(1.珠海横琴灏怡房地产开发有限公司，珠海519000；2.福建省开辉房地产开发有限公司，福建350000；3.珠海横琴灏怡房地产开发有限公司，珠海519000)
摘要：随着我国经济的迅速发展，城市建设水平不断提升，高层建筑层出不穷，深基坑甚至超深基坑数量也随之剧增。作为钢筋混凝土的地下连续墙，由于其刚度大，不但能够承受作用于墙面上的侧压力、具有挡土防渗功能，而且可以兼作高层建筑地下室的一部分，在软土地区深基坑工程中得到了大量的应用。虽然高层建筑的施工技术在不断地进步，施工的设备和材料也在发展，但是，超深基坑的地下连续墙容易出现裂缝。可以说，高层建筑中的地下室出现裂缝的原因是多方面的，而分析高层建筑中地下室裂缝产生的原因对于改进施工工艺具有非常重要的作用。
关键词：超深基坑；裂缝；连续墙；地下室；挡土防渗
0引言
随着我国经济的迅速发展，城市建设水平不断提升，高层建筑层出不穷，深基坑甚至超深基坑数量也随之剧增。作为钢筋混凝土的地下连续墙，由于其刚度大，不但能够承受作用于墙面上的侧压力、具有挡水防渗功能，而且可以兼作高层建筑地下室的一部分，在软土地区深基坑工程中得到了大量的应用。虽然高层建筑的施工技术在不断地进步，施工的设备和材料也在发展，但是，超深基坑的地下连续墙容易出现裂缝。可以说，高层建筑中的地下室出现裂缝的原因是多方面的，而分析高层建筑中地下室裂缝产生的原因对于改进施工工艺具有非常重要的作用。
1工程概况
灏怡财富中心地基及基础施工工程位于横琴新区横琴口岸西侧，东临琴海东路，北接港澳大道，西侧为环岛东路，南侧为濠江路。基坑周长576.1m，深度16.7~17.1m，基坑基本呈170.7m×127.9m的长方形基坑开挖后投影面积约20921m2。基坑安全等级为一级，基坑支护结构为1200mm厚地下连续墙+三道钢筋砼对撑+角撑的支护形式。坑中坑采用钢板桩加内撑。地下连续墙兼做使用阶段的主体结构外墙，地连墙两侧护壁桩为φ850搅拌桩@600。当前已基本完成第二层土方的开挖，施工过程中发现，沿连续墙长边方向出现细微裂缝，裂缝宽度小于0.2mm，但长度较长，约20m，如下图1所示。
从广义上来讲，混凝土裂缝可以分为微观裂缝和宏观裂缝，微观裂缝一般为混凝土固有特性，这种先天特性的产生与外荷载的大小并无直接关系，也不受外部约束的影响，而宏观裂缝则与外荷载的大小有着直接关系，当外荷载过大时，微裂缝就会继续发展，逐渐成为肉眼可以看见的宏观裂缝，因此，可以认为宏观裂缝是微观裂缝之间相互串连的结果，此时是不稳定裂缝发展期[1]，应予以充分的重视，以免影响结构的安全性和耐久性。
为研究连续墙水平裂缝产生的机理，需依据该场地的岩土工程条件，结合地连墙施工的特点、基坑开挖顺序以及周边堆载的实际情况，采用解析法对水平裂缝进行估算，并与实际测量结果进行对比，给出超高层地下室连续墙水平裂缝治理的有关建议和咨询意见，并为类似工程的施工提供经验。
2裂缝产生的原因分析
高层建筑地下室出现的裂缝种类相对较多，通过对国内外大量的实际工程经验进行整理与总结，大体上可以分为以下几类：如果是地下室的顶棚开裂，一般都是与建筑的跨度方向成45°；如果有多个裂缝，那么它们大多是平行的，裂缝的出现相对集中，例如地下室交界处的裂缝等；如果是地下室的侧壁出现了裂缝，那么这些裂缝大多都是与底面垂直并平行，具有上宽下窄的特点，裂缝也较为集中，且多出现在侧壁的中间位置。
在以往对高层建筑地下室裂缝进行分类时，一般都将其分为结构性的裂缝、非结构性的裂缝以及间接原因导致的裂缝3种类型。结构性的裂缝就是指受到外部的荷载力过大导致的建筑结构承受不住而产生的裂缝，即通常所说的应力和次应力导致的地下室裂缝，也被称之为受力性的裂缝；而非结构的裂缝，是由于温度变化、材料的收缩以及地质的沉降等一些环境因素而导致的地下室裂缝；对于间接原因导致的裂缝，主要是指由于混凝土自身性质不符合要求，所引起的抗击外界条件能力低下所导致的裂缝，以及由于不同混凝土构件强度不同而导致的裂缝。
