楊惲爽

（重慶大學(xué)建筑規(guī)劃設(shè)計研究總院有限公司，重慶 400044）

0 引言

工業(yè)建筑指供人民從事各類生產(chǎn)活動的建筑物和構(gòu)筑物，一般以廠房為主體，配以辦公樓、宿舍樓等其他建筑物。工業(yè)革命在改變?nèi)藗兩畹耐瑫r，也把世界推向了一個新的維度，而隨之誕生的工業(yè)建筑成為人們生產(chǎn)生活中必不可少的一個部分，并一度成為一個國家綜合國力的代表。

1949年后，我國大力發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)，工業(yè)建筑開始在全國范圍內(nèi)大量建設(shè)，而改革開放以后各類生產(chǎn)企業(yè)相繼誕生，又出現(xiàn)了大批的工業(yè)建筑。這些工業(yè)建筑為中國經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇起到了非常重要的作用，例如，“一五”至“三五”期間建設(shè)的長春第一汽車制造廠、洛陽軸承廠、攀枝花鋼鐵廠等至今都是我國重要的工業(yè)生產(chǎn)基地。進(jìn)入21世紀(jì)，我國的城市發(fā)生了巨大的變化，各類工業(yè)建筑也在不斷升級，這些工業(yè)建筑出現(xiàn)了許多問題，但從筆者接觸的各類企業(yè)來看，“地坪開裂”是關(guān)注度較高的一個問題，它直接影響企業(yè)的正常生產(chǎn)和使用，因此在工業(yè)建筑的設(shè)計中受到地坪設(shè)計師的關(guān)注。

1 地坪相關(guān)概念和地坪處理辦法

根據(jù)《建筑地面設(shè)計規(guī)范》（GB 50037—2013）中對地坪設(shè)計的基本要求[1]，地坪主要由以下5個層次構(gòu)成：地基（素土夯實）、基層、墊層、附加層、面層。

但是隨著時代的進(jìn)步，在當(dāng)下的通用做法中一般地坪趨于簡潔化，基層和附加層基本不再采用，原則上只采用地基（素土夯實）、墊層、面層，因此本文只重點論述地基（素土夯實）、墊層和面層的相關(guān)做法及概念。

1.1 地基

地基就是指承受底層地面荷載的土層，地基承載力是地基所能承受的荷載能力，一般以kPa為單位，1 kPa=1 kN/m2，即1 t在1 m2上的壓力。從持力層土質(zhì)提供的承載力特征值大小可以初步判斷土質(zhì)的好壞，一般承載力特征值不小于180 kPa的為好土，低于180 kPa的可認(rèn)為土質(zhì)不好。回填土的承載力一般為60~80 kPa。

在地坪設(shè)計中首先要根據(jù)地勘報告，判斷出地基的承載力大小，根據(jù)地基的承載力大小和生產(chǎn)需求來綜合判斷地坪的設(shè)計處理辦法。

（1）對于深回填土地基處理方案一般采用分層碾壓和強(qiáng)夯處理，其他加強(qiáng)地基方式由結(jié)構(gòu)專業(yè)出具。其中，分層碾壓夯實處理的每層厚度不超過300 mm，壓實系數(shù)大于93%；強(qiáng)夯處理要求達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，地基承載力超過130 kPa，壓縮模量超過10 MPa。

（2）判斷地基土質(zhì)是新土還是老土，如果是老土（挖方區(qū)）則可以不配筋，而新土（填方區(qū)）則要考慮配筋，配下層雙向鋼筋。

（3）觀察原始地坪與設(shè)計地坪的正負(fù)零絕對標(biāo)高之間的高差，如果在1 m以上，則需要配筋（或加鋼纖維），因為地坪厚度大約為500 mm，地坪以下的500 mm地基通過分層碾壓其壓實度基本可以達(dá)到90%，所以1 m以上高差需要配筋，否則有沉降風(fēng)險。

（4）上層是否配筋則是根據(jù)地坪荷載來決定，例如，局部的荷載達(dá)到10 t/m2，那么局部的大荷載地面壓力較大，需要上層配筋。

（5）在資金允許的情況下，可以把地坪做成結(jié)構(gòu)樓板。此方法基本可保證地坪萬無一失，但造價較高。

1.2 墊層設(shè)計

通常情況下，墊層的設(shè)計主要是考慮配筋和層的厚度。上層鋼筋主要承受彎拉力，控制表層開裂，屬于裂紋控制筋，鋼筋可以細(xì)一點、密一點，鋼筋直徑控制在6~8 mm。下層鋼筋主要防止沉降（土質(zhì)不好的情況），屬于承載鋼筋。

