時間：2022-09-05 22:29:34
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2.大體積混凝土的澆筑方案大體積鋼筋混凝土結構在工業建筑中多為設備基礎、高層建筑中的厚大基礎底板等，這類結構由于承受巨大的荷載，整體性要求高，往往不允許留施工縫，要求一次澆筑完畢。因此，每遇到此類結構，在施工前，我就定出混凝土的施工方案，可分為全面分層、分段分層、斜面分層三種。
2.1全面分層澆筑方案。是將結構全面分成厚度相等的澆筑層，每層皆從一邊向另一邊推進澆筑，要求每層混凝土必須在下面一層混凝土初凝前澆筑完畢。采用該方案時，結構的平面尺寸不宜過大，否則混凝土強度（指單位時間內澆筑混凝土的數量）過大，造成施工困難。
2.2分段分層澆筑方案將結構適當分成若干段，每段再分若干層，逐層逐段澆筑混凝土，該方案適用于厚度不大而面積或長度較大的結構。(3)斜面分層澆筑方案。當結構長度較大而厚度不大時，可采用斜面分層澆筑方案。澆筑時混凝土一次澆筑到頂，讓混凝土自然流淌，形成一定的斜面。這時混凝土的振搗應從下端開始，逐步向上，這種方案較適合泵送混凝土工藝，因為可免去混凝土輸送管反復拆裝。
3分析大體積混凝土裂縫產生的原因
3.1干縮裂縫。混凝土干縮主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性質和用量、外加劑的用量等有關。是混凝土內外水分蒸發程度不同而導致變形不同的結果：混凝土受外部條件的影響，表面水分損失過快，變形較大，內部濕度變化較小變形較小，較大的表面干縮變形受到混凝土內部約束，產生較大拉應力而產生裂縫。
3.2塑性收縮裂縫。塑性收縮裂縫一般在干熱或大風天氣出現，裂縫多呈中間寬、兩端細，且長短不一，互不連貫狀態。常發生在混凝土板或比表面積較大的墻面上，較短的裂縫一般長20～30cm，較長的裂縫可達2～3m，寬1～5mm。從外觀分為無規則網絡狀和稍有規則的斜紋狀或反映出混凝土布筋情況和混凝土構件截面變化等規則的形狀，深度一般3～10cm，通常延伸不到混凝土板的邊緣。
3.3沉陷裂縫。沉陷裂縫的產生是由于結構地基土質不勻、松軟，或回填土不實或浸水而造成不均勻沉降所致。或者因為模板剛度不足，模板支撐間距過大或支撐底部松動等導致混凝土出現沉陷裂縫。特別是在冬季，模板支撐在凍土上，凍土化凍后產生不均勻沉降，致使混凝土結構產生裂縫。
3.4溫度裂縫。溫度裂縫多發生在大體積混凝土表面或溫差變化較大地區的混凝土結構中。混凝土澆注后，在硬化過程中，水泥水化產生大量的水化熱。由于混凝土的體積較大，大量的水化熱聚積在混凝土內部而不易散發，導致內部溫度急劇上升。而混凝土表面散熱較快，這樣就形成內外的較大溫差。較大的溫差造成混凝土內部與外部熱脹冷縮的程度不同，使混凝土表面產生一定的拉應力。當拉應力超過混凝土的抗拉強度極限時，混凝土表面就會產生裂縫，這種裂縫多發生在混凝土施工中后期。
4.對大體積混凝土裂縫采用材料控制技術
4.1水泥的合理選取。優先選用收縮小的或具有微膨脹性的水泥。因為這種水泥在水化膨脹期（1～5d）可產生一定的預壓應力，而在水化后期預壓應力部分抵消溫度徐變應力，減少混凝土內的拉應力，提高混凝土的抗裂能力。
4.2骨料的合理選取。選擇線膨脹系數小、巖石彈性模量低、表面清潔無弱包裹層、級配良好的骨料，這樣可以獲得較小的空隙率及表面積，從而減少水泥的用量，降低水化熱，減少干縮，減小了混凝土裂縫的開展。
4.3盡可能減少水的用量。混凝土具有雙重作用，水化反應離不開水的存在，但多余水貯存于混凝土體內，不僅會對混凝土的凝膠體結構和骨料與凝膠體間的界面過度區間的結構發展帶來影響，而且一旦這些水分損失后，凝膠體體積會收縮，如果收縮產生的內應力超過界面過度區間的抗力，就有可能在此界面區產生微裂縫，降低混凝土內部抵抗拉應力的能力。
5.加強混凝土的養護混凝土拌合物經澆筑搗密后，即進入靜置養護期，其中水泥和水逐漸起水化作用而增長強度。在這期間應該設法為水泥的順利水化創造條件，稱混凝土的養護。水泥的水化要有一定的溫度和濕度的條件。溫度的高低主要影響水泥水化的速度，而濕度條件則影響水泥水化能力。混凝土如在炎熱氣候下澆筑，又不及時灑水養護，會使混凝土中的水分蒸發過快，出現脫水現象，使已形成凝膠狀態的水泥顆粒不能充分水化，不能轉化為穩定的結晶而失去了粘結力，混凝土表面就會出現片狀或粉狀剝落，降低了混凝土的強度，另外，混凝土過早失水，還會因收縮變形而出現干縮裂縫，影響混凝土的整體性和耐久性。所以在一定溫度條件下混凝土養護的關鍵是防止混凝土脫水。
6.摻入外加劑與摻合材料提高混凝土耐久性
6.1粉煤灰。混凝土中摻用粉煤灰后，可提高混凝土的抗滲性、耐久性，減少收縮，降低膠凝材料體系的水化熱，提高混凝土的抗拉強度，抑制堿集料反應，減少新拌混凝土的泌水等。這些諸多好處均將有利于提高混凝土的抗裂性能。但是同時會顯著降低混凝土的早期強度，對抗裂不利。試驗表明，當粉煤灰取代率超過20%時，對混凝土早期強度影響較大，對于抗裂尤其不利。
6.2硅粉。（1）抗凍性：微硅粉在經過300～500次快速凍解循環，相對彈性模量隆低10～20%，而普通混凝土通過25～50次循環，相對彈性模量隆低為30～73%.（2）早強性：微硅粉混凝土使誘導期縮短，具有早強的特性。（3）抗沖磨、控空蝕性：微硅粉混凝土比普通混凝土抗沖磨能力提高0.5～2.5倍，抗空蝕能力提高3～16倍。
6.3減水劑。緩凝高效減水劑能夠提高混凝土的抗拉強度，并對減少混凝土單位用水量和膠凝材料用量，改善新拌混凝土的工作度，提高硬化混凝土的力學、熱學、變形等性能起著極為重要的作用。
6.4引氣劑。引氣劑除了能顯著提高混凝土抗凍融循環和抗侵蝕環境的能力外，能起著降低新拌混凝土的泌水，提高混凝土的工作度，降低混凝土的彈性模量，優化混凝土體內微觀結構，提高混凝土的抗凍性能。
關鍵詞：連續剛構懸臂施工掛籃設計有限元
1.工程概況
韓家店1號特大橋是國道主干線重慶至湛江公路貴州省境內崇溪河至遵義高速公路上的一座特大型三跨預應力混凝土連續剛構橋，該橋主橋全長為454m，跨徑設置為122m+210m+122m。該橋箱梁0號段長15m，其中橋墩兩側各外伸1.5m，每個“T”構沿縱橋方向分為36個對稱梁段，梁段數及梁段長度從根部至跨中分別為10×2.2m，10×2.5m，13×3m，3×3.5m。橋體按整幅設計，箱梁采用單箱單室截面，頂板寬22.5m，底板寬11m，外翼板懸臂長5.57m，梁高由0號塊處的12.5m以半拋物線形式從根部過度到跨中的3.5m。
2.掛籃形式的選取
2.1分段施工法與懸灌掛籃的演化
預應力混凝土橋梁的分段施工法是從預應力原理、箱梁設計和懸臂施工法綜合演進而成的。自從二十世紀五十年代PC箱梁的分段施工法在西歐誕生以來[1]，國內外大跨度橋梁多采用此法。除懸臂拼裝法以外，尤其是特大橋梁中更是普遍應用平衡懸臂灌筑法——即單“T”的每一個設計節段利用掛籃對稱就地澆筑混凝土。懸臂灌筑法中不需要象滿堂支架法那樣大量的施工支架和臨時設備，不影響橋下通航和通車，施工不受季節、河道水位的影響。