一般来说，有如下6种常见的形式。
①塑性收缩裂缝：主要发生在混凝土终凝后单仍处于塑性状态的时刻。发生这种裂缝的因素是多方面的，如混凝土早期养护不好，混凝土浇筑后表面没有及时覆盖，受风吹日晒，表面游离水蒸发过快，产生急剧的体积收缩，而此时混凝土强度很低，不能抵抗这种变形应力而导致开裂。这种裂缝的宽度可大可小，小的有0.05mm，大的3-5mm，多呈大小不一状，两头细中间宽且互不贯通。
②沉降收缩裂缝：混凝土浇灌振捣后，骨料颗料悬浮在一定稠度的水泥浆体中，浆体的重量密度较低，对于水灰比较小的浆体而言，大概只有骨料重度密度的一半，所以骨料在浆体中有下沉趋势，而浆体中的水泥颗粒又远重于水，使得新拌混凝土中的水泥向上转移，即发生沉降与泌水现象，形成竖向体积缩小沉落，这种沉落直到混凝土硬化时才停止。骨料沉落若受到钢筋、预埋件、模板、大的粗骨料以及先期凝固混凝土的局部阻碍，或混凝土本身各部分沉落不同就会产生沉降收缩裂缝。这种裂缝通常有明确的部位和方向性，多呈竖向或倾斜向分布[7]。
③干燥收缩裂缝：干燥收缩是水泥基于混凝土的固有特性，混凝土在终凝后并进入硬化阶段，干燥收缩一直进行，即使达到28天龄期也不能说己经终止，有时可以持续若干年甚至几十年。干燥收缩裂缝产生有两个不可或缺的条件：收缩变形及约束。基坑开挖速度过快，导致连续墙墙身暴露在空气中，而施工过程中又未及时浇水湿润，造成连续墙表面水分散失过快，表体积收缩变形大，相比较而言，连续墙内部湿度变化小，收缩变形也小，表面收缩变形受到内部混凝土的制约，因此在表面产生一定的拉应力，当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时，即产生干缩裂缝。这种裂缝多为表面裂缝，其宽度不大，一般在0.05mm-0.2mm之间[2]，多呈横向，无规律性可循。
有关资料研究表明，当环境相对湿度低于100%，混凝土即开始干缩，对于普通混凝土，28天收缩约为总收缩量的40%，90天收缩约为60%，180天收缩约为70%，第一年平均收缩约为75%，完全收缩的时间可长达20年。干硬性及预制混凝土的收缩变形约为(2.5~3.5)×10－4，泵送流态混凝土的收缩约为(6~8)×10－4。由于结构受到外界的约束作用，收缩变形一旦超过当龄期混凝土的极限拉应变，混凝土出现裂缝。
④表面温度裂缝大多数是由于温差过大引起的。混凝土结构，特别是大体积混凝土结构浇灌后，在硬化期间水泥释放出大量的水化热而不易散发，内部温度不断上升，达到较高温度，而混凝土表面散热较快，使混凝土表面和内部温差较大。如果施工过程中注意不够或拆模过早；或冬季施工，过早拆除保温层；或受到寒流袭击，均会导致混凝土表面温度急剧变化而产生较大的降温收缩，此时表面受到内部混凝土的约束，将产生很大的拉应力，而混凝土早期抗拉强度和弹性模量很低，因而使表面出现裂缝。深进的和贯通的温度裂缝大多数是由于结构降温差较大，受到外界的约束而引起的。当大体积混凝土基础、墙体浇筑在坚硬地基或厚大的老混凝土垫层上，又没有采取隔离层等放松约束的措施时，如果混凝土浇灌时的温度较高，加上水泥水化热的温升很大，则会使混凝土的温度很高。当混凝土冷却收缩，因受到地基、混凝土垫层或其它外部结构的约束时，将使混凝土内部出现很大的拉应力，产生降温收缩裂缝。裂缝有时是深进的，有时是贯穿性的，它常破坏结构的整体性。