建議根據(jù)基層土質(zhì)情況以及荷載情況，結(jié)合結(jié)構(gòu)專業(yè)進(jìn)行設(shè)計。土質(zhì)較差、荷載較大的地基可以考慮使用鋼纖維混凝土墊層。

1.3 面層設(shè)計

面層可根據(jù)企業(yè)不同的生產(chǎn)特性來做出選擇。例如，對地面平整度要求較高的裝配式、電子類企業(yè)可采用氧類（樹脂類）面層，如自流平環(huán)氧砂漿地坪、環(huán)氧砂漿地坪等；當(dāng)對地坪承載力、面層的耐磨度要求較高時，可以選擇水泥類整體面層，如混凝土整體地坪、耐磨混凝土整體地坪、鋼纖維混凝土整體地坪、混凝土封固化劑整體地坪。當(dāng)有防腐防油要求時，可以選擇防腐防油面層，如防油滲混凝土地坪、耐酸堿塊材（耐酸堿材料）混凝土地坪等；當(dāng)對火花和靜電控制要求較高的生產(chǎn)要求時，可以選擇不發(fā)火、防靜面層，如不發(fā)火花砂漿（細(xì)石混凝土）地坪、NFJ防靜電不發(fā)火地坪等[2]。

2 地坪開裂的種類、成因及部分治理措施

地坪開裂的種類主要可以分為沉降性裂縫、溫度應(yīng)力裂縫和表面裂縫三大類。

2.1 沉降性裂縫成因及治理措施

沉降性裂縫主要是因為在場地的回填區(qū)未按規(guī)范和設(shè)計要求進(jìn)行分層碾壓和強(qiáng)夯，造成地坪下方出現(xiàn)太多的空虛孔洞，隨著時間的累計其下部空虛部位不斷沉降，造成地坪開裂。在實際的實施過程中通常采用以下3種解決辦法。

（1）控制好回填區(qū)的回填土質(zhì)，嚴(yán)格對回填土實施分層碾壓，壓實度不得低于93%。

（2）認(rèn)真分析地勘報告，如果地基土質(zhì)較差、荷載較大可以考慮鋼纖維混凝土墊層或墊層配筋，在墊層配筋做法中，將配筋分為上下兩層鋼筋。上層鋼筋主要承受彎拉力，控制表層開裂，屬于裂紋控制筋，鋼筋可以細(xì)一點、密一點，鋼筋間距控制在250 mm、200 mm或者150 mm，鋼筋直徑控制在6~8 mm。下層鋼筋主要防止沉降（土質(zhì)不好的情況），屬于承載鋼筋，需要檢查地基彈性模量和受力能否滿足荷載要求。實際上防止沉降最好的辦法是把基層的土質(zhì)處理好，如果強(qiáng)夯可以落實好，那么地基的承載力就可以得到保證，承載鋼筋也只是輔助，并不能保證沒有沉降。

（3）如果土質(zhì)非常不好，或者生產(chǎn)企業(yè)對地坪裂縫控制有很高的要求，需要會同結(jié)構(gòu)專業(yè)考慮做結(jié)構(gòu)樓板。

2.2 溫度應(yīng)力裂縫成因及治理措施

溫度應(yīng)力裂縫主要是因為地坪面層在設(shè)計和實施過程中未做溫度縫，或溫度縫的實施不到位造成的，主要解決辦法還是要嚴(yán)格按照規(guī)范或者圖集嚴(yán)格實施地坪溫度縫。

切縫：地坪切縫應(yīng)按伸縫（真縫）、縮縫（假縫）與沉降縫（真縫）分別設(shè)置，一般的室內(nèi)地坪都是縮縫。

伸縫：防止混凝土墊層在氣溫升高時在縮縫邊緣產(chǎn)生擠碎或拱起而設(shè)置的坪縫。室內(nèi)地面一般可不設(shè)置伸縫，室外地坪采用混凝土墊層時應(yīng)設(shè)置伸縫，間距為20 m。

縮縫：防止混凝土墊層在氣溫降低時產(chǎn)生不規(guī)則裂縫而設(shè)置的收縮縫。

切縫的具體方法如下。

縱向縮縫：平行于施工方向的縮縫（與跨度相平行的是施工方向）。間距3~6 m，切到地坪面層設(shè)計厚度的2/3厚度處。當(dāng)混凝土墊層厚度小于150 mm時，宜采用平頭縫；當(dāng)混凝土墊層厚度大于150 mm時，可采用企口縫。