平衡懸灌法施工的成敗及質量控制的優劣在于掛籃的工藝設計，掛籃設計的好壞直接影響到施工進度，它是特大橋梁施工中的一項關鍵技術。
就掛籃總重與懸澆最大梁段的重量比而言，PC橋梁的懸臂施工掛籃的演化過程[2][3]大致經歷了從平行桁架式，三角型組合梁式，曲弦桁架式(或稱弓弦式)，菱形式到滑動斜拉式的階段變化。特點是結構越來越輕型化，受力越來越合理，有些掛籃的行走系統還設計有統一的液壓伺服裝置來控制掛籃的升降和行走，使得掛籃操作及施工控制越來越趨向智能化[4]。
2.2掛籃設計的輕型化
目前，掛籃已向輕型、重載方向發展。其中可以用兩個主要控制指標β，β’來反映掛籃的設計優化與否。設定β=掛籃總重/懸澆節段重量，β’=主承重結構/懸澆節段重量。
β值越低，表示承受節段單位重量使用的掛籃材料越省，整個掛籃（包括模板）設計越合理；β’值越低，表示掛籃主承重構件使用的材料越省，設計越合理。另外，減輕掛籃自重采用的手段除優化結構形式外，最重要的措施是不設平衡重，并改善滑移系統，同時改進力的傳遞系統。
圖1列出了國內外20座大橋的的β值分布，其中最大為2.18，最小為0.31。
圖1國內外20座大橋的β值分布
2.3韓家店掛籃形式的選取
因懸灌施工中有多種因素制約掛籃的布置和結構設計，如施工狀態大橋主梁的強度及變形要求，近海施工風荷載的影響，吊機的噸位及安裝位置等等。一般來說，采用的掛籃須滿足：結構簡單，重量輕，安裝、拆除方便，安全可靠，灌注混凝土過程中變形小等特點。
韓家店掛籃形式在參考了平弦無平衡重掛籃、菱形掛籃、弓弦式掛籃、斜拉式掛籃等結構形式后，從中選取了三角形掛籃形式，該掛籃與其它形式掛籃比較有如下突出特點：
⑴、三角形掛籃與菱形掛籃相比，降低了前橫梁高度，即掛籃重心位置大大降低，從而提高了掛籃走行時的穩定性。
⑵、結構簡單，拆裝方便，重量較輕。設計中三角形掛籃主桁架和主要結構體系采用鋼板和型鋼焊制的箱形結構，單件重量較輕，主桁架桿件間采用法蘭結構用高強螺栓連接，易于搬運和拆裝。
⑶、該三角形掛籃平衡重系統利用已成形梁段豎向預應力鋼筋作為后錨點，取消了平衡重的壓重結構。
⑷、掛籃走行采用液壓走行系統，由導梁、走行輪、反扣輪、走行油缸組成，該系統具有掛籃就位準確、走行速度快、安全可靠等特點。
⑸、該掛籃通用性強，稍做改裝即可用于其它幅寬和梁高的橋上。
3．掛籃結構布置
該三角形掛籃由主桁、前橫梁、底籃系統、前吊系統、內外模滑梁系統、后錨系統組成，掛籃總重(含內外模)約為1160kN，因模板以及吊桿隨施工過程中截面高度的不斷降低有一部分將會移去，對跨中合攏梁段所要求的支架重量須小于1300kN是顯然滿足的，所以減小荷載后的掛籃仍然可以作為中跨合攏的支架方案使用。總體布置圖以及吊掛系統如圖2-1、2-2所示。
4．掛籃的設計
4.1掛籃構件的傳力過程
考察主梁設計截面的形狀，單箱單室的截面形式至多可用8個相對獨立的內外模板（外頂模2塊+外側模2塊+底模1塊+內頂模1塊+內側模2塊）拼接而成。作為待澆梁段混凝土的支撐面，內、外頂模支撐翼緣板與頂板的混凝土重量，模板以上的重量則由間隔分布的8根內、外縱滑梁承受，內、外縱滑梁則把力傳遞到已澆梁段的頂板和前上橫梁上安裝的吊桿上。待澆腹板和底板混凝土的重量則通過底模傳遞給底欄縱、橫梁，通過前、后下橫梁上安裝的吊帶傳力給已澆梁段的底板和前上橫梁。而前上橫梁的所有荷載則都傳遞到三角形主桁架上，三角形主桁架的前支點和后錨點把力再傳給已澆梁段的頂板。澆注某一節段混凝土時掛籃構件的傳力過程如圖3所示。
圖3澆注混凝土時掛籃構件的傳力過程
4.2構件內力的計算
掛籃必須適應整個施工過程，因施工過程中節段荷載的不斷變化，掛籃中各桿件的受力也是在不斷變化之中，因此擬訂一個最不利的施工過程進行計算，既可以優化桿件的設計，又可以確保施工安全。一般而言，擬訂最不利施工過程的依據是待澆梁段混凝土的總體積最大，總重量最重。按設計劃分的單“T”沿36個梁段的體積分布如圖4所示。因為各構件在所有施工過程中的受力具有相對的獨立性，有必要根據設計分段的情況把主梁截面細分，如34#節段（最長3.5m梁段）混凝土重量可能會對翼緣板外滑梁和頂板內滑梁產生最不利影響，1#節段（最重2.2m梁段）可能會對底模縱橫梁以及前后吊掛構件產生最不利影響。事實上，根據設計節段長度的變化，擬訂1#，11#，21#，34#四個施工節段混凝土重量對掛籃構件的效應可以涵蓋其它施工節段，掛籃構件內力計算即以這四個施工節段為基準，空掛籃狀態則以1#施工節段為基準計算。
圖4單“T”沿36個梁段的體積
計算中掛籃系統采用空間（桿系＋板塊）有限元進行彈性分析，其中三角形主桁桿件、橫聯，上、下橫梁，底籃縱梁,內、外縱滑梁用梁單元來模擬；吊桿、吊帶用只拉桿單元來模擬；底籃模板采用具有較大剛性的板單元來模擬，計算模型如圖5所示。這種空間模型較一般采用的平面桿系模型更能反映每根桿件或每塊模板的受力和變形情況，避免了平面桿系模型中三角形主桁片桿件合并帶來的桿件受力、變形平均化問題，對分析各桿件的真實受力狀態有益，也對掛籃總體變形及施工標高的控制有益。
有限元法計算中的部分參數如表1所示。
表1掛籃構件內力計算中參數的選定
序號
材料
序號
荷載
⑴
16Mn鋼
[σ]=200MPa
⑴
施工臨時荷載重
2.0kN/m2
⑵
A3鋼
[σ]=140MPa
⑵
施工沖擊荷載重
1.5kN/m2
⑶
混凝土
容重γ
26.0kN/m3
⑶
模板重量根據該節
所用數量確定
模板采用
定型鋼模
⑷
結構自重
程序自動加載
圖5空間計算模型示意（其中符號：，分別表示支點和吊點）
圖中A:三角形主桁架；B,C,D:上、下橫梁；E:內、外滑梁；F,G:底籃前后吊帶；H:縱滑梁吊桿；I:底籃模板及縱梁
4.3計算結果及分析
表2列出了掛籃在4個澆筑階段（1#，11#，21#，34#施工節段）和空掛籃在1個行走階段（1#2#施工節段）的構件應力計算結果。
表2澆筑階段和行走階段掛籃構件的最大應力(絕對值)（MPa）
桿件
編號
桿件
名稱
澆筑階段
行走階段
1#
11#
21#
34#
1#2#
⑴
前后下弦桿
27.2
23.6
23.3
23.1
11.2
⑵
立柱
13.0
11.1
11.0
10.9
4.6
⑶
前后斜桿
40.7
35.1
34.5
34.2
15.0
⑷
前上橫梁
38.4
33.5
34.8
36.2
14.9
⑸
前下橫梁
18.7
15.1
13.1
9.4
4.5
⑹
后下橫梁
22.3
17.5
10.5
6.6
6.0
⑺
底籃縱梁
93.8
73.8
48.8
26.0
3.0
⑻
前吊帶
15.5
13.1
10.2
6.7
3.1
⑼
后吊帶（繩）
35.1
28.1
19.7
11.4
74.7*
⑽
內外滑梁
112.4
99.6
113.4
125.1
97.5
⑾
滑梁吊桿
83.0
87.9
94.3
97.9
40.1
注：表中“*”號表示行走階段后吊點采用鋼絲繩。
與表2中五種工況對應的掛籃底籃的最大變形分別為：1#：11.3mm；11#：9.4mm；21#：8.8mm；34#：8.0mm；掛籃從1#行走至2#節段時為15.8mm。
