徐 柯 （安徽省建筑科學(xué)研究設(shè)計(jì)院特種檢測(cè)研究所，安徽 合肥 230031）

0 前言

人防地下室構(gòu)件通常為混凝土構(gòu)件，包括剪力墻、梁板、頂板等。筆者調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，人防地下室的構(gòu)件裂縫問(wèn)題主要包括溫度、濕度、不均勻沉降等，裂縫的形式包括表面裂縫、深層裂縫和貫穿裂縫。為保證人防地下室的使用安全，必須對(duì)人防地下室的裂縫問(wèn)題進(jìn)行檢測(cè)，并根據(jù)裂縫的實(shí)際情況選擇合適的加固方案，進(jìn)而有效抑制裂縫的生長(zhǎng)，保證整體住宅樓的質(zhì)量。

1 工程概況

為了更好地分析住宅類人防地下室構(gòu)件裂縫的檢測(cè)及加固方案，本文選擇以某住宅小區(qū)為例，該小區(qū)為了滿足車(chē)輛停放需求和人防要求，選擇配備大面積的地下室。該住宅小區(qū)的地下室結(jié)構(gòu)形式為大底盤(pán)多塔結(jié)構(gòu)，地上8 棟住宅樓，地下室1 層，地下室面積約為20198m2，地下室的抗震設(shè)防類別為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類（丙類），抗震設(shè)防烈度為6 度，場(chǎng)地類別為II 類。該住宅小區(qū)1#樓和2#樓地下室采用的是平板式筏形基礎(chǔ)，筏板厚度為1000mm，其余6 棟地下室采用的是人工挖孔灌注樁，樁型為端承樁。地下室基礎(chǔ)力層為5 層中風(fēng)化砂質(zhì)泥巖，混凝土強(qiáng)度等級(jí)均為C30，平板式筏形基礎(chǔ)的筏板配筋為C20@150 雙層向分布，人工挖孔灌注樁的樁基設(shè)計(jì)等級(jí)為丙級(jí)，樁身承受豎向承載力。

就目前情況而言，該住宅小區(qū)地下室已經(jīng)投入使用，現(xiàn)已出現(xiàn)了裂縫問(wèn)題，其中，裂縫出現(xiàn)最多的部位在澆梁板墻上面，而若未能夠?qū)α芽p進(jìn)行良好的處理，則會(huì)導(dǎo)致地下室的使用安全性嚴(yán)重降低，將會(huì)對(duì)小區(qū)居民的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)嚴(yán)重的威脅。因此，建設(shè)單位為查明裂縫原因，委托專門(mén)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)地下室構(gòu)件裂縫進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)實(shí)際的裂縫情況分析地下室構(gòu)件裂縫產(chǎn)生的原因，并針對(duì)裂縫問(wèn)題提出針對(duì)性的加固措施，以期解決該住宅小區(qū)的地下室構(gòu)件裂縫問(wèn)題，保證地下室的使用安全[1]。

2 現(xiàn)場(chǎng)裂縫檢測(cè)情況

經(jīng)過(guò)檢測(cè)機(jī)構(gòu)的裂縫檢測(cè)表明，該住宅小區(qū)人防地下室的裂縫情況主要包括三種，分別為梁裂縫、剪力墻裂縫及頂板裂縫。

該住宅小區(qū)人防地下室梁裂縫主要分布在1#樓和地下室的交接處，裂縫最大寬度可達(dá)0.6mm。裂縫數(shù)量較多，多為直裂縫且對(duì)稱貫穿。

該住宅小區(qū)人防地下室的剪力墻裂縫主要分布于1#樓和地下室的交接處，裂縫最大寬度可達(dá)2mm，且對(duì)稱貫穿。

在進(jìn)行該小區(qū)人防地下室頂板裂縫的檢測(cè)時(shí)，先對(duì)頂板的板厚及配筋進(jìn)行了檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果顯示，頂板厚度及配筋均能夠滿足設(shè)計(jì)要求。頂板裂縫最大寬度為0.2mm，裂縫較少，且均對(duì)稱貫穿。

