簡述建筑物墻體裂縫主要因素及加固

陳亮昊

摘 要：建筑物墻體由于地基產(chǎn)生的不均勻沉降超過一定限度時就會產(chǎn)生開裂。以致危及建筑物的安全使用。本文是作者在近幾年的工作過程中，結合某工程實例，就該建筑物墻體開裂的原因分析以及針對這一事故該如何處理，進行了簡要的闡述和分析。以供同行參考和借鑒。

關鍵詞：建筑物墻體；裂縫；加固處理

前言

當建筑物地基產(chǎn)生的不均勻沉降超過一定限度時，建筑物墻體就會產(chǎn)生開裂。起初，墻體的開裂為發(fā)絲狀裂縫，不易察覺之后，隨著地基不均勻沉降加劇，墻體的開裂加長,增寬，最后使裂縫貫穿墻體，以致危及建筑物的安全使用。

建筑物墻體開裂的事故多數(shù)是由于地基不均勻沉降所致，具體有下列幾個原因：

(1)地基中存在局部高壓縮性軟弱土層，或軟弱土層雖然分布在整個建筑物地基中，但厚薄不均，相差懸殊。

(2)置于軟弱地基上的建筑物由于鄰近。工程產(chǎn)生的附加應力擴散已有建筑物，引起不均勻沉降，導致墻體開裂。

(3)施工不符合規(guī)范要求，形成質(zhì)量隱患，造成事故。如基槽開挖后被水浸泡嚴重，擾動地基上的原狀結構，又未采取妥善處理措施。

考慮到建筑物墻體開裂事故較多，事故一旦發(fā)生，不僅影響觀感，而且對使用者心理影響不好，嚴重的事故危及建筑物結構安全，因此值得我們重視。

事故調(diào)查應注意的主要內(nèi)容

(1) 設置情況：設計單位資質(zhì)情況，設計圖紙的深度，設計構造是否合理，結構計算簡圖和計算方法及結果是否正確。

(2) 地基基礎情況：地基實際狀況，基礎構造尺寸和勘察報告，設計要求是否一致，必要時應開挖檢查，

(3)結構實際狀況：包括結構布置，結構構造，連接方式方法，構件狀況和支撐系統(tǒng)。

(4) 結構上各部作用荷載的調(diào)查：主要指結構上土的作用及其效應，以及作用效應組合的調(diào)查分析，必要時進行實測統(tǒng)計。

(5) 施工情況：包括施工方法，施工規(guī)范執(zhí)行情況，施工進度和速度，施工中有無停歇，施工荷載的統(tǒng)計分析等到。

(6) 建筑多形觀測：沉降觀測記錄，結構或構件變形觀測記錄等。

(7) 裂縫觀測：裂縫形狀與分布特征，裂縫寬度、長度、深度以及裂縫的發(fā)展變化規(guī)律等。

(8) 使用調(diào)查：若事故發(fā)展在使用階段，則要調(diào)查建筑物用途是否改變，荷載是否增大，已有建筑物附近是否有新建工程，地基狀況是否變化。

1 事故處理實例

某工程為一教學樓，建筑物南北軸向56.38m，東西軸向32.38m。建筑物高度為28m，教學樓南北兩端各為一大教室，面積是37×24m⒉，混合結構，縱墻承重。

該工程于1998年高性能計，2000年建成使用，2002年發(fā)現(xiàn)墻體開裂，之后，裂縫日趨嚴重，最終成為危房，停止使用，于2004年對該項工程加固處理。

2 教學樓開裂情況描述

教室使用時，工程完好，第二年開始發(fā)現(xiàn)在第三層和第四層樓地面預制板搭接處有裂縫，在西立面發(fā)現(xiàn)自上而下墻體垂直向斷裂。之后，教學樓的裂縫增多，變寬。經(jīng)統(tǒng)計，磚墻裂縫東立面13條，西立面25條，最大的一條裂縫位于樓房中部，離北端23~24m處，裂縫長度超過6.5m，寬度20m，室內(nèi)外貫穿整個大樓中部所有內(nèi)外墻，混凝土梁和樓板等到部位多次出現(xiàn)斷裂。

3 處理方法

該工程設計時，沒有系統(tǒng)地勘察，缺乏必要的地質(zhì)資料，在事故發(fā)生后，為分析其原因，研究處理方案要重新進行勘察。

打鉆孔13個，一般孔深為8~9m上下，最深的為19.4m，同時取原狀土進行土的物理、力學性能檢測，查明地基土分為以下土層：

(1)表層為人工填土，黃褐色，疏松，厚度為2.0～3.5m。

(2)第二層為粉質(zhì)粘土，褐灰色，軟弱。

(3)第三層為有機土，灰黑色，軟弱，550℃燒灼失量5％~15％，厚度是0．5~1.4m

(4)第四層為泥炭，黑色，含有大量未分解的植物，燒灼失量高達15~35％，天然密度很小，天然含水量高，比重低，天然孔隙比高,標準壓縮系數(shù)均超過高壓縮性塑性指數(shù)極高，此層厚度不均勻，兩端薄，中間厚，東南角無此泥炭層。