從計算結果看，掛籃在整個施工過程中構件的應力是能夠滿足材料的允許值要求的。澆注混凝土過程中掛籃的變形較小說明掛籃的整體剛度較大，這有益于在實際施工中對線型及標高的控制，進而提高施工質量。
5結束語
韓家店1號特大橋通過選擇三角形掛籃這種合理的掛籃形式，設計中充分了解了掛籃在施工過程和走行過程中各構件的傳力機理，對掛籃在各種工況下建立了適用、合理的三維空間有限元模型，以至于能夠比較完整地了解各桿件的受力和變形情況，計算結果滿足各施工過程受力和變形的要求。
每一座懸灌施工的大橋都有其自身的特點，這需要綜合考慮大橋本身因素以及圍繞大橋伴生的各種因素對掛籃選擇的影響。技術層面上，對選定的掛籃還需進一步優化結構形式和桿件的設計。輕型、重載的掛籃結構形式對增強施工現場的可操作性、創造經濟效益有著重要意義！
參考文獻：
[1]預應力混凝土橋梁分段施工和設計，[美]小沃爾特·波多爾尼[法]J·M·米勒爾，1986.4，萬國朝，黃邦本譯
[2]PC橋梁懸臂灌注施工掛籃的發展，王武勤，橋梁建設，1997年第4期，p55～p57
關鍵詞：混凝土；裂縫；成因；預防
一、混凝土裂縫的分類
混凝土裂縫是混凝土的一種常見病和多發病。病情絕大多數發生于施工階段，其原因復雜多變，一般可分為無害裂縫和有害裂縫兩大類。無害裂縫是指肉眼看不到的、砼內部固有的一種裂縫，它是不連貫的。寬度一般在0.05mm以下，這種砼本身固有的微觀裂縫，荷載不超過設計規定的條件下，一般視為無害。有害裂縫寬度在0.05mm以上，并且認為寬度小于0.2～0.3mm的裂縫是無害的，但是這里必須有個前提，即裂縫不再擴展，為最終寬度。
二、混凝土裂縫的成因
裂縫產生的形式和種類很多，有設計方面的原因，但更多的是施工過程的各種因素組合產生的。
(一)砼的收縮
收縮是砼的一個主要特性，對砼的性能有很大影響。由于收縮而產生的微觀裂縫一旦發展，則有可能引起結構物的開裂、變形甚至破壞。產生收縮裂縫的原因，一般認為在施工階段因水泥水化熱及外部氣溫的作用引起砼收縮而產生的裂縫。多為規則的條狀，很少交叉。常發生在結構變截面處，往往與受力鋼筋平行。收縮裂縫多發生在大體積砼中，梁、板、柱等小塊體構件，預應力構件極少產生收縮裂縫。砼收縮裂縫危害較大，尤其是暴露在大氣中的構筑物，影響更大。如不加以防止，可能會造成嚴重后果。
(二)混凝土材料及配合比
配合比設計不當直接影響砼的抗拉強度，是造成砼開裂不可忽視的原因。配合比不當指水泥用量過大，水灰比大，含砂率不適當，骨料種類不佳，選用外加劑不當等，這幾個因素是互相關聯的。有關試驗資料顯示：用水量不變時。水泥用量每增加10％，混凝土收縮增加5％；水泥用量不變時，用水量每增加10％，混凝土強度降低20％，混凝土與鋼筋的粘結力降低10％。合肥市近兩年發現不少商品混凝土澆搗的樓板出現裂縫，總結的原因有如下方面：
1、粗細集料含泥量過大，造成混凝土收縮增大。集料顆粒級配不良或采取不恰當的間斷級配，容易造成混凝土收縮的增大，誘導裂縫的產生。
2、骨料粒徑越細、針片含量越大，混凝土單方用灰量、用水量增多，收縮量增大。
3、混凝土外加劑、摻和料選擇不當、或摻量不當，嚴重增加混凝土收縮。
4、水泥品種原因，礦渣硅酸鹽水泥收縮比普通硅酸鹽水泥收縮大。
5、水泥等級及混凝土強度等級原因：水泥等級越高、細度越細、早強越高對混凝土開裂影響很大。混凝土設計強度等級越高，混凝土脆性越大、越易開裂。
(三)施工及現場養護原因
1、現場澆搗混凝土時，振搗或插入不當，漏振、過振或振搗棒抽撤過快，均會影響混凝土的密實性和均勻性，誘導裂縫的產生。
2、高空澆注混凝土，風速過大、烈日暴曬，混凝土收縮值大。
3、對大體積混凝土工程，缺少兩次抹面，易產生表面收縮裂縫。
4、大體積混凝土澆注，對水化計算不準、現場混凝土降溫及保溫工作不到位，引起混凝土內部溫度過高或內外溫差過大，混凝土產生溫度裂縫。
5、現場養護措施不到位，混凝土早期脫水，引起收縮裂縫。
6、現場模板拆除不當，引起拆模裂縫或拆模過早。
7、現場預應力張拉不當(超張、偏心)，引起混凝土張拉裂縫。
這些因素都會造成砼較大的收縮，產生龜裂裂縫或疏松裂縫，致使砼微觀裂縫迅速擴展，形成宏觀裂縫。
養護是使砼正常硬化的重要手段。養護條件對裂縫的出現有著關鍵的影響。在標準養護條件下，砼硬化正常，不會開裂，但只適用于試塊或是工廠的預制件生產，現場施工中不可能擁有這種條件。但是必須注意到，現場砼養護越接近標準條件，砼開裂可能性就越小。
(四)使用原因(外界因素)
1、構筑物基礎不均勻沉降，產生沉降裂縫。
2、使用荷載超負。
3、野蠻裝修，隨意拆除承重墻或鑿洞等，引起裂縫。
4、周圍環境影響，酸、堿、鹽等對構筑物的侵蝕，引起裂縫。
5、意外事件，火災、輕度地震等引起構筑物的裂縫。
三、混凝土裂縫預防措施
根據砼裂縫成因，采取適當措施進行預防要比事后補救有效的多。也就是說采取以防為主的方法，歸納起來，可以從以下幾個方面著手：
1、設計
在設計上要注意到那些容易開裂的部位，如深基與淺基、高低跨處等，應考慮到由于地基的差異沉降或結構原因而引起的薄弱環節，在設計中加以解決。在構件截面允許、配筋率不變而且澆筑方便的條件下，鋼筋直徑越細、間距越小則對預防開裂越有利。
2、施工方案
好的施工方案與預防、控制裂縫有很大的關系。施工方案主要應確定一定澆筑量、施工縫間距、位置及構造、澆筑時間、運輸及振搗等。一次澆筑長度由垂直施工縫分割，最好是設置在變截面處或承受拉、剪、彎應力較小的部位。除控制一次澆筑厚度外，分層位置即水平施工縫留設位置也應加以注意，一般來說，因盡量留在變截面處，或遠離受拉鋼筋部位而設在砼的受壓區，確定澆筑時間的原則應盡量避開炎熱天氣和晝夜溫差大的日子。如果必須在夏季施工，則應采取材料降溫措施來控制砼入模溫度。
3、施工質量
由于施工質量原因而產生的裂縫發生率在95％以上。如果在施工階段控制住了裂縫，則在使用階段開裂的可能性就很小了。因此，施工階段是裂縫預防的主要階段，在施工階段要注意以下幾個問題：首先砼要有合適的配合比，選擇合適的配合比，不僅要滿足強度要求、施工要求，還要從防止產生裂縫的需要出發。其次適當地選擇好水灰比，在滿足強度要求的原則下，盡可能減少水泥用量。其次鋼筋的成型和模板安裝位置要準確、牢固，以免施工中變形。鋼筋上的污物和氧化鐵皮要清除，以免影響粘結力。最后是澆筑、振搗操作合理，特別是振搗操作技術，往往不被人們重視。過分地振搗對砼均勻性有害，振搗不足也不能保證砼應有的密實度，要恰到好處。
4、養護
養護的目的是使砼正常硬化，強度增長，不受或少受外界影響。技術關鍵是設法使砼溫度級慢慢下降到接近外界氣溫，縮小降溫過程中的溫差。以便減小溫度應力，阻力裂縫的產生。
混凝土一般都采用柱塞泵泵送，泵送時會產生比較大的沖擊力，因此模板支撐系統必須經過嚴格的計算，要復核鋼管強度、整體剛度、抗傾覆能力，并適當加密立桿間距，減小和控制模板下撓程度，以保證模板支撐系統有足夠的剛度來承受混凝土的澆筑沖力。混凝土模板支撐系統要做到構造合理、重點加強，特別是掃地桿不能缺少。模板拼縫要滿足施工及規范要求，做到不漏水、漏漿，為保證樓板厚度應嚴格控制模板和混凝土頂標高。
