地基不均勻沉降引起的磚房開(kāi)裂及其處理

劉 峰

(大同市建筑設(shè)計(jì)研究院，山西大同 037000)

1 工程概況

某車隊(duì)辦公樓位于市兒童公園院內(nèi)，該樓為二層磚混結(jié)構(gòu)，鋼筋混凝土預(yù)制板樓屋蓋，底層為車庫(kù)、二層為辦公用房。該樓二層辦公用房多處橫墻出現(xiàn)墻頂角部斜裂縫，屋面預(yù)制板板縫貫通開(kāi)裂，南側(cè)外縱墻窗間墻中上部沿灰縫出現(xiàn)水平裂縫。上述裂縫明顯屬于結(jié)構(gòu)性裂縫，已嚴(yán)重影響到建筑結(jié)構(gòu)的整體安全。

2 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、查勘情況

2.1 建筑物四周場(chǎng)地情況

該建筑物坐北朝南，樓前南側(cè)場(chǎng)地整體硬化，場(chǎng)地排水由北向南，坡向有利、排水順暢;東西兩側(cè)均與其他建筑物緊貼;北側(cè)場(chǎng)地為自然土場(chǎng)地，坡向呈北高南低，尤其臨近建筑物北墻外側(cè)場(chǎng)地最低，易積水，室外無(wú)散水做法。

2.2 建筑結(jié)構(gòu)及工程地質(zhì)情況

該建筑物無(wú)工程地質(zhì)勘察報(bào)告和施工圖。據(jù)車隊(duì)工作人員反映，該樓建設(shè)于20世紀(jì)90年代初，設(shè)計(jì)時(shí)即為二層樓，但由于當(dāng)時(shí)資金緊缺等原因，上下兩層建成時(shí)間相差了好幾年。底層車庫(kù)施工質(zhì)量較好，圈梁、構(gòu)造柱等抗震構(gòu)造構(gòu)件均設(shè)置完備;二層辦公用房施工質(zhì)量較差，圈梁、構(gòu)造柱等抗震構(gòu)造構(gòu)件均未設(shè)置，后于1997年進(jìn)行了抗震加固，在多數(shù)墻頂增設(shè)了鋼拉桿代替圈梁?，F(xiàn)場(chǎng)在建筑物北墻外側(cè)挖了探坑，顯示建筑物基礎(chǔ)形式為墻下條形磚砌基礎(chǔ)，地基土為原狀黃土夾砂，基礎(chǔ)埋深從室外地面算起約1.5 m，地基土潮濕。建筑物二層屋面防水做法普遍損壞，屋頂漏水較嚴(yán)重。

2.3 裂縫開(kāi)展情況

據(jù)車隊(duì)工作人員反映，裂縫始發(fā)現(xiàn)于2003年，當(dāng)時(shí)裂縫較為細(xì)微，后裂縫逐步發(fā)展加寬。裂縫分布具體位置詳見(jiàn)平面圖1標(biāo)示，有以下三種裂縫形態(tài):1)④軸～⑦軸間屋面預(yù)制板在離開(kāi)南縱墻一塊板處板縫拉開(kāi)，縫寬0 mm～8 mm，其中⑤間～⑥間最為嚴(yán)重，從⑤～④及從⑥～⑦縫寬由寬漸細(xì)。2)④軸，⑤軸，⑥軸橫墻上部靠近南外縱墻處出現(xiàn)斜向裂縫，從對(duì)應(yīng)板縫開(kāi)裂位置約45°斜向下至南外縱墻內(nèi)皮止，縫寬1 mm～10 mm。上述兩種裂縫均為貫通裂縫。3)南外縱墻窗間墻上部出現(xiàn)水平裂縫，縫寬0.5 mm～1.0 mm，未貫通墻身，從內(nèi)皮開(kāi)裂，向外漸細(xì)，至墻中閉合。2006年4月22日現(xiàn)場(chǎng)踏勘后，為了進(jìn)一步了解裂縫的開(kāi)展情況，于次日在幾處嚴(yán)重裂縫處粘貼了石膏餅并囑車隊(duì)同志每天進(jìn)行觀察和記錄，至5月8日兩周時(shí)間內(nèi)未見(jiàn)裂縫繼續(xù)開(kāi)展，5月8日降雨，5月9日石膏餅出現(xiàn)斷裂。

