具体来说，裂缝产生的原因有以下几点：

1、结构原因

高层建筑地下室剪力墙易受高层建筑物的形体和结构构件断面等因素的影响，原因之一在于高层建筑主要传力构件框架柱，其基础以上的所有荷重全部由柱子、筒体传给基础和基岩，一旦当地基出现沉降或基础压缩下沉时，墙体会在基础边级部位产生剪力，导致裂缝出现。且框架柱一般断面大，墙板厚度小，柱墙连接断面变化大，更易导致墙体裂缝的出现。

其结构原因之二在于剪力墙易受到来自内部结构和外部结构的共同作用引起的强约束影响。这种强约束分为内部约束和外部约束，在施工现场的工程考察中，经常能够发现例如砼墙内配筋对砼收缩变形的约束，剪力墙体内的各种收缩变形、暗柱、暗梁等内部约束。另外，在墙顶上的楼板、横梁，以及墙体两端的附墙等则属外部约束。内外共同约束作用于剪力墙结构上，便容易产生裂缝。

2、施工方面

在地下室剪力墙的施工过程中，往往会遇到受温度等因素的影响而引起混凝土收缩变形的情况，如果施工期间正遇当地寒潮期间则更为明显。以南宁市瀚林雅筑工程施工为例，施工单位在一次地下室剪力墙施工时，正值冬季，中午灌注混凝土时气温为26℃；然而夜间遇到强冷空气来袭，温度突降至8℃。受到施工过程中温度突变的影响，墙体发生收缩和膨胀，模板之前连接处保湿效果不佳，散热快，使混凝土构件产生了拉应力，导致了裂缝的产生。

另外，在施工过程中，常受各种外力作用的影响，例如墙体两侧模板拆除不一致，当拆除一边时，未拆的一边便给新浇砼墙一个侧向压力，产生裂缝。如遇施工时外部荷载过大、不均匀沉降等情况，均有可能产生裂缝。

3、养护条件方面

剪力墙裂缝的出现，除了受结构原因和施工原因的影响外，还受到养护条件的影响，如果养护不足，墙体表面的水分容易散失，使墙体体积收缩。然而，墙体内部的湿度变化并不明显，体积收缩也较小，这样内部混凝土的约束产生较强拉应力，作用于表面，使其收缩变形，导致裂缝的产生。养护条件不好会对混凝土的整体质量产生明显影响，大大降低了混凝土的抗裂能力。

三、裂缝防范措施

高层建筑地下室剪力墙结构裂缝的产生会给建筑带来极大影响，而裂缝问题的避免和减少，重在预防。工程建设各相关单位要从前期设计、施工过程到后期养护监控等各个方面做好裂缝的防范工作，其具体预防措施有以下几个方面。

1、优化工程设计

在进行剪力墙施工工程设计时，要从工程各个方面做好详尽细致的规划设计，考虑该地下室的地形、温度、湿度、施工环境等因素。要努力提高墙体的强度和刚度，在墙体厚度和配筋率上要做好加强工作；对建筑物的“重心”和“形心”的位置，设计时尽量让其重合，这样可以有效减少偏心倾斜；对地上高层建筑物和地下室的结构荷载要保持协调；考虑水、电管线的重叠交叉问题，并尽量避免。

2、确保混凝土质量及配合比

在混凝土的选用上，要选择高性能、高质量的混凝土，例如补偿收缩混凝土，从而保证施工建设质量。在混凝土调配上，还要优化配合比设计，严格控制标准。

以南宁市瀚林雅筑工程地下室剪力墙施工为例，施工单位在调配时采用高标号水泥，减小水泥用量；严格控制水灰比（最好控制在0.5以下），因为水灰比的降低，可以大大提高混凝土的弹性模量，从而提高抗裂性能；在保证混凝土质量的前提下，尽量降低水泥和砂的含量，提高石子用量；加强控制外加剂的使用，在混凝土中掺加了适量的膨胀剂，补偿收缩应力，减少了裂缝的产生，取得了较好的效果。

3、增加抗收缩钢筋

抗收缩钢筋的选择上，宜选用细而密的钢筋，减小钢筋直径，缩小配筋间距，有效抵抗收缩应力；在水平钢筋的配筋率上，可做适当增加，这样便加强了钢筋对地下室剪力墙结构的抗收缩和抗压性，减少了裂缝出现的机率。

