住宅楼人防地下室构件裂缝检测及加固方案探析

徐 柯 （安徽省建筑科学研究设计院特种检测研究所，安徽 合肥 230031）

0 前言

人防地下室构件通常为混凝土构件，包括剪力墙、梁板、顶板等。笔者调查研究发现，人防地下室的构件裂缝问题主要包括温度、湿度、不均匀沉降等，裂缝的形式包括表面裂缝、深层裂缝和贯穿裂缝。为保证人防地下室的使用安全，必须对人防地下室的裂缝问题进行检测，并根据裂缝的实际情况选择合适的加固方案，进而有效抑制裂缝的生长，保证整体住宅楼的质量。

1 工程概况

为了更好地分析住宅类人防地下室构件裂缝的检测及加固方案，本文选择以某住宅小区为例，该小区为了满足车辆停放需求和人防要求，选择配备大面积的地下室。该住宅小区的地下室结构形式为大底盘多塔结构，地上8 栋住宅楼，地下室1 层，地下室面积约为20198m²，地下室的抗震设防类别为标准设防类（丙类），抗震设防烈度为6 度，场地类别为II 类。该住宅小区1#楼和2#楼地下室采用的是平板式筏形基础，筏板厚度为1000mm，其余6 栋地下室采用的是人工挖孔灌注桩，桩型为端承桩。地下室基础力层为5 层中风化砂质泥岩，混凝土强度等级均为C30，平板式筏形基础的筏板配筋为C20@150 双层向分布，人工挖孔灌注桩的桩基设计等级为丙级，桩身承受竖向承载力。

就目前情况而言，该住宅小区地下室已经投入使用，现已出现了裂缝问题，其中，裂缝出现最多的部位在浇梁板墙上面，而若未能够对裂缝进行良好的处理，则会导致地下室的使用安全性严重降低，将会对小区居民的生命财产安全带来严重的威胁。因此，建设单位为查明裂缝原因，委托专门的检测机构对地下室构件裂缝进行检测，根据实际的裂缝情况分析地下室构件裂缝产生的原因，并针对裂缝问题提出针对性的加固措施，以期解决该住宅小区的地下室构件裂缝问题，保证地下室的使用安全[1]。

2 现场裂缝检测情况

经过检测机构的裂缝检测表明，该住宅小区人防地下室的裂缝情况主要包括三种，分别为梁裂缝、剪力墙裂缝及顶板裂缝。

该住宅小区人防地下室梁裂缝主要分布在1#楼和地下室的交接处，裂缝最大宽度可达0.6mm。裂缝数量较多，多为直裂缝且对称贯穿。

该住宅小区人防地下室的剪力墙裂缝主要分布于1#楼和地下室的交接处，裂缝最大宽度可达2mm，且对称贯穿。

在进行该小区人防地下室顶板裂缝的检测时，先对顶板的板厚及配筋进行了检测，检测结果显示，顶板厚度及配筋均能够满足设计要求。顶板裂缝最大宽度为0.2mm，裂缝较少，且均对称贯穿。

3 检测结论

首先，检测结果显示，该住宅小区人防地下室的顶板、墙钢筋配置、梁横截面积、顶板厚度等均符合设计要求，故不存在由于未按照设计要求进行施工的问题。

其次，检测结果显示，该住宅小区人防地下室的顶板混凝土强度等级为C30，剪力墙混凝土强度等级为C35。该小区人防地下室使用时长为3 年，故推算该小区人防地下室顶板所能够承受的压力约在30.6MPa～38.9MPa，剪力墙所能够承受的压力约在35.3MPa～39.7 MPa。

第三，检测结果显示，该住宅小区人防地下室的梁裂缝、剪力墙裂缝主要集中在1#楼和地下室的交接处，一些部位还会出现少量的顶板裂缝，且裂缝均为对称贯穿状态，裂缝宽度大且较为集中，这将对地下室的安全性带来严重的影响。

第四，根据检测结果计算可知，该住宅小区人防地下室的地基基础承载能力及上部承重结构承载能力依旧能够满足设计要求。

第五，检测结果显示，该住宅小区人防地下室的裂缝问题主要包括两种，分别为混凝土收缩裂缝和不均匀沉降裂缝。根据上文介绍可知，该住宅小区的人防地下室1#楼和2#楼采用的楼基础形式是筏板基础，而其余楼体采用的是人工挖孔桩基础，两种不同的楼基础形式很容易导致楼体与地下室产生不均匀沉降，且伴随着地下室使用的时长不断增加，这种不均匀沉降带来的影响越来越大，而该住宅小区人防地下室的梁裂缝、剪力墙裂缝便是由不均匀沉降所引起的。混凝土受温度、湿度的影响会产生收缩应力，若混凝土内外部温差过大，则会导致混凝土承受的收缩应力增加，进而导致地下室构件产生裂缝，其中，顶板裂缝的产生便是由混凝土收缩所导致的。

