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地下车库剪力墙贯通裂缝原因分析及加固防治措施

2021-03-30张俊城

建材与装饰 2021年15期
关键词:剪力墙受力裂缝

张俊城

(江西鉴诚建设工程有限公司,江西 新余 338000)

1 工程概况

某项目由多栋高层住宅楼及整体地下车库组成。高层结构为剪力墙结构,多层为框架结构,基础为预制管桩基础,建筑结构等级为二级。地下一层为地下车库,层高5.4m。承受回填土侧压力的地下室挡土墙为钢筋混凝土剪力墙,厚度300mm,剪力墙采用抗渗等级P6强度等级为C40的商品混凝土,顶部设置暗梁。沿江一侧为地下室回填土最高最宽区域,高度6.7m,宽约40m。高层住宅部分地下室墙柱梁板在7月份时已经施工完毕,外围剪力墙总施工长度104m,13跨,其中最大跨度9m,最少跨度6.2m。沿江剪力墙外侧8月份已填土数跨,正在进行主楼施工。

2 地下室剪力墙裂缝的特征

高层区域剪力墙裂缝基本由底板上300mm止水钢板处向上延伸至墙身中上部,数条裂缝往上延伸,遇雨天气有渗水现象,高层区域较为严重,墙多处渗水。裂缝主要集中在框架柱两侧及墙中部。框架柱旁裂缝由止水钢板处向上或斜向走向,斜向裂缝基本和底板呈45°角度,竖向裂缝处在外侧填土部分,斜向裂缝位于外侧填土两侧,水平裂缝位于新旧混凝土结合面。裂缝宽度由下往上变化,0.1~0.2mm宽度较多未渗水,0.3~0.4mm宽度裂缝渗水为贯通裂缝。经过数月持续观察,剪力墙受到外力持续作用下出现裂缝变化,较严重的跨数部分裂缝持续增多。

3 地下室剪力墙裂缝产生的原因分析

3.1 设计原因

(1)剪力墙跨度较大没有额外增加竖向构件结合受力,裂缝严重部位全处在跨度8.4m的区域,贯通裂缝多数在墙中。剪力墙净高5.44m,墙中部未设置水平梁增强剪力墙抗水平侧向力能力。未根据剪力墙受力大小情况来设置附加纵筋,受力较大墙底到墙中部未有效增强,使剪力墙抗剪强度较弱。结构布置不合理,主要受力部位无有效加强,是导致裂缝持续变化形成贯通裂缝主要原因之一。

(2)挡墙设计配筋率过少,设计挡墙受力时,未充分了解地下室除了回填土带来的侧向压力,再者回填土之后相应小区道路行车带来的动荷载,相邻江河在雨季到来时水位超于地下室,带来一定的水压。在外部荷载的作用力下,剪力墙出现结构性裂缝。配筋率过小,是导致剪力墙出现贯通裂缝的根本性原因。

(3)高层地下室外围剪力墙全长66.3m,墙两端设置结构变形缝,中部未设置后浇带。根据规范要求,当地下室长度超过伸缩缝最大间距时,应考虑利用混凝土后期强度,降低水泥用量;或每隔30~40m设置贯通顶板、底部及墙板的施工后浇带。总跨度过长,框架柱、梁作为剪力墙的约束构件。结构收缩不一致也是引起裂缝产生较多的原因之一。

3.2 施工原因

(1)养护不到位。此段剪力墙施工时间为七月,白天最高温度达37℃。施工时地下室墙柱梁板混凝土全浇筑完毕后才进行洒水养护,墙柱通过模板外侧浇水,水基本流失,无法起到有效的养护作用。剪力墙内侧因受墙高及梁板满堂支模体系的影响,养护人员进出困难,导致墙柱拆模后日常养护次数过少。外部温度持续增高且内外温差不一致,造成混凝土内外收缩不均匀,从而导致裂缝的产生。

(2)新旧混凝土结合处处理不当、局部振捣不足导致出现裂缝。未将旧混凝土处的松散石子剔除干净,泵送混凝土时因墙体较高,混凝土成流动状态,缺失或无法振捣,导致局部混凝土不密实出现水平裂缝。混凝土泵送点较为集中某几处,导致整个混凝土材质分布不均,承受应力程度不一,在内外力的影响下也会导致裂缝出现的可能性。

(3)外部环境因素直接导致剪力墙受损出现贯通裂缝。土石方施工单位在未告知施工总承包单位的情况下,在高层区域擅自进行墙背回填土作业,且地下室外侧的盲沟未施工,致使下雨积水无法有效排除。导致回填土含水量增加,土颗粒摩擦力减少,土体抗剪变弱,增加剪力墙的侧向受力。土石方单位回填土料为池塘河沟取的淤泥,随原斜坡地势顺坡倾倒,未将原地势修正成阶梯状分层碾压,整体回填土成倒直三角状。回填土整体成流动性,几乎无抗剪强度。填土取材和填土方式的不规范,致使地下室外剪力墙数跨出现贯通性裂缝。