3 檢測(cè)結(jié)論

首先，檢測(cè)結(jié)果顯示，該住宅小區(qū)人防地下室的頂板、墻鋼筋配置、梁橫截面積、頂板厚度等均符合設(shè)計(jì)要求，故不存在由于未按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工的問(wèn)題。

其次，檢測(cè)結(jié)果顯示，該住宅小區(qū)人防地下室的頂板混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，剪力墻混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C35。該小區(qū)人防地下室使用時(shí)長(zhǎng)為3 年，故推算該小區(qū)人防地下室頂板所能夠承受的壓力約在30.6MPa～38.9MPa，剪力墻所能夠承受的壓力約在35.3MPa～39.7 MPa。

第三，檢測(cè)結(jié)果顯示，該住宅小區(qū)人防地下室的梁裂縫、剪力墻裂縫主要集中在1#樓和地下室的交接處，一些部位還會(huì)出現(xiàn)少量的頂板裂縫，且裂縫均為對(duì)稱貫穿狀態(tài)，裂縫寬度大且較為集中，這將對(duì)地下室的安全性帶來(lái)嚴(yán)重的影響。

第四，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果計(jì)算可知，該住宅小區(qū)人防地下室的地基基礎(chǔ)承載能力及上部承重結(jié)構(gòu)承載能力依舊能夠滿足設(shè)計(jì)要求。

第五，檢測(cè)結(jié)果顯示，該住宅小區(qū)人防地下室的裂縫問(wèn)題主要包括兩種，分別為混凝土收縮裂縫和不均勻沉降裂縫。根據(jù)上文介紹可知，該住宅小區(qū)的人防地下室1#樓和2#樓采用的樓基礎(chǔ)形式是筏板基礎(chǔ)，而其余樓體采用的是人工挖孔樁基礎(chǔ)，兩種不同的樓基礎(chǔ)形式很容易導(dǎo)致樓體與地下室產(chǎn)生不均勻沉降，且伴隨著地下室使用的時(shí)長(zhǎng)不斷增加，這種不均勻沉降帶來(lái)的影響越來(lái)越大，而該住宅小區(qū)人防地下室的梁裂縫、剪力墻裂縫便是由不均勻沉降所引起的?；炷潦軠囟?、濕度的影響會(huì)產(chǎn)生收縮應(yīng)力，若混凝土內(nèi)外部溫差過(guò)大，則會(huì)導(dǎo)致混凝土承受的收縮應(yīng)力增加，進(jìn)而導(dǎo)致地下室構(gòu)件產(chǎn)生裂縫，其中，頂板裂縫的產(chǎn)生便是由混凝土收縮所導(dǎo)致的。

最后，測(cè)試結(jié)果顯示，該住宅小區(qū)人防地下室構(gòu)件裂縫較多且寬度較大，內(nèi)部鋼筋構(gòu)件已經(jīng)出現(xiàn)了腐蝕現(xiàn)象，其使用性能及功能均受到了較為嚴(yán)重的影響，構(gòu)件的承載力、使用壽命均有所降低，故需要立即對(duì)該小區(qū)人防地下室構(gòu)件裂縫進(jìn)行加固處理。

4 人防地下室構(gòu)件裂縫存在原因分析

由于實(shí)際上住宅小區(qū)地下室的構(gòu)件長(zhǎng)期處于較為復(fù)雜的環(huán)境當(dāng)中，所處環(huán)境的溫度、濕度難以控制，受各類因素的影響很容易導(dǎo)致地下室出現(xiàn)構(gòu)件裂縫，且通常情況下，構(gòu)件裂縫的種類較多，包括收縮裂縫、溫度裂縫、鋼筋銹蝕裂縫、超載裂縫及堿骨料反應(yīng)裂縫等，而歸根結(jié)底，無(wú)論是哪種裂縫，產(chǎn)生的影響因素均為環(huán)境溫度因素、環(huán)境濕度因素、不均勻沉降因素及荷載因素。筆者調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段地下室出現(xiàn)構(gòu)件裂縫有80%是由溫度、濕度和不均勻沉降所引起的。