尤其要注意的是，樓面堆載不能過早。施工過程中，嚴格根據樓面混凝土實際強度確定下一層周轉材料和柱鋼筋的上樓面時間。現澆板上不要過早上人、堆料、增加施工荷載，因混凝土澆筑后要有一個硬化過程，才會有強度，在這個過程中，應對混凝土加以保養，不能對混凝土施加任何外力。必須在混凝土強度達到1.2N/mm2以后，才允許在其上踩踏或安裝模板及支架。控制方法很簡單，就是要求塔吊司機在接到項目部通知后方允許吊運材料，并且注意嚴禁集中堆載，才可避免因人為因素造成破壞性裂縫。
2塑性收縮裂縫
塑性收縮裂縫出現在暴露于空氣中的混凝土表面，裂縫較淺，長短不一，短的僅20cm-30cm，長的可達2m-3m，寬Imm-5mm，裂縫互不連貫，類似干燥的泥漿面。
防止收縮裂縫的措施
2.1選用水泥時，宜選用鋁酸三鈣谷量較低，細度不宜過細，礦渣含量不宜過多的水泥，砂不宜用特細砂。在確定配合比時，應采用低水灰比，低水泥用量和低用水量，選用級配良好的砂子和石子。氣溫較低時，在混凝土中摻加促凝刑，以加速混凝土的凝結和強度發展。
2.2澆筑混凝土前，將基層和模板澆水濕透，避免吸收混凝土中的水分。
2.3振搗密實，減少混凝土的收縮量。施工中應加強振搗，提高密實度，加強澆水養護，延遲收縮發生，以避免在早期混凝土強度較低時，出現過大的收縮而造成裂縫。
2.4混凝土澆筑后，在初凝前完成抹平工作，終凝前完成壓光工作。建議推廣二次抹壓工藝。抹光后及時用潮濕的草袋或塑料薄膜覆蓋，認真養護，也可噴涂混凝土養護劑。
2.5在氣溫高、風速大、干燥的天氣時施工，加擋風設施。混凝土澆筑后應及早進行噴水養護，使其保持濕潤。大面積混凝土宜澆完一段，養護一段。在炎熱季節，需加強表面的抹壓和養護。必要時加設遮陽擋風及噴霧設施等。
2.6采用合理的構造措施。收縮裂縫多出現在伸縮縫間距過大的建筑中，有的建筑物溫度收縮的間距雖符合規范中使用要求，但由于施工周期長，結構在較長時間內為暴露在大氣中的露天結構，其收縮變化明顯比室內結構要大，因此，大多在施工期間出現裂縫，故在結構中斷面薄弱處、應力集中處宜采取各種加強措施。
2.7避免各種應力疊加。混凝土體積較大時，要防止各種收縮應力疊加，在結構應力復雜、應力集中或應力較大的部位，特別要防止出現過大的收縮應力。
2.8摻加外加料。例如摻加膨脹劑可以抵消或大部分抵消混凝土的收縮應力，從而控制裂縫的產生。
3溫度裂縫
水泥水化過程中放出大量的熱，且主要集中在澆筑后的前7d內，一般每克水泥可以放出502J的熱量，如果以水泥用量350kg/m3-550kg/m3來計算，每m3混凝土將放出17500kJ-27500kJ的熱量，從而使混凝土內部溫度升高。尤其對大體積混凝土來說，這種現象更嚴重。因為混凝土內部和表面的散熱條件不同，所以，混凝生中心溫度低，形成溫度梯度，造成溫度變形和溫度應力。溫度應力和溫度成正比，當這種溫度應力超過混凝土的內外約束應力（包括混凝土抗拉強度）時，就會產生裂縫。這種裂縫初期出現時很細，隨著時間的發展而繼續擴大，甚至達到貫穿的情況。
溫度裂縫的控制措施：
3.1考慮選擇粉煤灰水泥、礦渣水泥、火山灰水泥或復合水泥，對于體積較大的結構，應優先選擇中熱水泥甚至低熱水泥。其次，可充分利用混凝土后期強度，以減少水泥用量。為更好地控制水化熱所造成的溫度升高，減少溫度應力，可根據工程結構實際承受荷載時的情況，并和設計單位協商，以56d或90d抗壓強度代替28d抗壓強度作為設計強度。對大體積鋼筋混凝土基礎的高層建筑，28d不可能影響混凝土結構，特別是大體積鋼筋混凝土基礎施加設計荷載，因此，將試驗混凝土標準強度的齡期推遲到56d或90d是合理的。
3.2澆筑大體積混凝土結構不得已而采用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥時，應考慮在保證強度指標的情況下，摻加一定量活性摻合料（如粉煤灰、礦渣微粉等），活性摻合料對水泥的替代越大，降低混凝土溫升的效果越好。摻加粉煤灰混凝土的溫度和水化熱，在1d-28d齡期內，摻入粉煤灰的百分數就是溫度和水化熱降低的百分數，即摻加20%粉煤灰的水泥混凝土，其溫升和水化熱約為未摻粉煤灰的水泥混凝土的80%，可見摻加粉煤灰對降低混凝土的水化熱和溫升的效果是非常顯著的。
3.3在混凝土中摻加一定量的具有減水、增塑、緩凝、引氣劑的外加劑，可以改善混凝土拌合物的流動性、粘聚性和保水性。由于其減水作用和分散作用，在降低用水量和提高強度的同時，還可以降低水化熱，推遲放熱峰的出現時間，因而減少溫度裂縫。
該法適合于修補較寬裂縫大于0.5mm，采用環氧樹脂：10，聚硫橡膠：3，水泥：12.5，砂：28。首先用人工將曬干篩后的砂、水泥按比例配好攪拌均勻后，將環氧樹脂聚硫橡膠也按配比拌勻。然后摻入已拌好的砂、水泥當中，再用人工繼續攪拌。最后用少量的丙酮將已拌好的砂漿稀釋到適中稠度（約0.4斤丙酮就可以了）。及時將已拌好的改性環氧樹脂砂漿用橡膠桶裝到已鑿好洗凈吹干后的混凝土鑿槽內進行嵌入。
1.2低壓注漿法修補裂縫
低壓注漿法適用于裂縫寬度為0.2mm~0.3mm的混凝土裂縫修補。修補工序如下：裂縫清理-試漏-配制注漿液-壓力注漿-二次注漿-清理表面。
當裂縫數量較多時，先要在裂縫位置上貼醫用白膠布，再用窄毛刷沾漿沿裂縫來回涂刷封縫，使裂縫封閉，大約10分鐘后，揭去膠布條，露出小縫，粘貼注漿嘴用鍵包嚴。固化后周邊可能有裂口，必須反復用漿補上，以避免注漿漏漿。注漿操作一般在粘嘴的第二天進行，若氣溫高的話，半天就可注漿。操作時先用補縫器吸取注漿液，插入注漿嘴，用手推動補縫器活塞，使漿液通過注漿嘴壓入裂縫，當相鄰的嘴中流出漿液時，就可拔出補縫器，堵上鋁鉚釘。一般由上往下注漿，水平縫一般從一端到另一端逐個注漿。為了保證漿液充滿，在注漿后約半小時可以對每個注漿嘴再次補漿。
1.3表面覆蓋法修補裂縫
這是一種在微細裂縫（一般寬度小于0.2mm）的表面上涂膜，以達到修補混凝土微細裂縫的目的。分涂覆裂縫部分及全部涂覆兩種方法，這種方法的缺點是修補工作無法深入到裂縫內部，對延伸裂縫難以追蹤其變化。
表面覆蓋法所用材料視修補目的及建筑物所處環境不同而異，通常采用彈性涂膜防水材料，聚合物水泥膏、聚合物薄膜（粘貼）等。施工時，首先用鋼絲刷子將混凝土表面打毛，清除表面附著物，用水沖洗干凈后充分干燥，然后用樹脂充填混凝土表面的氣孔，再用修補材料涂覆表面。
結論。裂縫是混凝土結構中普遍存在的一種現象，它的出現不僅會降低建筑物的抗滲能力，影響建筑物的使用功能，而且會引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影響建筑物的承載能力，因此嚴格按規程、規范要求施工，嚴把質量關，防患于未來，盡可能地降低混凝土裂縫的出現；對混凝土裂縫進行認真研究、區別對待，采用合理的方法進行處理，并在施工中采取各種有效的預防措施來預防裂縫的出現和發展，保證建筑物和構件安全、穩定地工作。
參考文獻
[1]鋼筋混凝土結構設計規范.中國建筑工業出版社，1999.2.