4 地下室剪力墙贯通裂缝结构加固

针对地下室剪力墙出现持续变化结构性裂缝,通过结构受力验算必须采取结构加固措施防止裂缝进一步扩大。

(1)先将墙侧回填土挖除,将外部土侧向力解除。底部采用土工布包裹直径20~30mm石子作为盲沟,沿剪力墙墙角铺设,直至接入到项目东侧市政排水系统中。待结构加强后采用粘土回填沿挡墙水平方向分层碾压,并原状土坡挖成阶梯形状,防止其形成滑坡面,增强其抗剪性。

(2)对数条贯通性裂缝请专业防水班组,采用环氧树脂胶灌缝封堵:裂缝处理→粘接注胶片胶座→封口胶封缝→封胶验收→压力注胶(低压慢注)→固化→检验。裂缝集中的数跨挡土侧用防水砂浆粉刷,形成保护层,再进行防水层施工。

(3)增加结构水平支撑体系。考虑在不影响车库使用功能和车位布局的情况下,利用现有地下室框架柱,增设框架梁形成一个闭合整体。包含两跨水平结构梁柱形成整体,通过斜向框架梁对受力严重墙中进行支撑,使后期加厚的剪力墙有一个抗土方侧向压力的支撑体系。此支撑体系将对剪力墙受力有效传递,形成一个高效的力流传递机制。

(4)剪力墙加强。通过现场数据采集及对剪力墙受力分析,采用在原有挡土墙内侧增加200mm厚、4000mm高的现浇钢筋混凝土剪力墙,剪力墙上方设置冠梁与框架水平支撑连接,成为一个约束构件。新增剪力墙钢筋植筋环节需专人过程监控,通过拉拔试验合格后方可进行下道工序。

(5)旧混凝土界面处理的质量直接关系到新旧混凝土有效结合,也是结构加固重点控制关键环节。旧混凝土面应凿毛处理,露出骨料成凹凸面,并用高压水枪将表面松动碎屑充洗干净。在浇筑新混凝土前应保持旧混凝土面湿润,切忌只在浇筑前洒水。采用高于旧混凝土强度等级C45混凝土浇筑,并掺入膨胀剂,浇筑过程加强振捣,及时养护。

5 地下室剪力墙贯通裂缝防治措施

5.1 设计方面防治措施

(1)设计单位应对项目周边环境充分了解,地下室将面临何种受力环境,通过对地下室受力环境来进行结构方案设计,并采集现场实际数据来优化设计方案,针对性选用剪力墙中部增加暗梁结构、支撑构件、加强筋设置等加强受力方式,杜绝因外部的荷载受力而产生的结构裂缝。

(2)温度、收缩应力的影响是造成墙体开裂的主要原因。对于温度、收缩应力较大的剪力墙,应根据工程实际出现过的案例提高墙体水平分布钢筋的配筋率。遵循配筋细而密可抵抗收缩应力的原则,适当增加水平钢筋的配筋率、减小钢筋直径而缩小配筋间距,对混凝土收缩起一定约束作用。

(3)在确保结构受力安全的情况留置后浇带。后浇带是避免施工期间避免收缩裂缝的有效措施,将长墙变成短墙,使构件两端为自由端,减少混凝土收缩变形的约束。待当混凝土收缩应力得到释放,变形并趋于稳定时,再浇筑留缝部位,从而避免因收缩应力而出现裂缝。

5.2 施工方面防治措施

(1)根据成功的工程经验表明:施工阶段采取的措施对于早期防裂最为有效。尽量使用低热硅酸盐水泥;严格控制外加剂的品种及用量;砂宜采用中砂;保证石子级配良好;并严格控制砂石含泥量;浇筑过程中分层浇筑;采用微膨胀混凝土;可有效减少混凝土收缩裂缝。

(2)拆模及养护。适当延长剪力墙混凝土的拆模时间,并且拆模时不得马上移走模板,应先将模板拆开一条缝隙作浇水养护用,从而改善混凝土的养护环境以达到控制墙体裂缝的目的。施工中应采用覆盖养护,及时喷水,适当延长养护时间,既可以减少内外部温差,又可以保证早期湿养护和后期养护达到最佳效果。

(3)地下室外部回填土施工质量控制。现地下室大开挖后,回填土经人工压实或机械压实。临江地下室的回填土还应起到防渗作用,填料土的选择应根据防渗、排水和土料来源等方面的因素综合考虑,尽量选取抗剪强度指标高的粘性土料,填土中不应含植物根、垃圾、淤泥、粉细砂等杂物。回填方式也需合理科学,相关机械切勿野蛮施工增加地下室荷载,对剪力墙造成伤害。

6 结语

框架结构作为建筑物的重要支撑,我们必须树立安全发展的观念,对于影响结构安全的裂缝我们必须采取防治措施。建设方不应在投资方面过分追求经济最大化,尤其是结构安全方面,降低设计标准触红线设计。过程施工时出现裂缝问题应及时组织参建单位采取补救措施,切勿任事态发展。设计单位应对重点部位重点设计,尤其是地下室结构安全抗渗设计,贯通裂缝一旦出现,它会降低结构的耐久性、安全性,进一步导致上层建筑受到影响,带来严重的安全隐患。施工单位前期应对施工蓝图做好图审工作,对重点部位加强审核。技术人员针对地下室主体、防水工程应编制专项施工方案,建立以达到设计图纸和技术规范要求为目标质量控制体系。各责任主体需确保建筑质量得到有效控制,使建筑物安全并满足使用功能的要求。

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