經(jīng)過(guò)相關(guān)研究人員調(diào)查研究表明，即使在沒(méi)有任何承載力的作用下，混凝土構(gòu)件也會(huì)出現(xiàn)裂縫，這也就說(shuō)明，混凝土構(gòu)件裂縫產(chǎn)生的主要原因與混凝土自身的特點(diǎn)有著直接的關(guān)系，是一種客觀存在的裂縫[2]。同時(shí)，較為嚴(yán)重的混凝土構(gòu)件裂縫均是由影響不嚴(yán)重的裂縫長(zhǎng)期不處理所形成的。起初，混凝土構(gòu)件裂縫普遍為表面裂縫，表面裂縫僅出現(xiàn)在混凝土構(gòu)件的表層，若不進(jìn)行處理則會(huì)導(dǎo)致混凝土構(gòu)件出現(xiàn)深層裂縫，深層裂縫將會(huì)逐漸延伸至混凝土構(gòu)件的內(nèi)部，并最終形成貫穿裂縫。

通過(guò)上文分析可知，檢測(cè)結(jié)果顯示，該住宅小區(qū)地下室構(gòu)件裂縫主要產(chǎn)生在梁、剪力墻和頂板上，且產(chǎn)生的原因主要包括兩點(diǎn)，分別為溫差和不均勻沉降，而不均勻沉降將會(huì)導(dǎo)致混凝土構(gòu)件承受的應(yīng)力分布不均勻，故而會(huì)導(dǎo)致混凝土構(gòu)件出現(xiàn)裂縫。

4.1 溫度裂縫的原因分析

溫度裂縫的產(chǎn)生主要是由混凝土構(gòu)件內(nèi)外部溫差過(guò)大所引起的。水泥是混凝土的重要組成材料之一，而水泥的水化熱過(guò)程中將會(huì)產(chǎn)生熱量，但由于混凝土構(gòu)件不易散熱，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部溫度高于外部溫度。同時(shí)，混凝土外部與空氣環(huán)境直接接觸，外部散熱較快而內(nèi)部散熱較慢，當(dāng)溫差達(dá)到一定值時(shí)，受溫度應(yīng)力的影響將會(huì)導(dǎo)致混凝土構(gòu)件自身的承受較大的拉力，而當(dāng)拉力超過(guò)混凝土的極限承受能力時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致混凝土構(gòu)件的表面出現(xiàn)裂縫。

而對(duì)于剪力墻結(jié)構(gòu)而言，剪力墻的厚度遠(yuǎn)高于梁板、頂板的厚度，且剪力墻的面積大，故與外界空氣環(huán)境直接接觸的面積較大，這也就說(shuō)明剪力墻的散熱能力較好，當(dāng)剪力墻的混凝土構(gòu)件水化熱產(chǎn)生熱量時(shí)，熱量散發(fā)較快，內(nèi)外溫差不會(huì)存在較大的差異。但由于剪力墻外部水分蒸發(fā)較快而內(nèi)部水分蒸發(fā)較慢，故剪力墻外部很容易形成干燥收縮裂縫。

此外，溫差裂縫的產(chǎn)生原因與施工環(huán)境也存在直接的關(guān)系。在施工的過(guò)程中，由于存在陽(yáng)光照射、早晚溫差大等問(wèn)題，水泥水化放熱則會(huì)導(dǎo)致構(gòu)件內(nèi)部溫度增高，地下室梁板則很容易出現(xiàn)冷熱變化、交替的情況，一旦溫度變化差過(guò)大，則會(huì)導(dǎo)致梁板承受較大的收縮力和膨脹力，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致構(gòu)件的承受較大的拉伸力。據(jù)筆者調(diào)查研究顯示，混凝土構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)熱膨脹系數(shù)為1× 10-4/℃，當(dāng)梁板所處環(huán)境溫度差高于20℃時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致其溫差收縮值增加為2× 10-4/℃，而此時(shí)則會(huì)超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)熱膨脹系數(shù)，進(jìn)而使得在收縮力的作用下導(dǎo)致梁板出現(xiàn)溫度裂縫[3]。