關鍵詞：混凝土；裂縫；原因；防治；處理
1混凝土裂縫產生主要原因
1.1人為因素
（1）設計不當產生的裂縫。為追求建筑物的外觀樣式，建筑物表面存在過多凹凸角，產生的凹角應力集中導致出現裂縫。一些超長建筑物，很易出現伸縮裂縫。此外，因設計的承重板件厚度太小，剛度減弱，板中受拉鋼筋和受壓混凝土應力增大，致使板件出現穿透性裂縫。（2）混凝土材料使用不當產生的裂縫，比如：使用導致混凝土收縮性較高的礦渣水泥、快硬水泥、低熱水泥及水泥標號低或水灰比高均易產生裂縫。（3）施工方法不規范會導致混凝土產生裂縫。
1.2客觀原因
（1）溫度應力引起裂縫，目前溫度裂縫產生主要原因是由溫差造成的。（2）收縮引起裂縫，收縮有很多種，包括干燥收縮、塑性收縮、自身收縮、碳化收縮等等。這里主要介紹干燥收縮和塑性收縮。
2防治
2.1溫度的控制
（1）盡量選用低熱或中熱水泥，如礦渣水泥、粉煤灰水泥等。
（2）采用改善骨料級配，用干硬性混凝土，摻混合料，加引氣劑或塑化劑等措施以減少混凝土中的水泥用量，將水泥用量盡量控制在450kg/m3以下。
（3）降低水灰比，一般混凝土的水灰比控制在0.6以下。
（4）改善骨料級配，摻加粉煤灰或高效減水劑等來減少水泥用量，降低水化熱。
（5）改善混凝土的攪拌加工工藝，在混凝土中摻加一定量的具有減水、增塑、緩凝等作用的外加劑，改善混凝土拌合物的流動性、保水性，降低水化熱，推遲熱峰的出現時間。
（6）熱天澆筑混凝土時減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱或采用搭設遮陽板等輔助措施控制混凝土的溫升，降低澆筑混凝土的溫度。
（7）如果是大體積混凝土，因為溫度應力與結構尺寸相關，混凝土結構尺寸越大，溫度應力越大，所以在混凝土中埋設水管，通入冷水降溫，減小混凝土的內外溫差，減小約束。
（8）拌合混凝土時加水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度，澆筑混凝土時，預留溫度收縮縫。
（9）是減小約束，澆筑混凝土前宜在基巖和老混凝土上鋪設5mm左右的砂墊層或使用瀝青等材料涂刷。
（10）是加強混凝土養護，混凝土澆筑后，及時用濕潤的草簾、麻片等覆蓋，并注意灑水養護，適當延長養護時間，保證混凝土表面緩慢冷卻。長期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結構，在寒冷季節采取保溫措施，以防止寒潮襲擊。
（11）在混凝土中配置少量的鋼筋或者摻入纖維材料將混凝土的溫度裂縫控制在一定的范圍之內。
（12）規定合理的拆模時間，氣溫驟降時進行表面保溫，以免混凝土表面發生急劇的溫度梯度。
2.2采用合理的施工方法
（1）混凝土的拌制，要嚴格控制原材料計量準確，同時嚴格控制混凝土出機塌落度，要盡量降低混凝土拌合物出機口溫度。
（2）混凝土澆注過程質量控制。澆注過程中要進行振搗方可密實，振搗時間應均勻一致以表面泛漿為宜，間距要均勻，以振搗力波及范圍重疊二分之一為宜，澆注完畢后，表面要壓實、抹平，以防止表面裂縫。另外，澆注混凝土要求分層澆注，分層流水振搗，同時要保證上層混凝土在下層初凝前結合緊密。避免縱向施工縫、提高結構整體性和抗剪性能。盡量避開在太陽輻射較高的時間澆注，若由于工程需要在夏季施工，則盡量避開正午高溫時段，澆注盡量安排在夜間進行。混凝土在實際溫度養護的條件下，強度達到設計強度的75%以上，混凝土中心與表面最低溫度控制在25℃以內，預計拆模后混凝土表面溫降不超過9℃以上允許拆模。在混凝土在拆模后，特別是低溫季節，在拆模后立即采取表面保護。防止表面降溫過大，引起裂縫。另外，當日平均氣溫在2～3d內連續下降不小于6～8℃時，28d齡期內混凝土表面必須進行表面保護。
2.3設計部門應明確建筑物的安全第一的宗旨
在保證安全的前提下對建筑物的實用性、裝飾性進行改進，不可片面追求建筑物的經濟性和裝飾效果。
2.4混凝土材料方面
（1）選用收縮性較低的水泥，合理搭配水泥強度等級與混凝土強度等級之間關系。一般情況下，水泥強度比所使用的混凝土強度大一個等級。如配置C30混凝土，使用強度等級為42.5的水泥比較合適，可以達到合理的水灰比，保證施工質量。切記不能只為片面追求經濟效益，使用高標號水泥、大水灰比的配合比。在現場一定要設置與施工規模和進度相匹配的水泥庫，嚴禁不同廠家的水泥混用。
（2）選用級配良好的粗、細骨料，粗骨料中針片狀石子嚴禁超標，細骨料不能使用細砂，含泥量嚴格控制在規范要求以內。盡量選用收縮率小的骨料。夏季骨料溫度高時，采用灑水等降溫措施，減緩混凝土水化反應速度，降低混凝土入模溫度。
3.1表面處理法
包括表面涂抹和表面貼補法。表面涂抹適用范圍是漿材難以灌入的細而淺的裂縫，深度未達到鋼筋表面的發絲裂縫，不漏水的縫，不伸縮的裂縫以及不再活動的裂縫。表面貼補法適用于大面積漏水（蜂窩麻面等或不易確定具體漏水位置、變形縫）的防滲堵漏。
3.2填充法
用修補材料直接填充裂縫，一般用來修補較寬的裂縫（〉0.3mm），作業簡單，費用低。寬度小于0.3mm、深度較淺的裂縫，或是裂縫中有充填物、用灌漿法很難達到效果的裂縫，以及小規模裂縫的簡易處理可采取開V型槽，然后作填充處理。
3.3灌漿法
此法應用范圍廣，從細微裂縫到大裂縫均可適用，處理效果好。
3.4結構補強法
因超荷載產生的裂縫、裂縫長時間不處理導致的混凝土耐久性降低、火災造成的裂縫等影響結構強度可采取結構補強法。包括斷面補強法、錨固補強法、預應力法等混凝土裂縫處理效果的檢查包括修補材料試驗、鉆心取樣試驗、壓水試驗、壓氣試驗等。
4混凝土裂縫控制案例分析
4.1在建工程發生裂縫描述
某小區在建某棟樓為六層磚混結構，在砌磚基礎前用商品混凝土做300mm厚墊層，其中商品混凝土的配比及相關參數如下：該商品混凝土強度等級為C15，落度為110-130mm，水泥強度等級為P32.5，細骨料的細度模數為2.5，粗骨料最大粒徑為31.5mm，，減水劑摻量為1.6%，摻平電Ⅰ級粉煤灰.混凝土的配合比為：水泥：細骨料：水：摻合料：外摻劑=257：739：1156：180：64：4.0（每M3）。混凝土澆筑完畢后，又按照要求對其進行了規定時間的養護。但是，在墊層的某些部位還是出現了一定程度的裂縫。經現場檢查發現，裂縫大部分屬表面裂縫，長短不等，尺寸在20mm-400mm之間，多出現在拐角等部位，形狀沒有任何規律。結構內部將產生應力，當應力超過混凝土抗拉強度時即產生溫度裂縫。
4.2初步處理措施
基礎混凝土墊層存在部分嚴重收縮縫，經勘察為表面收縮裂縫。對于基礎混凝土墊層存在部分收縮裂縫問題，采用人工沿裂縫每邊各50mm鑿除，用水沖洗干凈后，用C20細石混凝土重新澆筑，待終凝后澆水養護。完畢后使聚合砂漿保持一定時間的濕潤狀態，初凝后養護7天以上。實踐結果證明，對于混凝土墊層，該加固處理方法能取得良好的效果。
4.3以后施工過程中裂縫的防治措施
（1）混凝土收縮值的大小和水泥品種、用量、拌和用水量、骨料規格、振搗密實性和養護好壞有關，應嚴格控制混凝土配合比、水灰比和砂率。