⑤碳化收缩裂缝主要是由于大气中的C02在存在水的条件下与水泥水化产物作用生成CaC03、硅胶、铝胶和游离水而引起的表面体积收缩，从而产生裂缝。碳化作用的实质是空气中的C02溶于水形成碳酸，从而对混凝土产生腐蚀作用。一般来说，碳化收缩裂缝主要在结构的表面出现，多呈花纹状，无规律性，如下图2所示。这种裂缝较深，深度一般为1~6mm，有的至钢筋保护层全深，裂缝宽度为0.05~0.2mm，少数大于1.5mm，多发生在混凝土浇筑完后数月或更长时间[3]。
3解析法计算分析
我国冶金建筑研究总院王铁梦教授在大量试验研究和工程实践的基础上，从力学和材料的角度对混凝土开裂原因进行了深入分析，提出了“抗与放”的设计准则，其主要内容是在结构形式的选择方面及材料性能方面采取综合措施，如“抗”“放”相结合，以“抗”为主或以“放”为主的措施。针对各类典型混凝土结构提出了一些收缩应力的计算方法，已被相当一部分工程技术人员所接受，并在实际工程中取得良好的效果，最大收缩应力近似计算公式如下[4]：
式中α1为构件受力特征系数，查规范表7.1.2-1；Cs最外层纵向受拉钢筋外边缘至受拉区底边的距离；deq受拉钢筋平均直径；Es钢筋弹性模量；As纵向受拉钢筋面积；ψ裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数；ftk混凝土轴心抗拉强度标准值；
ρte混凝土轴心抗拉强度标准值；σsq按荷载效应的准永久计算的钢筋混凝土构件纵向受拉钢筋的应力；Ate有效受拉混凝土截面面积；Ap受拉区纵向预应力筋截面面积。
由于解析公式涉及到参数较多，计算繁琐，本文采用Matlab编制计算程序进行计算，计算得到，。
4结论及建议
现场随机取四处用千分尺实际测量连续墙裂缝宽度分别为：0.81mm、0.69mm、1.01mm、0.79mm，平均值为0.83mm，与理论计算结果误的绝对值差为0.03mm，相对误差仅为3.4%，满足工程精度的要求。
本工程的连续墙兼做地下室外墙，重要性系数较高，建议应采取如下措施控制裂缝。
①裂缝稳定以后，处理如下：对0.2mm以下的裂缝直接采用防水涂料涂刷；对0.2mm以上的裂缝采取剔槽修补的办法，即将裂缝部位剔成宽30mm、深30mm的沟槽，要求尽可能里大外[5]，然后用堵漏。
②浇筑混凝土时合理地分层、分块、分缝，采用低热水泥，掺加拌合材料(如粉煤灰)，埋入冷水管，预冷骨料，采用冰水，加强养护，注意天气预报，采取防寒措施。对于高温天气，要采取隔热措施，有时与防止干缩裂缝一起考虑。
③土方开挖时，增加连续墙表面浇水养护的次数，确保其表面湿润，防止干燥收缩变形引起的开裂[6]。
④适当地加强配筋性能，在进行侧壁和底板等不同部位的施工时，可以采用水平温度筋等不同的配筋来加强混凝土的强度，在选择配筋时，应该在保持现有施工面积不变的条件下，尽量选择强度大、体积小的配筋，以便在最大程度上降低地下室出现裂缝的可能性。
⑤减少基坑周边的荷载，避免微观裂缝进一步发展为宏观裂缝，造成连续墙墙身由自有裂缝发展为结构裂缝，危害结构的整体性。
⑥基坑开挖时应分层分块、有组织的开挖，做到边挖边撑，减少基坑暴露时间，尽早的让整个支撑体系发挥作用。
参考文献
[1]陈月华等.某现浇商品混凝土楼板大面积裂缝成因分析及思考[J].混凝土，2002（7）.
[2]王铁梦.工程结构裂缝控制[M].中国建筑工业出版社，1997.
[3]地铁车站地下连续墙裂缝控制标准的优化探讨[J].岩石力学与工程学报，2005（24）:5395-5399.
[4]卫军，刘广智，俞新等.露天、超长混凝土薄壁结构裂缝原因分析.工业建筑，
2003，33(10):78-80.
[5]付日荣，逄鲁峰.某高层建筑地下室侧墙裂缝原因及防治
[6]王立才.受基础约束钢筋混凝土墙板的裂缝控制:[D].杭州:浙江大学，2002.
[7]邓凡.地下室早期裂缝开展规律及机理研究[D].重庆:重庆大学，2006.
[8]王铁梦.建筑物的裂缝控制[M].上海：上海科学技术出版社，1987.