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【摘要】本文通过逆作法工程实例，介绍了在钢筋混凝土梁板周边有地下连续墙约束的条件下，梁板裂缝成因分析和控制措施。通过发现裂缝、分析原因、提出解决措施，较好地解决了该特殊工况下裂缝控制问题。
【关键词】地下室梁板抗裂逆作法施工地下连续墙周边约束有规律裂缝混凝土水化热
钢筋混凝土结构裂缝控制一直是设计、施工单位长期研究又无法彻底解决的问题。由于混凝土脆性材料的自身特性，高强度的同时也容易开裂，许多专家、学者做了大量的研究工作，从混凝土原材料、施工、养护等方面积累了丰富的经验。本人以亲自经历的工程为例，通过逆作法环境中的钢筋混凝土梁板施工，从设计构造等其它角度探讨裂缝控制问题。
1、工程实例概况
武汉市协和医院门诊医技大楼地下室三层，采用逆作法施工，周边地下连续墙厚度800mm，采用“两墙合一”型式，逆作施工阶段该墙体作为基坑支护墙，逆作完成后该墙体作为地下室结构永久性外墙。
地下室施工程序：施工地下连续墙——施工逆作桩（一柱一桩）——从上往下施工各层地下室梁板。地下室各层楼板结构直接与先施工的地下连续墙连接。
地下室顶板通过地下连续墙顶部的预留插筋及顶板周边压顶梁与地下连续墙连接，其它各层楼板通过楼板周边环梁及地下连续墙施工时预埋的水平钢筋连接。梁板与墙体间的连接刚度大。
施工前，我们对于控制楼板裂缝主要从施工分区、加强混凝土材料控制和施工、养护等方面采取了针对性的措施，但仍然在前期施工的几个区段内出现了许多有规律性的裂缝。发现问题后，我们对梁板结构收缩及裂缝的分布进行实际测量，绘制成图后进行了详细地分析，对后续施工的混凝土内部进行测温，初步分析出结论后，采取了针对性的措施试点施行，并在后续的区段中实施后，取得了良好的效果，得到设计师和业内专家们的一致认可。
2、施工区段划分
本工程地下室单层面积（基坑面积）约8600平方米，为有效地组织施工和减少一次成型混凝土的平面面积，利于楼板裂缝控制，我们将地下室楼板分为六个区段，利用跳仓法施工原理，控制区段间的施工间隔时间。后浇筑混凝土的区段通过2米宽膨胀加强带（图中阴影部位）与先前施工的混凝土结构连接，两者之间的混凝土浇筑间隔时间超过七天，符合王铁梦教授关于控制裂缝跳仓法施工间隔时间技术要求。
3、混凝土材料
逆作法中支模体系的拆模时间直接占用了进度计划的主线路工期，由于本工程的进度要求高，为达到业主方提出的工期目标，必须满足7～10天拆模的要求。本工程梁板结构的混凝土选择C50标号（与墙柱标号一致）。优化配合比后，每立方水泥用量为357Kg。
C50混凝土强度高，水泥用量大，不利于裂缝控制。为减少混凝土本身质量控制对裂缝控制的影响，本工程从混凝土的原材料（砂、石、水泥、外加剂、坍落度等）方面进行了较严格的控制。
4、施工及养护环境
地下室顶板施工时，正值八～九月间，日最高温度35度，平均气温接近28度。混凝土施工尽量安排在夜间进行，避开高温时段。混凝土浇筑完成后，随即覆盖塑料薄膜，进行保温、保湿养护。
5、前期出现的有规律裂缝
通过以上措施，在地下室顶层板第一施工段浇完混凝土第三天，梁板周边发现有规律性的裂缝，并在3～7天内同类型的裂缝明显增多，七天后，裂缝无明显变化。楼板裂缝分布图及压顶梁裂缝分布图：
6、分析成因
因裂缝仅出现在楼板周边部位，发现裂缝后，大家意见基本一致，认为由周边约束较大的原因引起。为真正了解裂缝成因的机理，我们将出现的裂缝测绘制成图进行理论分析和实体观测，并对后来施工的另一区段进行混凝土测温。压顶梁（截面800*1600）混凝土中心温度实测值为75度，表面混凝土混度为50度，内外温度差值达25度，已经达到大体积混凝土内外温差的控制值。同时对梁板混凝土收缩进行了现场实际测量，从混凝土终凝时布设观测点，到养护三天后测量，相距30米的两个观测点，距离减少10mm，实测收缩值为0.033%，足以影响梁板的水平受力状态。
得出结论：1、钢筋混凝土梁板自身收缩时周边受地下连续墙约束无法自由变形，造成周边拉裂；2、周边压顶梁内部水化热温度过高，混凝土具备强度后呈脆性状态，在降温过程中，自然收缩受到地下连续墙及预留钢筋的限制时，便出现分布较均匀的裂缝。3、拉裂的压顶梁裂缝宽度继续发展，造成与之相连的混凝土梁板出现以压顶层梁裂缝为起点穿透型裂缝。4、经市相关专家现场勘察和论证，该裂缝不属于结构受力裂缝，经过合适地处理后，不影响结构强度。
