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摘要：本文结合工程实例，首先介绍了该工程地下室底板裂缝情况，重点分析其裂缝原因，并提出了加固处理方法，同时提出设计上如何避免此类问题的发生，可供相关技术人员在类似工程时参考。
关键词：地下室；底板裂缝；基础沉降；防水底板；加固處理
0前言
地下室底板出现裂缝是对建筑物危害很大的质量病害之一。这种裂缝明显地影响其使用功能，损害了结构的整体性，降低建筑物的使用年限。地下室地板裂缝的原因很多，大致归纳起来由以下三种情况造成: 1) 混凝土浇筑出现质量问题而引起的地下室底板裂缝。2) 由于基础沉降引起的地下室底板裂缝。3) 由于地下水压力过大引起的地下室底板开裂。
对于第一种情况产生的裂缝, 往往是由于混凝土浇筑时产生过高温度而引起的混凝土收缩裂缝, 这时地下室底板的强度一般都可达到强度要求，因此，只需要采用微膨胀水泥再添加一些防水剂进行封堵即可。对于第二、三种情况产生的裂缝，则地下室底板的强度未达到强度要求，裂缝比较严重，并且会不断发展， 这时已不能采用封堵的方法，必须采用加固措施。以下介绍的是由于基础设计的缺陷导致了基础的实际做法、受力状态与设计想法不符，防水底板承受了比设计考虑更大的荷载，使得结构产生较多裂缝，再加上过大的温差对超长地下室结构产生比较大的温度应力，从而使裂缝发展成贯通裂缝。随后对底板用具有弹性的材料进行修补来加固的工程实例。
1工程概况
某工程位于广东省,由14层的主楼及与之相连的多层裙房组成，含一层埋深5.5m的地下室，主要柱网为8.0m*8.0m。地下室平面为L字型，最大长度约150m。结构体系为钢筋混凝土框架剪力墙结构。
该工程地基基础设计等级为乙级。基础持力层为强风化砂岩层，下层为中风化砂岩，持力层以下无软弱夹层。强风化砂岩层地基承载力特征值为500kPa。基础形式为天然地基上柱下独立基础加防水底板（采用柱基之间设梁支承的防水板）。抗浮设计水头高度为4.5米。
地下室底板厚度为400mm，基础梁截面为400*900。基础、底板及基础梁混凝土强度等级为C30。标准跨底板配筋为：面筋为Ф16@150（二级钢）双向通长布置，支座处底筋为Ф16@100（二级钢）；标准跨基础梁面底筋均为10Ф25（三级钢）通长布置。后浇带设置情况：纵横向各均匀设置3条后浇带，后浇带宽1m，间距约为36m。设计简图如下图1。
完成地下室部分施工时，地下室底板没有裂缝，在主体封顶约半年后出现极少数细小裂缝，在主体封顶一年后（2007～2008年百年一遇的寒冬之后）出现了很多裂缝。裂缝长度从几米到20米不等，而且相当部分是贯通裂缝，出现明显的渗漏水现象。大部分分布在多层裙房部分地下室范围内，少数分布在主楼与裙房交接处附近地下室范围内。
该工程沉降观测正常，沉降均匀，各观察点的沉降量为10～20mm。
2裂缝原因分析
出现裂缝的原因可能有很多方面，如施工失误、混凝土配比不当、过大温差对超长结构的影响、结构设计考虑不周等。由于本工程中地下室底板裂缝是封顶后才开始产生的，基本上可以排除混凝土配比不当、混凝土自身收缩及施工养护方面的原因。
本工程基础部分是按天然地基上柱下独立基础设计。实际施工做法是独立基础与防水底板支承在同样的土层之上，防水底板底下没有设置一定厚度的易压缩材料，也没对底板下部一定厚度的土层进行刨松处理，导致柱下独立基础沉降时，使得防水底板承受地基反力，从而成了筏板基础。设计假定明显不符合实际情况，导致防水底板承受了比原设计水浮力大的地基反力，引起混凝土裂缝过大。原底板荷载设计值为q=-0.9*16+1.4*45=48.6kN/m2，底板配筋满足要求。实际上底板应按筏板进行有限元分析计算，采用PKPM系列基础计算软件JCCAD计算分析后得出底板反力分布图，如下图2。此时其底板等效均布荷载设计值约为q=-0.9*16+1.4*74.1=89.4kN/m2,底板实配钢筋不能满足要求。
主体封顶半年后，该楼的沉降已经基本完成，此时防水底板已经承受地基反力，导致少数跨度较大的板块出现受力裂缝。而主体封顶一年后基本完成室内装修，随着室内装修荷载的加大，作用在防水底板上的地基反力进一步加大。这就导致原来的薄弱部位开裂，原来的裂缝进一步发展。此类裂缝为受弯构件在最大弯矩作用处产生的受力裂缝。此类裂缝只发生在混凝土受拉区，随着裂缝的发展，最后就发生混凝土受压区压坏，构件破坏，而不会发展成贯通裂缝。