橫向縮縫：垂直于施工方向的縮縫。間距6~12 m，切到地坪面層設(shè)計厚度的1/3處?；炷翂|層縮縫平面布置如圖1所示。

圖1 混凝土墊層縮縫平面布置

2.3 面層裂縫成因及治理措施

面層裂縫出現(xiàn)主要原因是混凝土的配合比不正確，切縫的時間和方法掌握不好，若混凝土已經(jīng)凝固再進(jìn)行切縫會產(chǎn)生開裂。當(dāng)前工程中出現(xiàn)的裂紋90%為面層裂縫。

根據(jù)設(shè)計圖紙配合比的具體要求選擇合適的水泥品種、等級，采用符合規(guī)范要求的粗細(xì)骨料，粗細(xì)材料要在使用前對含泥量、含水率、有機(jī)雜質(zhì)等進(jìn)行檢測。宜優(yōu)先選用中粗砂和粒徑合格的中小石子，中粗砂含泥量小于3%，中小石子含泥量小于1%。同時，對石料強(qiáng)度進(jìn)行堅固性試驗，保證強(qiáng)度不低于60 MPa，對泥土含量超標(biāo)的粗細(xì)骨料進(jìn)行沖洗，檢驗達(dá)標(biāo)后方可作為混凝土原材料。外加劑在使用前應(yīng)經(jīng)過混凝土配合比試驗，確定其摻加比例[3]。同時，優(yōu)化混凝土配合比組分，進(jìn)而降低混凝土水化熱。

3 地坪設(shè)計中應(yīng)注意的其他幾個要點

（1）地坪配筋位置：上層配筋在面層下3 cm左右，下層配筋在墊層中偏下一點。如果下層配筋直徑過大，切縫則會受到影響。

（2）查看地勘報告的剖面圖，原始地坪與設(shè)計正負(fù)零的絕對標(biāo)高之間的高差在1 m以上，則需要考慮回填，此過程涉及壓實，當(dāng)前有很多種壓實手段都可以滿足設(shè)計要求；如果高差在1 m左右，則不需要考慮回填，若高差在1 m以下，正常施工的時候，可能還會向下開挖一點。因此需要計算地坪的整體厚度[4]。

（3）機(jī)加工車間，機(jī)床很多并且局部（有機(jī)車的地方）荷載較大，地坪墊層需要考慮到位，通常業(yè)主不考慮獨立基礎(chǔ)，因此可以加厚墊層，例如，墊層厚度可加厚至300~350 mm，配雙層雙向鋼筋。

（4）裝配車間通常是一條裝配線流水作業(yè)，對平整度、沉降都有較高的要求，需要把各方面細(xì)節(jié)考慮到位。

（5）下料車間通常是滿載、大面積密集堆料，對墊層的要求更高，特別引起重視。一般地坪荷載是10 t/m2，地基受力通常設(shè)計為20 t/m2。所以各類車間在考慮地坪設(shè)計時需要先落實工藝設(shè)計，結(jié)合地勘以及結(jié)構(gòu)專業(yè)的意見進(jìn)行綜合考慮。地坪的造價占工程造價的25%以上。

（6）地基土質(zhì)：地下水對密實后沙性土的影響不大，承載力很好，荷載較輕，可以不配筋。

（7）地基半固化層：在一些特殊區(qū)域，如黏質(zhì)土、彈簧土等區(qū)域，其地基素土夯實很難達(dá)到壓實系數(shù)要求的情況下，需要在地基素土夯實和墊層之間增加一層地基半固化層（圖2），通常采用灰土、碎石加強(qiáng)層或水穩(wěn)層。

圖2 地基半固化層

關(guān)于地基半固化層，首先需要確定子項地基屬于挖方區(qū)還是填方區(qū)、地下水位高還是地下水位低、彈簧土還是黏質(zhì)土等；根本的處理是原始基層能夠夯實，但是原始基層為黏質(zhì)土或彈簧土?xí)r，強(qiáng)夯很難達(dá)到效果，可以采用表1中的方法處理；造價要看地區(qū)的差異，若當(dāng)?shù)氐幕炷?、鋼筋便宜，石頭貴，則不用碎石。地基半固化層的類型、做法及適用情況如表1所示。

表1 地基半固化層的類型、做法及適用情況

4 結(jié)語

與一般的建筑相比，工業(yè)建筑更多應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)活動，因此對其結(jié)構(gòu)要求更高。因此，在設(shè)計工業(yè)建筑時要對其科學(xué)、合理地進(jìn)行設(shè)計，從而保障工程的質(zhì)量。地坪設(shè)計一直以來都是工業(yè)建筑中關(guān)注度較高的話題，希望通過上述討論，能為此類工程帶來一定的參考。