建筑工程屋面结构开裂渗漏防治案例.doc

花样年地产集团 工程管理手册案例篇
案例XX：建筑工程屋面（楼板)结构开裂、渗漏与治理分析
1. 案例背景
南方沿海城市某公园项目配套会所建筑,为三栋多层框架结构，总建筑面积1。3万平米,仅3＃楼地下一层，1~3＃楼地上均为三层，1、3＃楼为上人屋面，毛坯交房。
1＃楼屋面面积1500㎡，于13年4月中旬封顶，屋面板拆模后出现大面积的不规则网状裂缝且裂缝均有渗漏现象（如图3.1)，天沟侧壁及底部渗漏现象也较多.1#楼屋面浇筑时间为晚上11点至次日凌晨4点,因场地受限只在西面设置了一台砼输送泵，当日气温10～18℃,偏北风三级,浇筑完成后未及时使用薄膜覆盖养护且有大量的脚印,屋面施工冷 图3。1屋面开裂渗漏
缝现象较多、干缩裂缝普遍。浇筑完成第二天下午，用于楼梯间及通风口结构施工的屋面材料随即转运至屋面进行施工.
2#楼屋面面积900㎡，于13年5月初封顶，其中一半面积属于高支模范围(支模高度8～12米不等），屋面板拆模后出现部分裂缝且有渗漏现象，以高支模处的屋面板开裂现象居多.2＃楼屋面浇筑时间为晚上11点至凌晨1点，浇筑时天气为小雨，浇筑完成后及收面前突降大雨，虽及时采取了薄膜覆盖且因为雨季的到来使得屋面养护效果较好，但收面工作因此而未做。
3#楼屋面面积1500㎡，于13年6月初结构封顶，拆模后屋面板基本上无开裂渗漏现象。2＃楼屋面拆模后即将3＃楼的支撑架班组全部更换为附近工地优秀班组，并要求在浇筑前对屋面板实施了起拱和检查加固措施.屋面浇筑时间为中午2点至下午5点，采用两台输送泵同时浇筑，浇筑的顺序按照避免出现施工冷缝的原则进行。浇筑完成后设置专人拖平板振动器，并进行混凝土原浆压实收面并找坡，后用塑料薄膜全覆盖养护14天，养护期间屋面无加载大件或较重的材料.
1、2#楼屋面封顶后正值当地梅雨季节，对发现的开裂渗漏处进行了三轮以上的检查和注浆修补（图3。2）,以期提高结构的自防水性能.
2. 影响分析图3。2屋面注浆堵漏图示
（1）对1、2＃楼屋面开裂渗漏进行注浆修补及顶棚观感处理共计发生措施费用约25万元，造成较大的资源浪费；
（2）由于许多细微的混凝土表面裂缝未有渗漏迹象，暂认定为非通透性裂缝而未进行注浆修补，远期表面裂缝可能随着荷载的增加或混凝土胀缩等因素而发展成为通透性裂缝，从而使屋面存在较大的渗漏风险，后期工程维护费用可预期的大幅增加，结构耐久性也因裂缝的存在而受到较大影响；
(3）由于屋面工程的工序多且处于项目总进度的关键线路上，屋面结构开裂渗漏的检查及修补工作持续直接影响了屋面保温、防水等工序的进展，后期为了配合室外工程进度及公园开园的节点目标垂直运输机械均按预定时间拆除,屋面工程材料的转运均使用汽车吊完成,导致屋面工程的材料转运签证量大量增加，屋面施工工期进一步延长；
(4）公园的开园节点实际为选择性的开园，实为会所建筑屋面工程未完成且现场有大量材料堆集、室外绿化工程效果未达预期、幕墙施工未完善等综合因素影响而临时设置单独的活动围挡及广告布等遮挡措施进行部分封闭开园,严重影响了开园的场地效果;
(5)业主对公园项目的整体工程质量评价较好，唯独配套建筑工程的工程质量给予了不满意的评价，分析主要原因为屋面渗漏问题，以及工期延误所致,且按其供应商管理办法对该总承包单位做出了考核及处理决定。
3. 原因分析
(1) 直接原因
a. 支模架未按方案及相关规范搭设到位，支模架搭设工艺或搭设的整体刚度不利于楼板(屋面） 结构早期混凝土的防开裂.