2007～2008年冬天是百年一遇的寒冬，对结构产生了较大温差。该温差对结构就是一种温度荷载，会引起防水底板受拉开裂，而受拉裂缝主要发生在结构薄弱部分，包括原先已经开裂处，混凝土截面变小处，结构开洞处。此类裂缝为贯通裂缝。
综上所述，本工程裂缝是由于基础设计的缺陷导致了基础的实际做法、受力状态与设计想法不符，防水底板承受了比设计考虑更大的荷载，使得结构产生较多裂缝，再加上过大的温差对超长地下室结构产生比较大的温度应力，从而使裂缝发展成贯通裂缝。从裂缝出现的时间，开展情况及分布情况均验证了上述分析。
3加固处理
由于基础沉降及结构加载均已基本完成，底板裂缝已稳定。此类裂缝对结构的安全性不构成危害，但应对贯通裂缝及宽度过大裂缝进行封闭处理。考虑贯通裂缝会随环境温度的变化而时张时闭，应选用具有弹性的材料进行修补，避免灌缝处重新开裂。
本工程中对贯通裂缝进行如下处理：在底板结构表面沿裂缝走向骑缝凿出30mm深，20mm宽的U型沟槽，然后用改性环氧树脂填充，并粘贴纤维复合材料以封闭其表面。对宽度大于0.2mm的裂缝，以一定的压力将改性环氧树脂注入裂缝腔内，进行封闭。
待完成裂缝修补后，再进行防水层修补。
加固处理已完成有半年多。至今没有发现地下室底板有渗漏水现象，证明采取的加固处理措施是合理可行的。
4结束语
基础设计是整个结构设计中最重要的一环，也是有较大不确定性的部分。基础设计的优劣对工程造价及结构安全至关重要。地基基础设计，必须坚持因地制宜、就地取材、保护环境和节约资源的原则；根据岩土工程勘察资料，综合考虑结构类型、材料情况与施工条件等因素，精心设计。
设计天然地基上基础及摩擦型桩基时，必须考虑基础沉降对结构的影响，充分考虑底板受力情况，采取有效措施确保计算模型符合实际情况。在同一整体大面积基础上建有多栋高层和低层建筑，应该按照上部结构、基础与地基的共同作用进行变形计算。应按地基协同分析方法进行地基变形计算，符合《建筑地基基础设计规范》（GB 50007-2002）表5.3.4的要求。高层主楼和低层裙房由于荷载差异很大，通常会出现不均匀沉降。设计中应根据工程的具体情况、场地岩土情况，预估不设沉降缝时两者的差异沉降，进行综合分析比较，确定结构方案和处理措施。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：地下室；底板裂缝；基础沉降；防水底板；加固處理
0前言
地下室底板出现裂缝是对建筑物危害很大的质量病害之一。这种裂缝明显地影响其使用功能，损害了结构的整体性，降低建筑物的使用年限。地下室地板裂缝的原因很多，大致归纳起来由以下三种情况造成: 1) 混凝土浇筑出现质量问题而引起的地下室底板裂缝。2) 由于基础沉降引起的地下室底板裂缝。3) 由于地下水压力过大引起的地下室底板开裂。
对于第一种情况产生的裂缝, 往往是由于混凝土浇筑时产生过高温度而引起的混凝土收缩裂缝, 这时地下室底板的强度一般都可达到强度要求，因此，只需要采用微膨胀水泥再添加一些防水剂进行封堵即可。对于第二、三种情况产生的裂缝，则地下室底板的强度未达到强度要求，裂缝比较严重，并且会不断发展， 这时已不能采用封堵的方法，必须采用加固措施。以下介绍的是由于基础设计的缺陷导致了基础的实际做法、受力状态与设计想法不符，防水底板承受了比设计考虑更大的荷载，使得结构产生较多裂缝，再加上过大的温差对超长地下室结构产生比较大的温度应力，从而使裂缝发展成贯通裂缝。随后对底板用具有弹性的材料进行修补来加固的工程实例。
1工程概况
某工程位于广东省,由14层的主楼及与之相连的多层裙房组成，含一层埋深5.5m的地下室，主要柱网为8.0m*8.0m。地下室平面为L字型，最大长度约150m。结构体系为钢筋混凝土框架剪力墙结构。
该工程地基基础设计等级为乙级。基础持力层为强风化砂岩层，下层为中风化砂岩，持力层以下无软弱夹层。强风化砂岩层地基承载力特征值为500kPa。基础形式为天然地基上柱下独立基础加防水底板（采用柱基之间设梁支承的防水板）。抗浮设计水头高度为4.5米。
地下室底板厚度为400mm，基础梁截面为400*900。基础、底板及基础梁混凝土强度等级为C30。标准跨底板配筋为：面筋为Ф16@150（二级钢）双向通长布置，支座处底筋为Ф16@100（二级钢）；标准跨基础梁面底筋均为10Ф25（三级钢）通长布置。后浇带设置情况：纵横向各均匀设置3条后浇带，后浇带宽1m，间距约为36m。设计简图如下图1。