3 裂縫成因分析

綜合上面種種因素，造成該樓產(chǎn)生裂縫的主要原因是地基基礎(chǔ)的不均勻沉降。該樓北縱墻外側(cè)場(chǎng)地低洼，易積水，且無(wú)散水做法，黃土地基受雨水長(zhǎng)期浸泡，導(dǎo)致該樓北部地基基礎(chǔ)下沉量較大，而南部排水順暢，基礎(chǔ)無(wú)沉降或沉降量較小，使整個(gè)樓座南北兩部分地基基礎(chǔ)出現(xiàn)沉降差，再加上磚砌條形基礎(chǔ)協(xié)調(diào)地基變形的能力差，從而導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)墻體裂縫的產(chǎn)生。

一層車庫(kù)圈梁、構(gòu)造柱等抗震構(gòu)造構(gòu)件均設(shè)置完備，二層無(wú)圈梁、構(gòu)造柱，結(jié)構(gòu)整體剛度二層明顯較一層差，形成結(jié)構(gòu)薄弱環(huán)節(jié)，導(dǎo)致在基礎(chǔ)出現(xiàn)不均勻沉降時(shí)，墻體裂縫首先在二層發(fā)生，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查也表明，二層墻頂無(wú)鋼拉桿加固的部位裂縫開(kāi)展也較設(shè)鋼拉桿的部位嚴(yán)重一些。由此可見(jiàn)在砌體結(jié)構(gòu)中設(shè)置圈梁、構(gòu)造柱等結(jié)構(gòu)構(gòu)件，能顯著改善砌體的延性和整體性，提高結(jié)構(gòu)的整體安全性。尤其對(duì)軟土地基上的磚房，增設(shè)基礎(chǔ)圈梁來(lái)抵抗基礎(chǔ)的不均勻沉降能起到很好的效果。

圖1 墻體、樓板裂縫分布圖

4 加固處理方案

4.1 地基加固處理

采用灰土樁擠密法［4］對(duì)建筑物北部地基進(jìn)行加固處理?；彝翗镀矫娌贾萌鐖D2所示，采用沖擊法成孔，對(duì)地基分兩次擴(kuò)孔擠密。先用沖擊錘在土中沖擊成一直徑0.18 m～0.20 m的土孔(一次擠密)，然后填入灰土，再用夯錘夯擴(kuò)密實(shí)，使灰土樁的樁徑達(dá)到約0.30 m(二次擠密)。設(shè)計(jì)樁徑0.30 m，樁距0.70 m，樁長(zhǎng)2.4 m，樁孔填料采用3∶7灰土?；彝翗都庸痰鼗攬D見(jiàn)圖3。施工順序要求由外到里，由兩頭到中間，同一基礎(chǔ)兩側(cè)對(duì)稱進(jìn)行，樁孔灰土的壓實(shí)系數(shù)不低于0.95。成樁工藝:沖擊錘桿重約0.25 t～0.3 t，落距1.0 m～2.0 m，由電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)帶動(dòng)，反復(fù)沖擊，在土中造成直徑0.18 m～0.20 m的小樁孔;然后向孔內(nèi)填入灰土，每次填約土孔0.25 t～0.3 t，每層虛填土層厚度0.8 m～1.0 m，再用沖擊錘夯實(shí)8次～12次，夯至厚度約0.4 m。

4.2 墻體裂縫加固處理

墻體裂縫加固處理如圖4所示。

圖2 基礎(chǔ)加固平面圖

圖3 墻下條基三七灰土樁地基加固剖面

1)裂縫內(nèi)部灌漿［3］:將所有裂縫內(nèi)部松散成分吹洗干凈，用“微膨脹水泥漿”(用建筑膠加水調(diào)和)加壓注入，用特種結(jié)構(gòu)膠封閉裂縫。

圖4 鋼筋網(wǎng)加固墻體立面圖

2)開(kāi)裂墻體全部用電鉆在墻上打眼(梅花形布置)，放置Φ6@500拉結(jié)鋼筋，墻面兩側(cè)掛雙向Φ4@250焊接鋼筋網(wǎng)片，用壓縮空氣清洗吹凈墻面，并充分浸濕保持墻面濕潤(rùn)，外抹1∶1水泥砂漿20 mm厚。

［1］JGJ 117-1998，民用建筑修繕工程查勘與設(shè)計(jì)規(guī)程［S］.

［2］JGJ 79-2002，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范［S］.

［3］董吉士.房屋維修加固手冊(cè)［M］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社1987:218.

［4］孫瑞虎.房屋建筑修繕工程［M］.北京:中國(guó)鐵道出版社，1998:30-31.