最后，测试结果显示，该住宅小区人防地下室构件裂缝较多且宽度较大，内部钢筋构件已经出现了腐蚀现象，其使用性能及功能均受到了较为严重的影响，构件的承载力、使用寿命均有所降低，故需要立即对该小区人防地下室构件裂缝进行加固处理。

4 人防地下室构件裂缝存在原因分析

由于实际上住宅小区地下室的构件长期处于较为复杂的环境当中，所处环境的温度、湿度难以控制，受各类因素的影响很容易导致地下室出现构件裂缝，且通常情况下，构件裂缝的种类较多，包括收缩裂缝、温度裂缝、钢筋锈蚀裂缝、超载裂缝及碱骨料反应裂缝等，而归根结底，无论是哪种裂缝，产生的影响因素均为环境温度因素、环境湿度因素、不均匀沉降因素及荷载因素。笔者调查研究发现，现阶段地下室出现构件裂缝有80%是由温度、湿度和不均匀沉降所引起的。

经过相关研究人员调查研究表明，即使在没有任何承载力的作用下，混凝土构件也会出现裂缝，这也就说明，混凝土构件裂缝产生的主要原因与混凝土自身的特点有着直接的关系，是一种客观存在的裂缝[2]。同时，较为严重的混凝土构件裂缝均是由影响不严重的裂缝长期不处理所形成的。起初，混凝土构件裂缝普遍为表面裂缝，表面裂缝仅出现在混凝土构件的表层，若不进行处理则会导致混凝土构件出现深层裂缝，深层裂缝将会逐渐延伸至混凝土构件的内部，并最终形成贯穿裂缝。

通过上文分析可知，检测结果显示，该住宅小区地下室构件裂缝主要产生在梁、剪力墙和顶板上，且产生的原因主要包括两点，分别为温差和不均匀沉降，而不均匀沉降将会导致混凝土构件承受的应力分布不均匀，故而会导致混凝土构件出现裂缝。

4.1 温度裂缝的原因分析

温度裂缝的产生主要是由混凝土构件内外部温差过大所引起的。水泥是混凝土的重要组成材料之一，而水泥的水化热过程中将会产生热量，但由于混凝土构件不易散热，导致混凝土内部温度高于外部温度。同时，混凝土外部与空气环境直接接触，外部散热较快而内部散热较慢，当温差达到一定值时，受温度应力的影响将会导致混凝土构件自身的承受较大的拉力，而当拉力超过混凝土的极限承受能力时，将会导致混凝土构件的表面出现裂缝。

而对于剪力墙结构而言，剪力墙的厚度远高于梁板、顶板的厚度，且剪力墙的面积大，故与外界空气环境直接接触的面积较大，这也就说明剪力墙的散热能力较好，当剪力墙的混凝土构件水化热产生热量时，热量散发较快，内外温差不会存在较大的差异。但由于剪力墙外部水分蒸发较快而内部水分蒸发较慢，故剪力墙外部很容易形成干燥收缩裂缝。

此外，温差裂缝的产生原因与施工环境也存在直接的关系。在施工的过程中，由于存在阳光照射、早晚温差大等问题，水泥水化放热则会导致构件内部温度增高，地下室梁板则很容易出现冷热变化、交替的情况，一旦温度变化差过大，则会导致梁板承受较大的收缩力和膨胀力，进而会导致构件的承受较大的拉伸力。据笔者调查研究显示，混凝土构件的标准热膨胀系数为1× 10-4/℃，当梁板所处环境温度差高于20℃时，则会导致其温差收缩值增加为2× 10-4/℃，而此时则会超过标准热膨胀系数，进而使得在收缩力的作用下导致梁板出现温度裂缝[3]。

4.2 应力裂缝的原因分析

混凝土是一种混合材料，其是由沙子、水泥、石子、水等诸多材料按照级配要求配比混合而成的，而实际上，水的存在必然会导致混凝土构件出现孔隙，这种孔隙分为粗孔和毛细孔两种，粗孔与毛细孔与混凝土构件中水的比重和搅拌均匀度有着直接的关系。混凝土构件的应力裂缝主要来源于收缩应力，其主要包括四种，分别为自收缩应力、塑性收缩应力、碳化收缩应力和干燥收缩应力[4]。而通常情况下，在地下室剪力墙、顶板及梁板上产生裂缝所承受的应力多为塑性收缩应力和干燥收缩应力。塑性收缩应力与混凝土的水灰比、水用量、混凝土外加剂性质、混凝土水泥用量、混凝土外部环境温度、施工振捣、使用养护有着直接的关系，而干燥收缩与水泥标号、水泥用量、水泥含量、水泥标准磨细度、水灰比、配筋数量、骨料种类、养护方法、振捣情况等有着直接的关系[5]。