(5)第五層為砂礫石，密實，厚度為0.8~1.5m。

(6)第六層為粉質(zhì)粘土，黃褐色，密實，埋藏在8.0~16.8m之間。

(7)第七層為砂礫石，密實，厚度超過2，0m，未穿透，埋藏在16．8~17．5m以下。

4 教學樓事故分析

4.1 客觀原因

4.1.1 該工程位于地質(zhì)情況復雜地段，建筑物西部與西北部地基軟弱層厚達6~7m，尤其第四層泥炭層極為疏松軟弱，超過壓縮性，極為罕見，建筑物東南部無此泥恢層，地基較堅實，建筑物位于軟硬相差如此懸殊的不同地基上，必然產(chǎn)生過大的不均勻沉降，這是導致樓房嚴重開裂的主要客觀原因。

4.1.2 南北兩端教室開間大，空曠，整體剛度小，難以抵抗嚴重不均勻沉降引起的附加應力。

4.2 主觀原因

4.2.1 勘察資料不詳，盲目設計，這是發(fā)生事故的根源。

4.2.2 形成一種錯誤觀念，以為軟弱地基處理失誤，只要把容許承載力設計值由120KPa降低至80KPa就可以滿足要求，即采取加大基礎底面寬度來解決軟弱地基問題。所以，各開間基礎寬度設計很不統(tǒng)一，有北面向外墻基礎的寬度B1=1.40m，東側(cè)外墻基礎B2=1.90m，西側(cè)外墻基礎寬由南往北采用B3=2.Om，B4=2.20m，B5=2.76m，B6=2.5mB72.65m。

一幢面積不大的樓房，采用七種不同密度的基礎，不僅是施工不方便，而且不能真正解決地基嚴重不均勻沉降問題。

4.2.3 軟弱地基未經(jīng)加困處理，上部結構設計也沒有采取必要的結構加強措施，在已知地基軟弱的情況下，竟然未設置大截面頂圈梁和底圈梁。圈梁沒有做成封閉形式，到西部樓梯間，圈梁被切斷，此外圈梁的受力鋼筋配置不足，地基不均勻沉降，使二層圈梁拉裂，裂縫寬度達10mm，鋼筋扭曲變形，事實說明，上部結構設計剛度太低，強度不夠。

4.2.4 建筑物地基軟弱土的分布范圍不了解，隨意設計建筑物平面。實際軟弱土沿斜長方向分布，平面與立面分布不均勻，實測教學樓整體傾斜，而西南與東北角發(fā)生扭轉(zhuǎn)。

5 工程加固處理方案比較

5.1 加固地基方案

由于考慮到軟弱地基為有機土和泥炭，化學漿液很難與之化合膠結，放棄該方法。

5.2 打鋼板樁法

考慮建筑物建成時間不長，仍在繼續(xù)下沉，除了軟弱土受到荷載產(chǎn)生垂直壓縮外，還可能發(fā)生側(cè)向擠出，沿教學樓外圍四角打一圈鋼板樁，要吧防止側(cè)向變形，因鋼板樁施工難，故不采用該方案。

5.3 現(xiàn)澆混凝土樁托梁法

該方案要用∮＝330鉆頭，人工旋轉(zhuǎn)取出鉆孔內(nèi)土，然后下套管，澆筑混凝土，待混凝土達到標號后，再用工字鋼托梁將樁與原基礎連接牢固，加固后，上部結構荷載的50％由混凝土樁承受。

該工程規(guī)模小，經(jīng)計算得，需要在室內(nèi)打下230根混凝土樁，材料與施工費用大，此方案因施工難，費用高而不采用。

5.4 分縫方案

鑒于該工程中部已產(chǎn)生一條垂直方向的大裂縫，因勢利導，利用這條裂縫做永久沉降縫，將該工程分為南北兩個單獨建筑物，自基礎起重新做兩道橫墻?？紤]永久沉降縫的位置與軟弱地基泥炭的分布并不一致，因此，分后可能還會出現(xiàn)新裂縫，同時拆除大裂縫處外墻復雜，施工困難，而且效果難以預料，沒有確實把握，故不采用。

5.5 減荷方案(拆除該建筑的二層)

由于第五層裂縫破壞最為嚴重，五層外窗間的磚墻還有水平裂縫，且第五層墻整體剛度差，如果拆除可減少總荷重9000KN，相當于減少壓應力36KPa。

這一方案技術上確把握，施工簡單方便，但是拆除第五層后，把使用面積減少，影響到使用功能，該方案行不通。

5.6 增加房屋整體剛度方案

考慮到該工程已建成多年，地基沉降已基本夠定，只要建筑物整體剛度足夠大，能夠?qū)Φ鼗Ｓ嗟牟痪鶆虺两狄鸬慕Y構內(nèi)力進行調(diào)查，于是設計增加教學樓三道圈梁和墻，以增加建筑物整體剛度。

三道圈梁的位置。四、五和頂層各做一道圈梁。圈梁的截面尺寸與配筋，應吸取原設計不足，應加大截面，增加配筋。

6 結束語

目前，建筑物墻體由于地基產(chǎn)生的不均勻沉降超過一定限度時就會產(chǎn)生開裂。這一事故發(fā)生頻繁，如果不進行及時有效的處理，隨著地基不均勻沉降加劇，墻體的開裂加長,增寬，最后使裂縫貫穿墻體，以致危及建筑物的安全使用。我們只有根據(jù)具體的實際情況分析事故的原因，提出有效的解決辦法，才能遏止事故的惡化造成不必要的財產(chǎn)損失。