a) 支模架的基础不牢固或受力不均产生不均匀沉降。尤其如2＃楼高支模架的基础由于室内地坪还未做，基础为素土夯实,上覆模板、木枋。立杆立于此类不牢固的基础上，支模架容易在楼面加载时或遇到偶然荷载时由于基础的局部受力不均沉降而随之产生细微的沉降，但如此小的沉降足以导致混凝土在终凝前产生裂缝;
b) 虽然结构柱先于楼板浇筑，但由于用于提升支模架尤其是高支模架整体刚度的扫地杆，水平、竖向剪刀撑缺失较多，使得支撑架的整体刚度在抵抗水平向的应力或扰动能力不足。尤其在混凝土终凝前,楼板容易受到意外的扰动如过早的在楼面上集中放置过重的施工材料或塔吊放置材料时对楼板过大的冲击力等而产生裂缝；
c) 楼板模板施工完成后未对支撑架进行调校，对于跨度较大的板面及梁未按规范要求进行起拱或局部顶托处于松弛状态.由于早期混凝土的抗压能力远大于其抗拉能力，按要求起拱后的板面能够保证其底部混凝土处于水平受压或较小水平受拉的状态，对防止开裂有利。而未起拱甚至成负拱的板面由于其混凝土底部处于较大水平向受拉的状态，在偶然荷载因素的影响下极易导致板底裂缝的生成。
b. 混凝土材料控制不到位也是导致屋面开裂的主要原因之一.
a) 混凝土配合比不合理,不利于屋面早期混凝土裂缝的防治.1＃楼屋面浇筑时间为一天中温度由较低向最低温度变化的期间，浇筑完成后部分表面可见沿钢筋方向形成有规律的纵横向细小裂缝,分析原因系混凝土水泥用量偏大即前期水化热过大，且混凝土表面由于覆盖保温养护等措施不到位，混凝土表面抗拉强度的增长不及过快冷缩所形成的拉应力.而屋面层较厚且木模的保温性较好,水化热的增加导致混凝土底层、中部温度较高形成内部膨胀趋势的压应力。由于内外温度差较大且处理措施不到位形成较大的应力差，极易导致混凝土表面生成温度裂缝。
b) 1＃楼屋面浇筑时的混凝土塌落度偏小,施工过程中工人为便于操作而在现场往混凝土罐车中加水，混凝土现场掺水的做法严重影响了混凝土的强度尤其是早期强度的增长从而不利于防止早期开裂。且由于水含量的增加，随着水分的蒸发,容易导致混凝土表面形成干缩裂缝.
c) 1#楼由于场地受限，屋面浇筑时只能架设一台输送泵，期间浇筑用时也较长，混凝土的供应间断不连续。屋面浇筑完成后，表面可见多条界线分明的施工冷缝，屋面混凝土的施工冷缝将成为较大的渗漏点。
c. 施工工艺上的错误或不到位,是屋面开裂渗漏的主要原因之一。
a) 大面积的屋面浇筑，未严格按照方案预定的组织和顺序进行，导致施工冷缝的形成。一些需要适当提前于板面总体浇筑顺序的部位结构如楼梯、天沟等，由于提前浇筑的部位过多和时间上的控制不准确，以及混凝土的供应不及时、连续，导致多处接续面的前道混凝土已经初凝。
b) 混凝土振捣不密实,势必造成结构渗漏,尤其是天沟等蓄水构件的渗漏。
c) 浇筑施工待料期间，对于接续面的处理措施缺失，导致混凝土施工冷缝成为必然.
d) 屋面混凝土浇筑完成后在初凝前未对表面进行原浆二次抹压收光，因此不能消除早期混凝土表面的张力和一些温度、干缩裂缝，此类早期裂缝存在进一步发展的可能。1#楼浇筑完成后未进行二次抹压收面,2＃楼屋面由于在刚浇筑完成时突然由下雨转变为大雨,导致二次抹压收面工作未进行。且1、2＃楼未进行结构找坡，雨后的屋面存在多处积水的情况，从而加重了渗漏。
e) 养护工作不及时有效，屋面混凝土表面过快的失温失水，造成表面形成较多的冷缩和干缩性的裂缝。
d. 成品保护不到位，是造成屋面板多数贯通性裂缝的最主要原因。过早的加载及综合前面提到的一些原因如支撑架的搭设不到位和混凝土表面形成的裂缝,就会导致板面通透性裂缝的形成。
a) 1#楼屋面浇筑完成后上人、上材料的时间过早.浇筑完成的次日早上，屋面随处可见较多的脚印，脚印深度1～2cm，说明工人在施工时为了图方便，人员及施工机具器械等，均在刚刚初凝的混凝土上经过。
b) 1＃楼在浇筑完成的第二天下午即将屋面楼梯间等结构施工所需材料用塔吊吊至屋面。且材料的放置未考虑混凝土浇筑时间长短，因1#楼混凝土浇筑时间长达5小时，部分区域还达不到集中堆载的条件，且塔吊在放置材料时对楼板的冲击荷载较大。
(2) 间接原因
e. 设计的不合理,导致不利于甚至造成屋面结构的渗漏.