完成地下室部分施工时，地下室底板没有裂缝，在主体封顶约半年后出现极少数细小裂缝，在主体封顶一年后（2007～2008年百年一遇的寒冬之后）出现了很多裂缝。裂缝长度从几米到20米不等，而且相当部分是贯通裂缝，出现明显的渗漏水现象。大部分分布在多层裙房部分地下室范围内，少数分布在主楼与裙房交接处附近地下室范围内。
该工程沉降观测正常，沉降均匀，各观察点的沉降量为10～20mm。
2裂缝原因分析
出现裂缝的原因可能有很多方面，如施工失误、混凝土配比不当、过大温差对超长结构的影响、结构设计考虑不周等。由于本工程中地下室底板裂缝是封顶后才开始产生的，基本上可以排除混凝土配比不当、混凝土自身收缩及施工养护方面的原因。
本工程基础部分是按天然地基上柱下独立基础设计。实际施工做法是独立基础与防水底板支承在同样的土层之上，防水底板底下没有设置一定厚度的易压缩材料，也没对底板下部一定厚度的土层进行刨松处理，导致柱下独立基础沉降时，使得防水底板承受地基反力，从而成了筏板基础。设计假定明显不符合实际情况，导致防水底板承受了比原设计水浮力大的地基反力，引起混凝土裂缝过大。原底板荷载设计值为q=-0.9*16+1.4*45=48.6kN/m2，底板配筋满足要求。实际上底板应按筏板进行有限元分析计算，采用PKPM系列基础计算软件JCCAD计算分析后得出底板反力分布图，如下图2。此时其底板等效均布荷载设计值约为q=-0.9*16+1.4*74.1=89.4kN/m2,底板实配钢筋不能满足要求。
主体封顶半年后，该楼的沉降已经基本完成，此时防水底板已经承受地基反力，导致少数跨度较大的板块出现受力裂缝。而主体封顶一年后基本完成室内装修，随着室内装修荷载的加大，作用在防水底板上的地基反力进一步加大。这就导致原来的薄弱部位开裂，原来的裂缝进一步发展。此类裂缝为受弯构件在最大弯矩作用处产生的受力裂缝。此类裂缝只发生在混凝土受拉区，随着裂缝的发展，最后就发生混凝土受压区压坏，构件破坏，而不会发展成贯通裂缝。
2007～2008年冬天是百年一遇的寒冬，对结构产生了较大温差。该温差对结构就是一种温度荷载，会引起防水底板受拉开裂，而受拉裂缝主要发生在结构薄弱部分，包括原先已经开裂处，混凝土截面变小处，结构开洞处。此类裂缝为贯通裂缝。
综上所述，本工程裂缝是由于基础设计的缺陷导致了基础的实际做法、受力状态与设计想法不符，防水底板承受了比设计考虑更大的荷载，使得结构产生较多裂缝，再加上过大的温差对超长地下室结构产生比较大的温度应力，从而使裂缝发展成贯通裂缝。从裂缝出现的时间，开展情况及分布情况均验证了上述分析。
3加固处理
由于基础沉降及结构加载均已基本完成，底板裂缝已稳定。此类裂缝对结构的安全性不构成危害，但应对贯通裂缝及宽度过大裂缝进行封闭处理。考虑贯通裂缝会随环境温度的变化而时张时闭，应选用具有弹性的材料进行修补，避免灌缝处重新开裂。
本工程中对贯通裂缝进行如下处理：在底板结构表面沿裂缝走向骑缝凿出30mm深，20mm宽的U型沟槽，然后用改性环氧树脂填充，并粘贴纤维复合材料以封闭其表面。对宽度大于0.2mm的裂缝，以一定的压力将改性环氧树脂注入裂缝腔内，进行封闭。
待完成裂缝修补后，再进行防水层修补。
加固处理已完成有半年多。至今没有发现地下室底板有渗漏水现象，证明采取的加固处理措施是合理可行的。
4结束语
基础设计是整个结构设计中最重要的一环，也是有较大不确定性的部分。基础设计的优劣对工程造价及结构安全至关重要。地基基础设计，必须坚持因地制宜、就地取材、保护环境和节约资源的原则；根据岩土工程勘察资料，综合考虑结构类型、材料情况与施工条件等因素，精心设计。
设计天然地基上基础及摩擦型桩基时，必须考虑基础沉降对结构的影响，充分考虑底板受力情况，采取有效措施确保计算模型符合实际情况。在同一整体大面积基础上建有多栋高层和低层建筑，应该按照上部结构、基础与地基的共同作用进行变形计算。应按地基协同分析方法进行地基变形计算，符合《建筑地基基础设计规范》（GB 50007-2002）表5.3.4的要求。高层主楼和低层裙房由于荷载差异很大，通常会出现不均匀沉降。设计中应根据工程的具体情况、场地岩土情况，预估不设沉降缝时两者的差异沉降，进行综合分析比较，确定结构方案和处理措施。
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