（2）為保證混凝土工程質量，防止開裂，提高混凝土的耐久性，正確使用外加劑也是減少開裂的措施之一，可摻加高效減水劑來增加混凝土的坍落度和和易性。
（3）在炎熱環境中降低混凝土表面溫度，如用冷水拌合、覆蓋模板及底板、避開一日中最熱時間施工等。
關鍵詞：現澆鋼筋混凝土樓板裂縫建筑設計結構設計
前言
自2001年起,蘇州市從預制多孔板體系轉化為商品混凝土現澆板體系。現澆鋼筋混凝土樓板在結構安全和使用功能方面比預制板優越得多,但是樓板裂縫不斷增加。大多數消費者對樓板裂縫缺乏必要常識,統視裂縫為有害,擔心樓板裂縫會引起建筑物倒塌,反應極為敏感,近年來成為投訴熱點,開發商和承包商為此的花費亦逐年增長。
1樓板裂縫種類
1.1溫差裂縫
由于溫度變化,混凝土熱脹冷縮而形成的裂縫,此類裂縫一般集中在東西單元的房間、屋面層和上部樓層的樓板。
1.2結構裂縫
雖然現澆樓板承載力均能滿足設計要求,但由于預制多孔板改為現澆板后,墻體剛度相對增大,樓板剛度相對減弱。因此在一些薄弱部位和截面突變處。往往容易產生一些結構性裂縫。例如:墻角應力集中處的45°斜裂縫,板端負彎矩較大處的板面裂縫等。
1.3構造裂縫
PVC管處混凝土厚度減薄,容易出現裂縫。
1.4收縮裂縫
混凝土在塑性收縮、硬化收縮、碳化收縮、失水收縮過程中易形成各種收縮裂縫。
2樓板裂縫形式
2.145°斜裂縫
該裂縫常出現在墻角,特別是房屋東西兩端房間,呈45°狀。
2.2縱橫向裂縫
該裂縫一般出現在跨中、負彎距鋼筋端部、PVC電線暗管敷埋處。
2.3長裂縫
一部分房間預埋PVC電線管的板面上出現裂縫,裂縫寬度達0．2mm～0．3mm左右。這種裂縫僅在樓板表面出現,板底無裂縫。
2.4不規則裂縫
裂縫出現部位形狀無規則,或散狀或龜裂狀。一般發生在房屋東西兩單元、閣樓頂層部位。
3從設計方面分析裂縫及控制方法
造成現澆鋼筋混凝土樓板開裂有設計原因、施工原因、材料原因,本文僅從設計方面進行探討。隨著蘇州市經濟的快速發展、建設任務增加迅猛,勘察設計隊伍亦在迅速擴大,蘇州市住宅工程相當一部分是由乙級和丙級設計單位承擔。住宅設計單位低資質,或由于設計市場管理的不到位,造成低資格設計人員掛靠設計,而掛靠單位收取一定比例管理費后,就盲目蓋章、簽字,根本不對圖紙的結構安全、合理性、完整性等認真審核。結果是一部分住宅工程勘察設計質量低下,問題較多。另一個原因是,一些住宅開發商任意壓價,片面降低勘察設計費,以收費最低為主要條件選擇勘察設計單位,同時又不講合理設計時間,限期開工,逼迫提前出圖,造成施工圖設計深度不夠,問題必然較多。
3.1建筑設計方面原因
3.1.1斜屋面、露臺、外墻節能保溫措施不夠
蘇州市一年之內氣溫變化較大,夏季最高溫度可達40℃以上,冬季溫度最低可達-4℃～-7℃,由于夏天室外墻體溫度高于室內溫度,結構外墻面在高溫下發生受熱膨脹,如果未采取保溫措施,在縱橫兩外墻面的變形對樓板產生牽拉作用下,東西單元的臥室樓板被外墻向外拉伸就容易引起裂縫。同樣,屋面如果未設保溫層,頂層樓板會因熱脹冷縮而引起開裂。
目前與溫度有關的裂縫計算公式有:
連續式約束條件下樓板、長板、剪力墻、大底板等最大約束應力計算公式:
σ＊xmax＝－EaT1－1chβL2H（t，τ）（1）
或按時間增量的計算公式:
σ＊xmax＝∑ni＝1Δσi＝-a1－u∑ni＝11－1chβiL2ΔTiεi（t）H（t，τ）（2）
當應力超過混凝土的抗拉強度時,可求出裂縫間距:
Lmax＝2EHCxarcchaTaT－εp（3）
L＝1．5EHCxarcchaTaT－εp（4）
Lmin＝12Lmax（5）
式中,T-包含水化熱、氣溫差及收縮當量溫差。同號疊加,異號取差,由此可見,夏天炎熱季節澆筑混凝土到秋冬冷縮都是疊加的,拉應力較大;
H（t,τ）-松弛系數。在保溫保濕養護條件下(緩慢降溫即緩慢收縮),松弛系數取0．3或0．5,當寒潮襲擊或激烈干燥時,松弛系數取0．8,應力接近彈性應力,容易開裂;
T＝T1+T2+T3（T1為水化熱溫差、T2為氣溫差、T3為收縮當量差,取代數和）;
εp-混凝土的極限拉伸。級配不良,養護不佳,取0．5×10-4～0．8×10-4;正常級配,一般養護,取1．0×10-4～1．5×10-4;級配良好,養護優良,取2×10-4;配筋合理(細一些,密一些),可提高極限拉伸20%～40%。構造配筋宜為0．3%～0．5%;
H-均拉層厚度(強約束區);
E-混凝土彈性模量;
Cx-水平約束系數;
ch、arcch-雙曲余弦及雙曲余弦反函數;
a-線膨脹系數,一般情況εp≤｜aT｜,當εp≥｜aT｜時取εp＝｜aT｜,［L］∞。
裂縫開展寬度:
δf＝2ψEHCxaTthβL2（6）
δfmax＝2ψEHCxaTthβLmax2（7）
δf＝2ψEHCxaTthβLmin2（8）
β＝CxEH（9）
式中,ψ-裂縫寬度經驗系數;
Cx-約束系數。
3.1.2住宅長度超長
住宅平面超長,由于溫差和材料變形,會造成墻體和樓板橫向開裂。僅就長度而言,結構長度與應力呈非線性關系,如結構長度小于規范要求,結構內力影響很小。
3.1.3平面形狀
當住宅臥室沿長度、寬度方向尺寸變化,由于樓板剛度不一致,會產生不相同變形,引起薄弱部位開裂。
3.2結構設計方面原因
3.2.1近代國際上結構的設計原則是,整個建筑結構的功能必須滿足兩種狀態的要求:①承載力極限狀態,以保證結構不產生破壞,不失去平衡,不產生破壞時過大變形,不失去穩定。②正常使用極限狀態,以確保結構不產生超過正常使用狀態的變形、裂縫及耐久性、振動及其它影響使用的極限狀態。目前人們對第一極限狀態已給于足夠重視并嚴格執行,而對第二種極限狀態卻經常被忽視。
3.2.2從鋼筋混凝土現澆樓板各種受力體系分析,無論是按單向板設計還是按雙向板設計,是單跨還是多跨連續板設計;無論是板端支承在磚墻上還是支承在過梁或剪力墻內,受力狀態考慮都是局限于樓板平面的應力變化(按彎矩配置抵抗正、負彎矩的受力鋼筋)、板平面的受剪變形。即使是考慮板端嵌固端節點產生彎矩,也只是考慮板平面彎曲或屈曲所產生的應力。在樓板受力體系分析時,對于現澆結構構件之間在三維空間中如何分配內力、協調變形,根本沒有考慮。
3.2.3目前不少設計人員只按單向板計算方法來設計配置樓板鋼筋,支座處僅設置分離式負彎矩鋼筋。由于計算受力與實際受力情況不符,單向高強鋼筋或粗鋼筋使混凝土樓面抗拉能力不均,局部較弱處易產生裂縫。部分設計人員對構造配筋,放射筋設置不重視或不合理,薄弱環節無加強筋。
3.2.4結構設計對板內布線引起裂縫的構造考慮不夠。住宅電器、電信快速發展的今日,現澆樓板內暗敷PVC電線管越來越多,甚至有些部位三根交錯疊放,兩根管交錯疊放更為普遍。PVC管錯疊處板的抗彎高度大大降低,從而減弱了板的抗彎性能。
3.2.5對開口樓板,特別是開洞口比較大的雙向板,設計時往往只考慮樓板在豎向荷載作用下的洞口四周加強配筋。由于縱向的受力鋼筋被切斷,而忽視了板與墻體或板與梁的變形協調問題。這時如墻或梁的剛度較大,板的孔邊凹角處未必出現應力集中現象,開洞板易發生翹曲。