a) 3栋楼的天沟均为沿外墙内侧设置一圈下沉式天沟，截面为50cm×60cm。天沟的侧壁浇筑量较大且空间狭小只（10cm厚）不能保证混凝土被振捣密实，拆模后天沟侧壁渗漏现象较严重.天沟大量的竖向结构需要提前于屋面板浇筑,对屋面施工冷缝的控制制造了一定的难度。
b) 上人屋面为无女儿墙设计，因此沿天沟内侧壁（10cm厚）顶部设计变更增设玻璃栏杆，由于属于事后变更未留置预埋件，需对屋面结构板进行锚栓固定栏杆立柱.后期对屋面渗漏检查发现栏杆立柱根部出现渗漏迹象.
f. 屋面浇筑的时间及天气的选择对于防止开裂的作用至关重要.
a) 1#楼和2＃楼屋面均选择在后半夜施工，后半夜作业时工人较为疲累，各方面监管力度不足,浇筑完成时的气温与混凝土之间的温差较大不利于温度裂缝的控制等。对于屋面防开裂和防渗漏的细节要求,夜间进行浇筑施工时较难实现.
b) 不利天气，如1#楼屋面浇筑时气温较低，2#楼浇筑时下雨，都对屋面施工质量造成了一定的影响。
g. 管理的不到位是导致屋面开裂渗漏的主要间接原因。
a) 对于屋面防渗漏的重要性，在思想上不够重视。施工前期未有一个防止屋面开裂、渗漏的保障措施体系;
b) 对于如何去防止屋面开裂、渗漏的发生，认识上有所欠缺和薄弱.
c) 从施工组织的混乱可以看出,在组织和协调方面做的不够到位.
d) 施工人员的素质参差不起，反映了前期对供应商的选择存在问题,以及过程中的考察和淘汰机制未形成。
4. 经验教训
a. 为了防止屋(楼)面结构的开裂和渗漏，支撑架的搭设质量应保证混凝土在浇筑时或浇筑完成后不会在楼面受到荷载时因为所给予的支撑不够或本身变形过大导致新浇筑的混凝土出现开裂的现象，特别是在以下几方面的质量应得到足够保证。
a) 支撑架的基础必须牢固、均匀受力。在首层地面回填土上搭设支撑架前，应将首层地坪垫层砼浇筑完成.在砼结构上的支撑架所有立柱底部必须垫模板，以均衡底部受力。
b) 对于屋面支撑架的扫地杆必须双向满拉、水平和竖向剪刀撑必须按要求设置到位。对于高大支模,整体刚度及水平抗扭的措施更应得到保证,在先浇筑完成的墙柱上应设置一定数量的抱箍,以提高支撑架的整体稳定性。
c) 屋面混凝土浇筑前，必须对支撑架的顶撑进行调校，并按有关规范要求进行起拱。顶撑的调校应从梁端或板边向中间进行。
b. 保质保量的混凝土供应，是确保楼面尤其是屋面不出现开裂的的前提条件之一。
a) 结合屋面浇筑的环境，对混凝土的配合比进行优化。在较低气温浇筑屋面时，应尽可能减少混凝土的早期水化热,具体措施可在保证强度的前提下掺入适量的外加剂，以降低水泥的用量或延缓混凝土的凝固.
b) 在保证混凝土和易性及便于浇筑施工的前提下，尽可能的减少水的用量，避免凝固过程中水分的蒸发而产生干缩裂缝，工人在现场往混凝土中加水的行为更应得到杜绝，屋面浇筑全程必须全程旁站监督.
c) 混凝土应不间断供应,避免待料而出现施工冷缝.浇筑施工前应做好充分的沟通和组织工作,在混凝土供应不能得到满足的时间段不宜开始屋面的浇筑.
c. 好的工艺或措施，可以弥补多数客观不足情况而避免渗漏的发生，如屋面浇筑时的恶劣环境如低温、混凝土供应不及时或质量缺陷等情况。
a) 大面积的板面混凝土浇筑，接续应该在前道混凝土初凝前完成。在需要提前浇筑的一些低于板标高的如楼梯、天沟侧壁等构件应在混凝土供应量充足的前提下进行，且提前的时间不应超过混凝土初凝的时间。提前浇筑的构件顶标高以不高于板底标高为宜,浇筑更应避免多点开花，以致无法得到接续而出现冷缝.
b) 浇筑待料期间做好接续面的处理,可有效防止开裂渗漏的发生。前道混凝土在初凝前应及时补充新料，可以人工铲料的形式进行。前道混凝土已经初凝时，应清除接续面松散石子，光滑面做粗糙处理,浇筑新料时应保证界面有足够的砂浆渗透前道混凝土，否则需对前道混凝土进行刷或淋浆处理，以增强接续面的有效结合.