4.2 應(yīng)力裂縫的原因分析

混凝土是一種混合材料，其是由沙子、水泥、石子、水等諸多材料按照級(jí)配要求配比混合而成的，而實(shí)際上，水的存在必然會(huì)導(dǎo)致混凝土構(gòu)件出現(xiàn)孔隙，這種孔隙分為粗孔和毛細(xì)孔兩種，粗孔與毛細(xì)孔與混凝土構(gòu)件中水的比重和攪拌均勻度有著直接的關(guān)系。混凝土構(gòu)件的應(yīng)力裂縫主要來(lái)源于收縮應(yīng)力，其主要包括四種，分別為自收縮應(yīng)力、塑性收縮應(yīng)力、碳化收縮應(yīng)力和干燥收縮應(yīng)力[4]。而通常情況下，在地下室剪力墻、頂板及梁板上產(chǎn)生裂縫所承受的應(yīng)力多為塑性收縮應(yīng)力和干燥收縮應(yīng)力。塑性收縮應(yīng)力與混凝土的水灰比、水用量、混凝土外加劑性質(zhì)、混凝土水泥用量、混凝土外部環(huán)境溫度、施工振搗、使用養(yǎng)護(hù)有著直接的關(guān)系，而干燥收縮與水泥標(biāo)號(hào)、水泥用量、水泥含量、水泥標(biāo)準(zhǔn)磨細(xì)度、水灰比、配筋數(shù)量、骨料種類、養(yǎng)護(hù)方法、振搗情況等有著直接的關(guān)系[5]。

4.3 不均勻沉降產(chǎn)生的原因

通過(guò)上文分析可知，該住宅小區(qū)地下室的剪力墻、頂板出現(xiàn)裂縫的原因與施工設(shè)計(jì)有著直接的關(guān)系，1#樓體、2#樓體與其他樓體的基礎(chǔ)形式不同，伴隨著地下室使用時(shí)長(zhǎng)不斷增加，地下室便會(huì)出現(xiàn)沉降，但由于樓基礎(chǔ)形式不同則會(huì)導(dǎo)致1#樓體、2#樓體與其他樓體的沉降速度、沉降量均存在差異，且時(shí)間越久、差異越大，因此，產(chǎn)生了不均勻沉降的問(wèn)題。

4.4 施工質(zhì)量對(duì)構(gòu)件裂縫產(chǎn)生的影響

在地下室頂板、剪力墻及梁板施工的過(guò)程中普遍選擇的施工方法為澆筑施工，在澆筑施工的過(guò)程中往往需要對(duì)混凝土進(jìn)行振搗處理以保證混凝土能夠分布均勻，而過(guò)分的振搗將會(huì)導(dǎo)致混凝土構(gòu)件出現(xiàn)裂縫。通常情況下，混凝土振搗之后會(huì)呈現(xiàn)均勻泥狀，而過(guò)分振搗后，混凝土的體積將會(huì)縮小，同時(shí)也伴隨著混凝土出現(xiàn)沉落的現(xiàn)象，而在此時(shí)，混凝土表面則會(huì)形成一個(gè)砂漿層，該砂漿層中水分含量較多，而當(dāng)砂漿層中的水分蒸發(fā)之后，則會(huì)導(dǎo)致砂漿層出現(xiàn)裂縫。同時(shí)，若在混凝土建筑的過(guò)程中，模板、墊層過(guò)于干燥，則會(huì)導(dǎo)致模板、墊層的吸水量增加，進(jìn)而導(dǎo)致混凝土中的水分非自然蒸發(fā)，混凝土的塑性收縮現(xiàn)象加劇，從而導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫。