3.3建筑設計控制措施
3.3.1屋面與外墻采取保溫措施按照國外建筑設計常規的做法,屋面設保溫隔熱層,使屋面的傳熱系數≤1．0W／m2·K；外墻外表面或內表面相應設置保溫隔熱層,同時外墻面宜采用淺色裝飾材料,增強熱反射,減少對日照熱量吸收。根據蘇州的具體情況,屋面和外墻的保溫設計應通過熱工計算,在不同季節均應能達到《夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準》和《江蘇省民用建筑熱環境與節能設計標準》要求,徹底解決溫度應力對屋面和墻體的破壞。
3.3.2適當控制建筑物長度根據《混凝土結構設計規范》（GB50010-2002）和《砌體結構設計規范》(GB50003-2001),為避免結構由于溫度收縮應力引起的開裂,宜采取設置伸縮縫,伸縮縫間距為30m～50m。多層住宅建筑控制長度建議不大于50m,高層應控制在45m以內。如果超過此長度,應設置伸縮縫。超長量不大時,可采用設置后澆帶的方法,以減少混凝土樓板收縮開裂。
3.3.3住宅平面形狀控制住宅平面宜規則,避免平面形狀突變。當樓板平面形狀不規則時,宜設置梁使之形成較規則平面。當平面有凹口時,凹口周邊樓板的配筋宜適當加強。
3.4結構設計控制措施
3.4.1工程裂縫產生的主要原因是混凝土的變形。如溫度變形、收縮變形、基礎不均勻沉降變形等,此類因變形引起的裂縫幾乎占到全部裂縫的80%以上。在變形作用下,結構抗力取決于混凝土的抗拉性能,當抗拉應力超過設計強度時,應驗算裂縫間距,再根據裂縫間距驗算裂縫寬度。
3.4.2現澆板板厚宜控制在跨度的1／30,最小板厚不宜小于110mm（廚房、浴廁、陽臺板最小厚度不小于90mm）。有交叉管線時板厚不宜小于120mm。
3.4.3樓板宜采用熱軋帶肋鋼筋以增加其握裹力,不宜采用光圓鋼筋。分布鋼筋與構造鋼筋宜采用變形鋼筋來增加與現澆混凝土的握裹力,對控制樓板裂縫的效果較好。
3.4.4設計時注意構造鋼筋的布置十分重要,它對構造抗裂影響很大。對連續板不宜采用分離式配筋,應采用上、下兩層連續式配筋;洞口處配加強筋;對混凝土梁的腰部增配構造筋,其直徑為8mm～14mm,間距約200mm。
3.4.5屋面層陽角處、東西單元房間和跨度≥3．9m時,應設置雙層雙向鋼筋,陽角處鋼筋間距不宜大于100mm,跨度≥3．9m的樓板鋼筋間距不宜大于150mm。跨度＜3．9m的現澆樓板上面負彎矩鋼筋應一隔一拉通。外墻轉角處應設置放射鋼筋,配筋范圍應大于板跨的1／3,且長度不小于2．0m,每一轉角處放射鋼筋數量不少于7根,鋼筋間距不宜大于100mm。
3.4.6現澆樓板的混凝土強度等級不宜大于C30,特殊情況須采用高強度等級混凝土或高強度等級水泥時,要考慮采用低水化熱的水泥和加強澆水養護,便于混凝土凝固時的水化熱釋放。
3.4.7在預埋PVC電線管時,必須有一定的措施,PVC管要有支架固定,嚴禁兩根管線交叉疊放,確須交叉時應采用專門設計的塑料接線盒,以防止塑料管在管線交叉對混凝土厚度削弱過多。在預埋電線管上部應配置鋼筋網片,（4＠100mm寬度600mm）。若用鐵管作為預埋管時,宜采用內壁涂塑黑鐵管,一方面既能保證黑鐵管(不鍍鋅鋼管)與混凝土的粘結力,同時也有利于穿線和不影響混凝土的計算高度。
3.4.8后澆帶處理
（1）后澆帶應設置在對結構受力影響較小部位,一般應從梁、板的1／3跨部位通過或從縱橫相交部位或門洞口的連梁處通過。后澆帶間距不宜超過30m。
（2）后澆帶寬度為700mm～1000mm,板和墻鋼筋搭接長度應不低于45d,且同一截面受力筋搭接不超過50%。梁、板主筋不宜斷開,使其保持一定聯系性。
（3）后澆帶澆筑時間不宜過早,以能將混凝土總降溫及收縮變形完成一半以上時間為佳。從目前混凝土的收縮量來看,估計3～6月方能取得明顯效果,最短不少于45天。在蘇州這樣軟土地區,后澆帶澆筑時間應在主體封頂以后,方可有效地釋放沉降的應力。
（4）后澆帶中垃圾應清理干凈,接縫應密實,新老混凝土界面用1:1水泥砂漿接漿。后澆帶混凝土強度等級比原混凝土強度等級提高一級,且采用微膨脹混凝土,以防止新老混凝土界面產生裂縫。
（5）后澆帶混凝土接縫宜設置企口縫,混凝土澆筑溫度盡量與原老混凝土澆筑時溫度一致。
一、概述
總干4#隧洞位于引黃總干一，二級泵站之間，前連1#出水調壓井，后接2#進水調壓井，總長1698.92m，為有壓輸水遂洞，設計開挖斷面為圓形，直徑D=6.45m，砼襯砌厚度40cm，襯砌后洞徑5.60m，由于施工需要，隧洞開挖時斷面形成馬蹄形，并設置了間距為100m的倒車洞。
隧洞地質條件良好：多為白云巖白云質灰巖屬于II、III類圍巖，無重大地質構造，地下水不發育（∈3f5.寒武系風山組五段）（CHG2+138~148f2-1和CHG3+9~G3+16f3-1處各有一小斷層斷層）。
砼澆筑前清基發現，隧洞底部兩側和頂拱局部超挖嚴重，平均為25cm最大處為80cm。
設計砼澆筑段為12m，施工時采用液壓式針梁模板全斷面一次襯砌，設計環向鋼筋為Φ22，縱向分布鋼筋Φ12，砼設計標號為C20W6F50，采用二級配泵送砼，骨料為人工碎石，天然河沙，摻高效減水劑MF-2摻量為5%，砼配比見附表一。
二、裂縫的調查及分布狀況
4#洞開挖結束后，于九九年七月二十四日澆筑第一段砼，以后平均3天完成一段砼澆筑，工期經歷春、夏、秋、冬四季，后發現砼產生裂縫，表現為：有很強規律性，一般在澆筑段中部，春秋季澆筑的砼多為一側呈環向（或兩側腰線以下），夏季裂縫多為一環（橫向一周），且多為砼澆筑后5-7天左右產生,裂縫分滲水和干縫(不滲水)兩種。裂縫調查及分布情況見附表二。
三、裂縫產生的原因分析
3.1砼的配合比的選擇
施工所用的配合比是經過室內試驗后取得的，水泥摻量為280-330kg/m3之間，符合泵送砼要求，施工中使用的大同普硅525#水泥從多年的使用和檢測結果看，該廠家水泥的強度、安定性等方面是穩定和良好的。已澆完砼共取樣312組，檢測結果為全部合格，平均強度為31Mpa，在現場及有關單位進行的回彈儀無損檢測結果也是理想的，強度為32~33MPa。另外，分析砼裂縫形狀、規律和水泥摻量大的所產生的裂縫形狀、尺寸、規律也不相符，可以判斷：裂縫的產生與配合比無直接關系。
3.2砼的澆筑方式
在施工中，4#洞的全斷面砼襯砌是由2#拌合站供料的，砼攪拌車運料，運距0.5km，到現場后，由砼泵輸送進倉號，（每塊間隔3天左右），施工中每個澆筑段施工縫均設橡膠止水和鋪設復合型泡沬板，從澆筑方式和間隔時間對照裂縫進行分析認為：砼的澆筑方式于裂縫沒有直接影響的關系。
3.3地下洞室的基本恒溫對施工有利
洞內溫度除受季節產生的緩慢變化影響外，一定時段內基本處于恒溫狀態，從澆筑時溫測結果看，5~9月份洞內溫度基本在12~18℃之間，到了10月份也多穩定在8~10℃之間，洞內溫度無驟降變化，8月份洞內日溫溫差也較小，洞內基本穩定的溫度對砼的施工是有利的。溫度統計見附表三。