7、主要措施及效果
针对以上分析成果，我们主要采取了两个方面的措施：1、在角部45度裂缝分布位置，布设沿裂缝垂直方向的受拉抗裂钢筋，限制梁板裂缝；2、降低压顶梁内的混凝土温度，减少压顶梁裂缝及因此造成与之相连的楼板拉裂。
因工期原因，混凝土早期强度要求比较高，混凝土标号不能降低，也不能采用60或90天强度混凝土，无法减少水泥用量。我们采取了埋设降温水管的办法，通过循环水直接降低周边压顶梁混凝土内的温度，实测降温后混凝土内部温度峰值为55度，比降温前降低了20度，内外温混凝土差值也减少至10度，降温取得了明显的效果。
降温前后的压顶梁中心“温度-时间”曲线图
通过以上两项措施，对于楼板面的裂缝控制取得了良好的效果。混凝土浇筑后的第三天未发现压顶梁和楼板上有明显裂缝，连续十天观察，未发现角部45度裂缝，压顶梁上的裂縫数量减少80%。
第一次采取措施的区段内，因其它原因，一端头15米未设置降温水管，但板内布设了抗裂钢筋，该区段出现了明显的压顶梁裂缝，并向板内发展约200mm后宽度显著减小至消失，与先前施工的区段有明显区别，可以判断该处楼板布设的斜向抗裂钢筋起到了良好的楼板抗裂作用。另一端设置了降温管的压顶梁裂缝非常少，或不容易被发现。
8、总结经验，指导下步施工
通过试点实施，该措施取得了显著的效果，也得到了设计师和业内相关专家的认可。后续的施工区段，我们继续总结经验并视不同结构特点的具体情况将抗裂措施更进一步细化，在地下室楼层施工强约束裂缝控制方面取得了非常好的效果。
9、结束语
随着社会不断发展，城市空间越来越拥挤，地下空间的应用受到前所未有的关注和重视，由此，逆作法施工作为一种复杂的成熟工艺应用也逐渐普遍，其特有的“先施工外墙，再施工梁板”的工况对梁板结构型式、构造和施工提出了新的要求。
本工程从设计和施工角度采取措施，提高了梁板自身阻止裂缝产生的水平抗力并减少了局部水化热升温对裂缝影响，并突出反映了周边强约束条件下，布设抗裂钢筋的重要性，为该类特殊工况下的裂缝控制提供了参考性建议。
注：文章内的图表及公式请以PDF格式查看
【关键词】地下室梁板抗裂逆作法施工地下连续墙周边约束有规律裂缝混凝土水化热
钢筋混凝土结构裂缝控制一直是设计、施工单位长期研究又无法彻底解决的问题。由于混凝土脆性材料的自身特性，高强度的同时也容易开裂，许多专家、学者做了大量的研究工作，从混凝土原材料、施工、养护等方面积累了丰富的经验。本人以亲自经历的工程为例，通过逆作法环境中的钢筋混凝土梁板施工，从设计构造等其它角度探讨裂缝控制问题。
1、工程实例概况
武汉市协和医院门诊医技大楼地下室三层，采用逆作法施工，周边地下连续墙厚度800mm，采用“两墙合一”型式，逆作施工阶段该墙体作为基坑支护墙，逆作完成后该墙体作为地下室结构永久性外墙。
地下室施工程序：施工地下连续墙——施工逆作桩（一柱一桩）——从上往下施工各层地下室梁板。地下室各层楼板结构直接与先施工的地下连续墙连接。
地下室顶板通过地下连续墙顶部的预留插筋及顶板周边压顶梁与地下连续墙连接，其它各层楼板通过楼板周边环梁及地下连续墙施工时预埋的水平钢筋连接。梁板与墙体间的连接刚度大。
施工前，我们对于控制楼板裂缝主要从施工分区、加强混凝土材料控制和施工、养护等方面采取了针对性的措施，但仍然在前期施工的几个区段内出现了许多有规律性的裂缝。发现问题后，我们对梁板结构收缩及裂缝的分布进行实际测量，绘制成图后进行了详细地分析，对后续施工的混凝土内部进行测温，初步分析出结论后，采取了针对性的措施试点施行，并在后续的区段中实施后，取得了良好的效果，得到设计师和业内专家们的一致认可。
2、施工区段划分
本工程地下室单层面积（基坑面积）约8600平方米，为有效地组织施工和减少一次成型混凝土的平面面积，利于楼板裂缝控制，我们将地下室楼板分为六个区段，利用跳仓法施工原理，控制区段间的施工间隔时间。后浇筑混凝土的区段通过2米宽膨胀加强带（图中阴影部位）与先前施工的混凝土结构连接，两者之间的混凝土浇筑间隔时间超过七天，符合王铁梦教授关于控制裂缝跳仓法施工间隔时间技术要求。