4、加强施工过程质量监控

温度控制方面，混凝土施工阶段极易受到外界气温的影响，如果混凝土结构尺寸过大，要注意水泥消化引起的温度应力和温度变形，尽量减少混凝土的内外温差和温度应力。如果昼夜温差过大，还要在模板外加盖草帘，或在室内配合安装碘钨灯，加强保温保湿工作。

施工单位务必对施工质量加强管理，尤其是混凝土的配比、振捣和养护工作，还要确保钢筋混凝土保护层厚度的准确率。要确保在施工中的执行力，在任务的执行上，严格遵循施工计划和图纸，保证位置、数目等的准确性。在施工记录方面，除了认真记录好每日的常规施工、测试和养护工作以外，还要对异常情况的发现、处理和复核等做好记录，认真完成工程日志。

5、拆模和养护工作

在地下室剪力墙的拆模阶段，不可求急求快，应严格控制拆模时间，一般宜在14天后拆模，且拆模时也不要立即移走模板，应该先让模板拆开一条缝隙，进行浇水养护，然后拆除模板。在养护工作中，待混凝土初凝后，要及早覆盖，并进行喷水保养，以达到最佳效果，防止裂缝的产生。

四、修补方法

在剪力墙裂缝防范措施有效实施的情况下，可以大大降低裂缝产生的机率，但由于其他内外因素，仍有可能产生一系列裂缝。裂缝产生后，要及时修补，将危害和影响控制在最低范围内。

1、表面修补法

表面修补法简单易行，在裂缝处理中最为常见。一般适用于稳定及对结构承载能力没有影响的表面细微裂缝，即裂缝宽度小于0.2mm的裂缝。其方法是先用钢丝刷清除表面的附着物，水洗后晾干，然后将环氧胶泥和乳胶水泥等均匀涂抹在裂缝表面，嵌补表面破损，必要时需涂刷油漆、沥青等防腐材料，最后将材料复涂于表面，还可在裂缝表面粘贴玻璃纤维布等，起到加强作用。在表面修复时，务必注意涂抹均匀，不要产生气泡。

2、灌浆法

灌浆法即采用各种树脂浆液、水泥浆液或聚合物水泥浆液，利用压力设备将胶结材料灌入裂缝深部，待胶结材料硬化后便与混凝土成为一个整体，达到恢复剪力墙结构整体性、耐久性及防水性的目的。

在剪力墙裂缝的处理上，要沿裂缝剔成V形边坡沟槽，水洗干净后，在裂缝较大的位置布置注浆孔，保证注浆孔的间隔、位置及畅通性。在灌浆时，要确保注浆压力大于地下水压力，先下后上，依次进行。

3、嵌缝填充法

嵌缝填充法即沿裂缝剔槽后在槽缝中嵌入塑性或刚性止水材料，对裂缝进行封闭。如剪力墙裂缝处有水，不宜选用硅酸盐水泥，宜选用快凝外加剂或用快凝的专利水泥；而针对干燥裂缝，则选用有机聚合物为主的堵缝和油灰材料，可伴随使用铅纤维材料。

其中，常见的塑性材料有聚氯乙烯胶泥、塑料油膏、丁基橡胶等；常用的刚性止水材料为聚合物水泥砂浆。

4、结构加固法

在高层建筑地下室剪力墙裂缝问题较为严重，以致影响到混凝土结构的性能时，应采用结构加固法进行修补处理。一方面可以加大混凝土结构的截面面积，混凝土结构面积的加大，可以有效增加墙面的受力和抗震程度，加强稳定性；另一方面，可以在构件外部做足修复工作，例如，对构件外部采用预应力法、粘贴钢板、增设支点和喷射混凝土补强等方法进行全面加固。

高层建筑地下室剪力墙结构裂缝现已成为建筑施工中的通病，随着建筑技术的不断提高，对建筑物质量的要求也在不断提高，因此应引起足够重视，从设计、施工、预防、修复和养护等各个方面深入做好工作，将建筑行业发展推向一个新的水平。