3.4砼養生的條件良好
每一澆筑段的砼澆筑完后，均采取在已澆塊下游部位用渣袋攔小壩截水，利用水泵抽水直接噴撒在砼表面上養護，水流循環利用。養護水為洞內水，溫度經測定與氣溫相近，每班均設專人養護，所有這些有利條件構成了對砼的良好養護。
3.5良好的地質條件不會導致裂縫產生
所有澆筑段圍巖堅硬完整，巖型均一，構造簡單，除兩處有小斷層外，并無大的特殊地質構造，洞內地質變形也趨穩定，且巖質層濕度與洞內濕度趨向一致，分析判斷，上述良好的地質條件不會導致砼產生裂縫。
3.6骨料成分不會導致裂縫產生
人工骨料是采用二級站開挖巖石經破碎生產的，因二級站巖石基本上為巖，含有的能與水泥活性物質引起堿性反應的成分較少，砂采用天然河砂，內含少量石英、長石等也不會與水泥發生較嚴重的堿反應以致形成裂縫。
3.7澆筑溫度、超挖、分段長及配筋相對較少的綜合作用是導致砼裂縫產生的主要原因
3.7.1從表二中可見，出現裂縫多的季節是在夏季6-7月份。骨料經過水噴淋降溫，溫度一般在17℃-22℃之間，最高溫度24℃，水泥儲存在庫內，溫度一般18℃-35℃之間，砼出機溫度在21℃-29℃之間，倉面砼溫度一般為21℃-29℃，根據當時的施工情況和有關規范，對澆筑塊溫度應力進行過計算，計算結果表明砼塊體所受的溫度應力處于臨界狀態，應是導致砼裂縫產生的主要原因之一。
3.7.2從開挖斷面圖看，設計砼襯砌厚度40cm，但實際挖深尺寸在底拱兩側角最深達1.2m，頂拱最深達85cm左右，均遠遠超出設計45cm，對照超挖數據看，超挖多的部位，產生的裂縫機率比較高。
3.7.3因為實際超挖后，原設計的雙層筋是針對40cm后砼的，但實際情況是，雙層筋后有約40cm后的砼內無筋，當內部產生應力時，無鋼筋受力，對裂縫產生有很大的關系。
3.7.4原設計40cm砼厚度澆筑分塊長度12m現澆筑厚度改變，長寬比等應力分布也有所改變。原12m塊的長度對于90cm厚度的砼明顯欠妥。實際檢查中，也發現大多裂縫是產生在每塊砼的中間部位，這也說明了，砼厚度改變后，澆筑段的長度比不適當，與裂縫產生也有一定關系。
四、裂縫的預防與處理
通過上述分析，我們可以得出這樣一個結論，隧洞砼襯砌不單要考慮巖石突出或夾角部位對裂縫產生的影響，而且還應注意，雖無大的“坑塘”存在，但普遍的大面積的超挖對改變砼內部應力帶來的不利影響也不可忽視。
4.1裂縫預防措施
4.1.1減小施工分塊長度，建議施工長度取8-10m。
4.1.2對于底拱砼，如超挖大于設計值10cm以上部位，應采取澆筑基礎墊層，再澆筑洞體的施工方法，對于邊頂超挖段較大部位，則建議設計增加鋼筋用量或其它方法解決。
4.1.3施工中加強骨料的降溫工作，根據骨料含水調整配合比，并盡可能降低砼出機和入倉溫度。
4.1.4減少砼水平和垂直運輸中的砼中灰漿的流失，以防出機口和倉內砼坍落度和配比的變化。
4.1.5施工中還需加強養護，保證砼配制準確及振搗的密實性，防止其它類型的裂縫產生。
4.1.6在高溫季節調整砼配和比，摻入粉煤灰。
4.2裂縫處理方法：
根據裂縫的狀況和發展趨勢，下步處理應安排在澆筑結束20天后進行，分兩步進行：①進行砼澆筑后的回填灌漿和固結灌漿，②對灌完漿后仍有滲水的縫采用化學灌漿。回填灌漿和固結灌漿施工方法這里不在敘述。化學灌漿方案如下：
a.環向裂縫灌漿施工
環向裂縫也是有規則的裂縫，而且裂縫寬度較小。針對這種情況，采用深孔、淺孔相結合的高壓灌漿法，裂縫漏水的情況下灌入YN堵漏劑，滲水和無水的情況下灌入環氧樹脂灌漿材料,鉆孔間距1.0~1.5米，孔徑ø20。
b.灌漿施工程序
前期準備——裂縫調查——確定灌漿方案——布孔——鉆孔——沖孔——丙酮洗孔——安裝灌漿塞——灌漿——停止灌漿——管路沖洗——縫面修整——現場清理——驗收
c.灌漿施工方法
①在對現場和裂縫進行了詳盡的調查準備工作后，現場施工開始。
②在選好孔位后，開始鉆孔，鉆孔時必須定位開孔，準確控制進孔方向，確保孔縫相交，達到預期灌漿效果。
③灌漿塞采用根據膨脹螺栓的原理制成的專用灌漿塞。
④由于漿液的固化時間可以調整，因此不同的裂縫、不同的灌漿時段，采用不同的配比。配漿時要求稱量準確，攪拌均勻，不能漏加或錯加任一組份，以“少配、勤配”為原則，既避免了材料的浪費，同時也適應了環保要求。
⑤灌漿時選用的輕化灌泵和德國瓦格納公司生產的電動隔膜泵。兩者各項技術參數見表1。輕型化灌漿泵設計灌漿壓力和進漿量較小；電動隔膜灌漿壓力高，并且配有無級調速裝置，能夠很好的控制進漿量。現場灌漿時根據不同的裂縫和灌漿壓力要求采用相應的灌漿設備。
表1
技術參數
類型
馬達功率
（KW）
重量
（Kg）
電壓
（V）
進漿量
（L/min）
最大壓力
（Mpa）
電動隔膜
1.45
38.5
230v/50HZ
2.8
25
輕型化灌泵
7.0
1.0
1
⑥灌漿結束后，及時清理裂縫表面殘留漿液，保持現場清潔。
⑦漿液固化后，采用Sikadur731涂抹縫面，并用磨光機修面。
d.灌漿材料
①環氧樹脂灌漿材料
環氧樹脂系列灌漿材料粘度小，固化時間可以調整，適合于開度較小，滲水不太嚴重的環向裂縫的灌漿施工，而且環氧樹脂材料強度較高，在堵漏的同時也起到了補強和抗沖刷的作用，是一種理想的灌漿材料，在室溫下其各項性能指標見表2。
表2
初始
粘度
(mpa.s)
比重
PH
值
純漿硬化物強度（Mpa）
漿液粘強度（Mpa）
固砂體動彈模
抗壓
抗拉
干縫
濕縫
固砂體動彈模
屈服
破壞
>1.0*
1.035
6
30~70
80~100
12．5~14.8
1.9
1.7
1.6~2.5
注:*——漿液粘度隨不同的配比而變化
②YN——聚氨酯堵漏劑
YN——聚氨酯堵漏劑粘度較大，以水為固化劑，遇水后在幾十秒內迅速與水反應，后成一種彈性體，短時間內即可止水，適用于漏水較大的環向裂縫和伸縮縫，在室溫下其各頂性能指標見表3。
表3
粘度（mpa.s）
誘導凝固時間（s）
膨脹率
40~80
20~900
≥350%
e.化學灌漿質量保證
在進行充分的調查研究后，制定出以上方案，根據以往化學灌漿處理經驗,漏水的裂縫逐漸變干燥，漿液在裂縫內部能起到止水的作用，灌入裂縫中漿液除了堵水這外，還可以對周邊的混凝土起到補強的作用。
f.施工設備
施工主要設備見表4
序號
名稱
單位
數量
備注
1
LILTI電錘
臺
2
2
高壓化灌泵
臺
2
3
輕型化灌泵
臺
2
4
磨光機
臺
1
5
0.2m3氣泵
臺
1
6
五十鈴交通車
輛
1
g.施工進度及人員配置
以處理200m裂縫長度施工進度及人員配置為列。詳見表5、6。
表6人員配置計劃
類別
高級工程師
工程師
技術工人
普通工人
合計
人數
1
1
4
4
10
h.安全施工
①增強文明施工、安全生產的意識，操作人員要穿戴好防護用品，進入施工現場要戴安全帽，現場嚴禁吸煙；
②有些化灌材料有毒易燃，應存放在陰涼、干燥、通風良好的地方，特別注意防火、防毒，確保安全，備好必要的防火器材；
③施工現場要加強通風、排毒，保證施工人員身體健康；
④設備、器皿、工具要及時清洗。