3、混凝土材料
逆作法中支模体系的拆模时间直接占用了进度计划的主线路工期，由于本工程的进度要求高，为达到业主方提出的工期目标，必须满足7～10天拆模的要求。本工程梁板结构的混凝土选择C50标号（与墙柱标号一致）。优化配合比后，每立方水泥用量为357Kg。
C50混凝土强度高，水泥用量大，不利于裂缝控制。为减少混凝土本身质量控制对裂缝控制的影响，本工程从混凝土的原材料（砂、石、水泥、外加剂、坍落度等）方面进行了较严格的控制。
4、施工及养护环境
地下室顶板施工时，正值八～九月间，日最高温度35度，平均气温接近28度。混凝土施工尽量安排在夜间进行，避开高温时段。混凝土浇筑完成后，随即覆盖塑料薄膜，进行保温、保湿养护。
5、前期出现的有规律裂缝
通过以上措施，在地下室顶层板第一施工段浇完混凝土第三天，梁板周边发现有规律性的裂缝，并在3～7天内同类型的裂缝明显增多，七天后，裂缝无明显变化。楼板裂缝分布图及压顶梁裂缝分布图：
6、分析成因
因裂缝仅出现在楼板周边部位，发现裂缝后，大家意见基本一致，认为由周边约束较大的原因引起。为真正了解裂缝成因的机理，我们将出现的裂缝测绘制成图进行理论分析和实体观测，并对后来施工的另一区段进行混凝土测温。压顶梁（截面800*1600）混凝土中心温度实测值为75度，表面混凝土混度为50度，内外温度差值达25度，已经达到大体积混凝土内外温差的控制值。同时对梁板混凝土收缩进行了现场实际测量，从混凝土终凝时布设观测点，到养护三天后测量，相距30米的两个观测点，距离减少10mm，实测收缩值为0.033%，足以影响梁板的水平受力状态。
得出结论：1、钢筋混凝土梁板自身收缩时周边受地下连续墙约束无法自由变形，造成周边拉裂；2、周边压顶梁内部水化热温度过高，混凝土具备强度后呈脆性状态，在降温过程中，自然收缩受到地下连续墙及预留钢筋的限制时，便出现分布较均匀的裂缝。3、拉裂的压顶梁裂缝宽度继续发展，造成与之相连的混凝土梁板出现以压顶层梁裂缝为起点穿透型裂缝。4、经市相关专家现场勘察和论证，该裂缝不属于结构受力裂缝，经过合适地处理后，不影响结构强度。
7、主要措施及效果
针对以上分析成果，我们主要采取了两个方面的措施：1、在角部45度裂缝分布位置，布设沿裂缝垂直方向的受拉抗裂钢筋，限制梁板裂缝；2、降低压顶梁内的混凝土温度，减少压顶梁裂缝及因此造成与之相连的楼板拉裂。
因工期原因，混凝土早期强度要求比较高，混凝土标号不能降低，也不能采用60或90天强度混凝土，无法减少水泥用量。我们采取了埋设降温水管的办法，通过循环水直接降低周边压顶梁混凝土内的温度，实测降温后混凝土内部温度峰值为55度，比降温前降低了20度，内外温混凝土差值也减少至10度，降温取得了明显的效果。
降温前后的压顶梁中心“温度-时间”曲线图
通过以上两项措施，对于楼板面的裂缝控制取得了良好的效果。混凝土浇筑后的第三天未发现压顶梁和楼板上有明显裂缝，连续十天观察，未发现角部45度裂缝，压顶梁上的裂縫数量减少80%。
第一次采取措施的区段内，因其它原因，一端头15米未设置降温水管，但板内布设了抗裂钢筋，该区段出现了明显的压顶梁裂缝，并向板内发展约200mm后宽度显著减小至消失，与先前施工的区段有明显区别，可以判断该处楼板布设的斜向抗裂钢筋起到了良好的楼板抗裂作用。另一端设置了降温管的压顶梁裂缝非常少，或不容易被发现。
8、总结经验，指导下步施工
通过试点实施，该措施取得了显著的效果，也得到了设计师和业内相关专家的认可。后续的施工区段，我们继续总结经验并视不同结构特点的具体情况将抗裂措施更进一步细化，在地下室楼层施工强约束裂缝控制方面取得了非常好的效果。
9、结束语
随着社会不断发展，城市空间越来越拥挤，地下空间的应用受到前所未有的关注和重视，由此，逆作法施工作为一种复杂的成熟工艺应用也逐渐普遍，其特有的“先施工外墙，再施工梁板”的工况对梁板结构型式、构造和施工提出了新的要求。
本工程从设计和施工角度采取措施，提高了梁板自身阻止裂缝产生的水平抗力并减少了局部水化热升温对裂缝影响，并突出反映了周边强约束条件下，布设抗裂钢筋的重要性，为该类特殊工况下的裂缝控制提供了参考性建议。
注：文章内的图表及公式请以PDF格式查看