c) 屋（楼）面的贯穿性裂缝多由早期的表面裂缝发展而来，而早期裂缝多以温度或干缩裂缝的形式存在.因此，做好板面混凝土的二次收面，可以有效消除温度差产生的混凝土内外应力差和表面裂缝。混凝土浇筑并在粗平后采用平板振动器满拖一遍，以保证密实度以提高结构自防水性能的同时也保证混凝土表面不出现过量的骨料而影响二次收面,二次收面应采用磨光机分磨盘和刀盘两次进行,收面时间不宜过早，以指压混凝土可陷入1—2cm为宜。
d) 结构找坡,可有效排除屋面结构面的积水，较多数的裂缝渗漏现象是由于积水得不到排除而较长时间的渗透所致，所以做好屋面结构的找坡，可视为对提高屋面结构自防水能力的又一道有效保障。
e) 对屋面的养护以保温保水为原则，在完成二次收面后应立即采用薄膜全覆盖，并养护14天以上.
d. 板面混凝土通透性裂缝，多为早期受到不合理荷载所致，即成品的保护不到位。2＃楼为不上人屋面后续施工暂未开展，且浇筑完成后一定时间内未受到荷载扰动，3＃楼对后续加载进行了人为干预限制,均未有大量裂缝的出现。
a) 板面混凝土浇筑前，对人员及施工机械的移动路线做好合理布置，浇筑过程中加强监督。
b) 现场在追求进度的时候,往往疏忽于后续的堆载对于板面开裂的影响。板面浇筑完成后的一定时期内，后续施工材料的堆载应进行合理的规划：浇筑完成后应对后续施工做好场地交接，交接包括浇筑的时间及成品保护相关要求；材料的堆载位置不得在板块中间，应尽量选择浇筑时间较长的梁柱节点附近；有防水要求的板面、屋面在强度在未达到防开裂要求前不得进行集中堆载或受到塔吊卸料时的冲击荷载。
e. 图审阶段加强对结构防渗漏薄弱节点的审查和优化，做到未雨绸缪。
a) 对天沟的优化,若能将内侧的侧壁由10cm厚改为15cm厚，既可保证振捣密实，又能有效解决栏杆立柱锚栓的固定问题,从而减少较多的渗漏点.或在前期图审到位的话，可综合天沟和栏杆考虑将天沟的内侧壁与栏杆基础一同浇筑成型，既能节约建造成本又能避免在屋面结构上打锚栓导致渗漏.
b) 屋面结构找坡宜作为设计必选项进行图纸审查，而非施工方的可选项.
f. 屋面浇筑必须在“光天化日”下进行.
a) 必须在白天进行屋面浇筑施工,协调组织较为容易，施工人员的精神比较饱满且监管也比较到位，便于屋面防渗漏要求的贯彻及管控.白天的温度对防止表面温度裂缝也较为有利.
b) 屋面混凝土的浇筑应避开下雨或大风等不利天气进行。下雨天气易导致混凝土产生离析且不利于收面工作的进行，大风天气混凝土容易因失水而形成表面干缩裂缝。
g. 屋面渗漏的严重程度，客观反映了管理的混乱程度.
a) 屋面防渗漏，首先要认识到结构自防水的重要性,作为辅助防水的卷材及涂料防水客观来说存在施工质量的严密性以及防水的时效性。
b) 对相关管理人员及作业人员加强防渗漏知识和要求的培训和交底,尤其做实做好工程技术交底和样板引路方面工作，大面积开展有防水要求的屋面施工前应以某楼板作为屋面施工样板进行实施,并经验收同意所实施的工艺后方可进行屋面的浇筑施工.以期达到认识统一,令行一致.
c) 在施工组织设计及方案的评审过程中,应将楼板和屋面的防开裂、渗漏体系、措施作为重点审查项，对于不能满足防渗漏要求的施工组织设计或方案不得通过审查。如高大支模的防沉降措施、抗扭措施；混凝土施工方案屋面防开裂渗漏措施、养护措施；成品保护措施等
d) 施工人员的素质参差不起，反映了对供应商的选择与考核存在问题或不足。对于供应商的管理，应实行全过程的管控,并建立供应商的动态档案：前期供应商选择阶段应注重对其资质、近期完成的业绩等进行考察，对其招标文件进行评审;过程中根据履约及配合等情况进行动态扣分和评估;工程完工后对供应商再做后评估.对供应商的过程管控记录实时录入档案，档案的数据可作为对相关供应商进行评级和奖惩的依据.
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