4.3 不均匀沉降产生的原因

通过上文分析可知，该住宅小区地下室的剪力墙、顶板出现裂缝的原因与施工设计有着直接的关系，1#楼体、2#楼体与其他楼体的基础形式不同，伴随着地下室使用时长不断增加，地下室便会出现沉降，但由于楼基础形式不同则会导致1#楼体、2#楼体与其他楼体的沉降速度、沉降量均存在差异，且时间越久、差异越大，因此，产生了不均匀沉降的问题。

4.4 施工质量对构件裂缝产生的影响

在地下室顶板、剪力墙及梁板施工的过程中普遍选择的施工方法为浇筑施工，在浇筑施工的过程中往往需要对混凝土进行振捣处理以保证混凝土能够分布均匀，而过分的振捣将会导致混凝土构件出现裂缝。通常情况下，混凝土振捣之后会呈现均匀泥状，而过分振捣后，混凝土的体积将会缩小，同时也伴随着混凝土出现沉落的现象，而在此时，混凝土表面则会形成一个砂浆层，该砂浆层中水分含量较多，而当砂浆层中的水分蒸发之后，则会导致砂浆层出现裂缝。同时，若在混凝土建筑的过程中，模板、垫层过于干燥，则会导致模板、垫层的吸水量增加，进而导致混凝土中的水分非自然蒸发，混凝土的塑性收缩现象加剧，从而导致混凝土产生裂缝。

5 裂缝的加固处理方案

在实际进行住宅小区地下室构件裂缝的加固处理时，需要根据实际裂缝的情况选择合理的方式进行加固处理，以保证资源的合理利用。对于表面裂缝的处理方式，采用表面处理法进行处理即可，而对于深层裂缝，可采用填充法、灌浆法进行处理，但对于贯穿裂缝，则需要进行结构补强。

5.1 表面处理法

现阶段常用的表面处理方法主要包括两种，一种为表面涂抹水泥砂浆处理法，而另一种为表面涂抹环氧胶泥或用环氧粘贴玻璃布的方法。表面涂抹水泥砂浆主要是在裂缝附近的混凝土表面凿毛，并用水润湿，用刷水泥净浆三次，随后压实抹光并洒水养护。表面涂抹环氧胶泥或用环氧粘贴玻璃布主要是用二甲苯或丙酮擦洗裂缝并涂抹环氧胶泥或粘贴环氧玻璃布。

5.2 填充法

填充法是沿裂缝在构件表面开凿成U 型或V 型，随后填充修补材料。填充法修补裂缝所用材料视修补目的而定，一般采用改性环氧修补胶或具有一定延伸率的各种弹性树脂砂浆。

5.3 灌浆法

灌浆法又称注浆法，是在一定时间内，以较高的压力将各种粘度较小的胶粘剂或防水剂灌注到裂缝深部，达到恢复结构整体性、耐久性及防水性的目的。

5.4 结构补强法

预应力加固处理是在原市人防地下室设计的极限承载力未能够满足实际使用需求的情况下使用的一种加固方式，同时，当人防地下室构件在使用过程存在预应力损失的情况时，也需要使用该方式对混凝土构件进行加固。该方法主要是通过增加混凝土构件预应力的方式减少混凝土构件的荷载力，从而降低荷载力对混凝土构件产生的影响。预应力体外加固主要是在人防地下室的梁体部位增加预应力钢筋或预应力混凝土，从而帮助人防地下室梁板承担一部分的作用力。

6 结论

综上所述，为了满足现代社会居民的需求，大部分住宅小区均会在建筑楼体下层设置人防地下室。但就目前情况而言，由于存在温度、湿度、沉降等多种因素的影响导致地下室构件很容易出现裂缝，其中，最常出现的位置为地下室的剪力墙结构、顶板结构和梁板结构当中。为避免构件裂缝对地下室的使用性能产生更加严重的影响，需要对地下室的构件裂缝进行加固处理。在进行加固处理的过程中，需要根据实际的裂缝情况合理的选择加固方法，在保证加固质量的同时也能够保证资源的合理利用。