混凝土箱涵墙体裂缝的分析与预防

[12-11 17:00:02] 来源：http://www.tmgc8.com 工程技术 阅读：3144次

一、工程概况

长飞南路位于武汉市东湖新技术开发区，现状已形成22米宽沥青砼快车道。本次实施的排水工程包括雨水管、污水管、关凤大道西侧箱涵排水走廊、道路工程等。

关凤大道西侧箱涵排水走廊是一条2—5000×2200毫米的雨水箱涵，长620米，建设在现状明渠之上，汇集三环线以北关东地区、新武黄公路以北沿线地区自北向南排入现状明渠后汇入汤孙湖，本次箱涵底版为C25钢筋、墙身为C25素砼结构，底板厚50cm，墙厚40cm，按设计要求沉降缝按不大于25米留置一条。

二、裂缝情况

根据现场情况，我们先行组织0+000—0+100段施工，由于是直线段，按25米留置一条施工缝，均分为四段进行施工，本段箱涵是2月18日开始浇筑砼，到2月20日在段墙体中间平压孔处出现贯通裂缝。

三、裂缝产生原因分析

箱涵底板是 C25钢筋砼底板，下面是10cm厚的碎石垫层，而且地基处于原状土上，因此不均匀沉降产生的裂缝的可能性不大，从裂缝产生的情况看，应属温度收缩应力和砼干缩变形应力引起。

1、砼的收缩变形

从砼学原理得知，砼在空气中凝结时将产生体积收缩，其中包括水泥水化物凝胶体自身的体积收缩（凝缩）和砼因失水而产生的收缩（干缩）。当外界湿度不变时，这种收缩早期发展快，以后逐渐减慢，最后趋于某一数值。整个过程可以延续到两年以上。

2、砼的温度和湿度变形

结构在正常使用过程中，已经硬结的砼由于温度和湿度的变化，还会产生体积变化，即“热胀冷缩”和“湿胀干缩”，这虽然是两种不同的物理效应，但给结构带来的影响是相同的，当湿度和温度变化引起的变形受到约束时，就会产生应力，如果不采取措施就可能导致结构开裂，甚至破坏。

3、当结构或构件的收缩受到约束而不能自由发展时，就会使结构或构件产生收缩内力和开裂，细长构件和薄壁结构对此尤为敏感。

4、工程中常用的砼条形基础、钢筋砼挡土墙、矩形水池池壁、箱涵等往往长度大，截面尺寸或厚度小，而下面的地基或相连的池底等将对这些部件沿长度方向的变形起比较明显的约束作用，当砼养护差，而在设计中又未设置必要的变形缝时或变形缝留置过长时，就有可能在拆模后不久即沿长度方向每隔一定距离出现一条竖向裂缝，裂缝通常是上宽下窄，此即收缩裂缝。

五、预防裂缝的主要措施

根据裂缝产生原因分析，预防裂缝产生的主要措施为

1.短伸缩缝间距。根据伸缩缝计算公式：

其中H —板厚或墙高的计算厚度或计算高度为2米

L —底板的全长取100米

Cx —反映地基对结构约束程度的系数取1.

α—砼和钢筋砼的线膨胀系数取1.×10-5

Ec —底板砼的弹性模量C25取2.8×104N/mm2

T —结构相对地基的综合温差，包括水化热温差、气温差和收缩当量温差，当截面厚度<50cm时不考虑水化热影响。

T=TY（T）+T2+T3

TY（T）— 收缩当量温差，由收缩相对变形求得；

T2 — 水化热引起的温差（厚度小，可以不考虑）

T3 — 气温差

一般施工条件下：T=15+20=35℃

εP —砼极限变形值

砼的极限拉伸为εPa=1×10-4

考虑到砼徐变为弹性变形的1倍，总拉伸εP=2εPa=2×10-4

则


2.减少水泥用量

调整砼的配合比，改用强度等级高的水泥，以减少水泥用量，并且减少坍落度。

3.加强养护

本工程的砼墙体设计为T型，养护人员有时只把麻袋覆盖在帽子上，下面墙体并未覆盖到。所以施工前一定要对养护人员进行技术交底，砼墙体应全面积覆盖，定人定时洒水保湿，防止水分快速蒸发，使养护期间砼表面始终保持湿润状态。www.tmgc8.com

4.延长模板拆除时间

墙体达到一定强度后要及时回填，实践证明，土和水是砼的最佳养护介质。迟迟不回填的暴露工程裂缝最多。

5.适当的配筋可以减少裂缝的出现。

因为钢筋不会产生明显徐变，也不会因外部介质湿度变化而产生收缩或膨胀，所以结构中的钢筋会对其周围砼的徐变和收缩产生阻遏作用，从而使钢筋砼构件的徐变和收缩比素砼构件小。因此适当的配筋可以减少徐变收缩的不利影响。

6.采用补偿收缩砼。在砼中加入微膨胀剂，使砼收缩得到部分自行补偿，以降低收缩应力。

在后续箱涵施工中，严格按照不大于17米留置伸缩缝，并且在砼拌和、浇筑、养护等各个环节严格按照操作规程进行施工。拆模时间由原来的24h延长到48h，并加强了对墙体养护工作，特别是对早期养护的重视。现在整个箱涵已全部完工，并于5月28日顺利通过了由业主方组织、设计院、质检站、监理等有关方面参加的阶段性验收。

六、一点体会

1.与块体基础相比，薄壁结构具有两个特点：1）墙体受到砼基础的极大约束，这种约束力往往远大于地基对基础的约束，而且约束难以改善。2）墙体竖向养护困难，且暴露于大气中，干缩、冷缩较大，温度高。由于以上两点易因收缩应力而裂缝，其控制难度亦甚于块体基础。

2.薄壁结构砼通常采用分次浇筑的施工方法，如先浇筑底板，后浇筑池壁，这种结构的裂缝通常发生在池壁部位，很少出现在底板。这是因为：1）底板多埋置于地下，受温差影响较小，养护容易，干缩、冷缩相对较小，而池壁多暴露在大气中，干缩、冷缩相对较大。2）底板对池壁的约束系数也较大，约束系数随底板材料的刚度与墙壁刚度之比值的增加而成比例增加，而底板的刚度往往远大于池壁的刚度。因此，该约束系数往往远大于地基对底板的约束系数，从而产生相对较大的收缩应力。

3 .通常认为在砼浇筑早期易因约束应力产生表面裂缝，在浇筑后期（15天、1个月、3个月、甚至数年）易产生异常裂缝。但若没有良好的保温和保湿措施，温（湿）降过快，应力来不及松弛，同样会因表面裂缝的向里发展而产生贯穿性裂缝，尤其是对薄壁结构。

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