5 裂縫的加固處理方案

在實(shí)際進(jìn)行住宅小區(qū)地下室構(gòu)件裂縫的加固處理時(shí)，需要根據(jù)實(shí)際裂縫的情況選擇合理的方式進(jìn)行加固處理，以保證資源的合理利用。對(duì)于表面裂縫的處理方式，采用表面處理法進(jìn)行處理即可，而對(duì)于深層裂縫，可采用填充法、灌漿法進(jìn)行處理，但對(duì)于貫穿裂縫，則需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)。

5.1 表面處理法

現(xiàn)階段常用的表面處理方法主要包括兩種，一種為表面涂抹水泥砂漿處理法，而另一種為表面涂抹環(huán)氧膠泥或用環(huán)氧粘貼玻璃布的方法。表面涂抹水泥砂漿主要是在裂縫附近的混凝土表面鑿毛，并用水潤(rùn)濕，用刷水泥凈漿三次，隨后壓實(shí)抹光并灑水養(yǎng)護(hù)。表面涂抹環(huán)氧膠泥或用環(huán)氧粘貼玻璃布主要是用二甲苯或丙酮擦洗裂縫并涂抹環(huán)氧膠泥或粘貼環(huán)氧玻璃布。

5.2 填充法

填充法是沿裂縫在構(gòu)件表面開(kāi)鑿成U 型或V 型，隨后填充修補(bǔ)材料。填充法修補(bǔ)裂縫所用材料視修補(bǔ)目的而定，一般采用改性環(huán)氧修補(bǔ)膠或具有一定延伸率的各種彈性樹(shù)脂砂漿。

5.3 灌漿法

灌漿法又稱注漿法，是在一定時(shí)間內(nèi)，以較高的壓力將各種粘度較小的膠粘劑或防水劑灌注到裂縫深部，達(dá)到恢復(fù)結(jié)構(gòu)整體性、耐久性及防水性的目的。

5.4 結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法

預(yù)應(yīng)力加固處理是在原市人防地下室設(shè)計(jì)的極限承載力未能夠滿足實(shí)際使用需求的情況下使用的一種加固方式，同時(shí)，當(dāng)人防地下室構(gòu)件在使用過(guò)程存在預(yù)應(yīng)力損失的情況時(shí)，也需要使用該方式對(duì)混凝土構(gòu)件進(jìn)行加固。該方法主要是通過(guò)增加混凝土構(gòu)件預(yù)應(yīng)力的方式減少混凝土構(gòu)件的荷載力，從而降低荷載力對(duì)混凝土構(gòu)件產(chǎn)生的影響。預(yù)應(yīng)力體外加固主要是在人防地下室的梁體部位增加預(yù)應(yīng)力鋼筋或預(yù)應(yīng)力混凝土，從而幫助人防地下室梁板承擔(dān)一部分的作用力。

6 結(jié)論

綜上所述，為了滿足現(xiàn)代社會(huì)居民的需求，大部分住宅小區(qū)均會(huì)在建筑樓體下層設(shè)置人防地下室。但就目前情況而言，由于存在溫度、濕度、沉降等多種因素的影響導(dǎo)致地下室構(gòu)件很容易出現(xiàn)裂縫，其中，最常出現(xiàn)的位置為地下室的剪力墻結(jié)構(gòu)、頂板結(jié)構(gòu)和梁板結(jié)構(gòu)當(dāng)中。為避免構(gòu)件裂縫對(duì)地下室的使用性能產(chǎn)生更加嚴(yán)重的影響，需要對(duì)地下室的構(gòu)件裂縫進(jìn)行加固處理。在進(jìn)行加固處理的過(guò)程中，需要根據(jù)實(shí)際的裂縫情況合理的選擇加固方法，在保證加固質(zhì)量的同時(shí)也能夠保證資源的合理利用。