冬季凍脹建筑物局部產(chǎn)生裂縫成因及防治措施

李 海 輝

(內(nèi)蒙古通遼萬華房地產(chǎn)開發(fā)有限公司，內(nèi)蒙古 通遼 028000)

我國北方地區(qū)冬季氣溫比較寒冷，在建工程越冬維護方案編制不仔細或施工操作方法不當，冬季凍脹引起建筑物局部產(chǎn)生裂縫，不能滿足設(shè)計荷載影響結(jié)構(gòu)安全性，危害性十分明顯。本文作者根據(jù)多年施工管理經(jīng)驗對此進行分析總結(jié)，提出了冬季凍脹建筑物局部產(chǎn)生裂縫成因及防治措施。

1 基礎(chǔ)土質(zhì)凍脹引起的建筑物局部裂縫

1.1 裂縫產(chǎn)生的原因

建筑物在建工程或跨年度已經(jīng)竣工經(jīng)過冬季工程，基礎(chǔ)持力層為凍脹土或地下水位較高含水率大于2%的非凍脹性土質(zhì)，越冬維護方案編制不仔細，施工方法不當導致冬季地基土質(zhì)凍脹，建筑物基礎(chǔ)局部拱起，春天天氣變暖氣溫升高，凍土層融化，建筑物基礎(chǔ)不均勻沉降導致基礎(chǔ)墻體拉裂。

1)越冬維護方案編制和操作不當造成基礎(chǔ)持力層土質(zhì)凍脹基礎(chǔ)墻體產(chǎn)生裂縫。

a.基礎(chǔ)及地下室進入冬季前施工完成，主體工程冬季停止施工的跨年度工程，越冬維護方案編制不仔細，地下室頂梁、板模板底下有支承立柱及拉桿縱橫交錯，地下室窗未封閉，簡單覆蓋一些玉米秸稈，覆蓋物空隙較大，造成地基土質(zhì)凍脹，毛石基礎(chǔ)、鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)及地下室磚墻砌體同時產(chǎn)生上下貫通斜向裂縫。

b.建筑物帶地下室工程已經(jīng)竣工，建筑物沒有投入使用，北方地區(qū)冬季暖氣供熱報停，地基土質(zhì)為凍脹土，室內(nèi)地下室地面至基礎(chǔ)底標高的覆土厚度小于當?shù)貎鐾梁穸?，造成基礎(chǔ)土質(zhì)凍脹，砌體結(jié)構(gòu)墻體產(chǎn)生裂縫。

c.建筑物無地下室及無供暖設(shè)備的倉庫、糧食藏貯庫等主體施工完成，一層地坪有支承模板立柱，回填土比較困難，基礎(chǔ)土質(zhì)為凍脹土，進入冬季前回填土不足，越冬維護不到位，導致地基土質(zhì)凍脹，引起基礎(chǔ)墻體開裂，屋面拱形彩鋼板扭曲變形。

d.沉管灌注樁基礎(chǔ)冬季施工，樁身澆筑混凝土內(nèi)摻防凍劑，沉管灌注樁施工完成后樁頂未越冬維護，當?shù)貎雒浲临|(zhì)凍深在1.8 m，第二年天氣變暖氣溫回升，進行沉管灌注樁檢測不合格，樁頂以下1.8 m范圍內(nèi)出現(xiàn)不規(guī)則裂縫，裂縫產(chǎn)生原因為冬季氣溫較低混凝土強度提高緩慢，在地基土質(zhì)發(fā)生凍脹前混凝土強度等級未達到設(shè)計強度等級，土質(zhì)凍脹隆起將樁身混凝土拉斷出現(xiàn)不規(guī)則裂縫。

2)新老建筑物相鄰距離較近有較大高低差側(cè)向埋深不足凍脹基礎(chǔ)產(chǎn)生裂縫。

基礎(chǔ)埋土深度，根據(jù)《巖土工程勘察報告》確定我國北方地區(qū)基礎(chǔ)防凍脹埋土深度，往往新老建筑物相鄰距離較近。新建筑物室外地坪較高，而老建筑物室外地坪較低，新建筑物按設(shè)計規(guī)定回填土至室外散水高度，將填埋老建筑物，影響老建筑物的使用功能，若滿足老建筑物的使用要求，通常處理方法在兩建筑物之間高低差處砌筑毛石擋土墻或磚砌體擋土墻，兩側(cè)按不同高度分別回填土，滿足各建筑物的使用功能，保證垂直基礎(chǔ)防凍脹埋土深度，但若設(shè)計方案考慮不周，忽略了擋土墻最低點轉(zhuǎn)角處側(cè)斜向基礎(chǔ)覆土厚度小于本地區(qū)防凍脹埋土深度，造成基礎(chǔ)局部土質(zhì)凍脹墻體出現(xiàn)裂縫。

1.2 防治措施

1)越冬維護方案編制和操作不當造成基礎(chǔ)持力層土質(zhì)凍脹基礎(chǔ)墻體產(chǎn)生裂縫。

防治措施：

a.基礎(chǔ)及地下室進入冬季前施工完成，主體工程冬季停止施工的跨年度工程，精心編制越冬維護方案，對基礎(chǔ)凍脹土質(zhì)覆蓋材料進行導熱性能計算，選擇合格的當?shù)禺a(chǎn)材，保證覆蓋材料厚度，一般覆蓋800 mm～1 000 mm厚稻草比較經(jīng)濟適用，為符合防火要求，上面再覆土厚100 mm～200 mm或鋪一層燒結(jié)實心磚，明年施工可再次使用。

處理方案：已經(jīng)造成地基土質(zhì)凍脹，磚砌體基礎(chǔ)、毛石基礎(chǔ)、鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)及地下室磚墻砌體產(chǎn)生裂縫，進行定期跟蹤檢測裂縫寬度變化，第二年春天基礎(chǔ)土質(zhì)凍土全部融化為止，地基土質(zhì)處于穩(wěn)定狀態(tài)再進行處理，首先觀察基礎(chǔ)及地下室墻體部分是否有上下貫通縫隙，若有將上下貫通縫隙部位處鑿除，毛石基礎(chǔ)、地下室磚墻砌體砌筑砂漿提高一級強度等級重新砌筑。鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)輕微裂縫，可將縫隙清洗干凈，干燥后再灌入環(huán)氧樹脂粘結(jié)膠；裂縫較明顯且有上下貫通局部裂縫混凝土鑿除，保留鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)邊緣鑿成立槎，重新整理綁扎鋼筋后同施工縫處理方法澆筑混凝土，采用提高一級強度等級微膨脹混凝土。

b.建筑物帶地下室工程已經(jīng)竣工，建筑物未投入使用，北方地區(qū)冬季暖氣供熱報停，地基土質(zhì)為凍脹土，室內(nèi)地下室地面至基礎(chǔ)底標高的覆土厚度小于當?shù)貎鐾梁穸龋话阍诘叵率业孛嫔细采w一層塑料薄膜，再覆蓋3層～5層草墊子，給基礎(chǔ)保暖達到防凍脹要求，防止結(jié)構(gòu)墻體裂縫。

c.建筑物無地下室及無供暖設(shè)備的倉庫、糧食藏貯庫等主體施工完成，在進入冬季前及時回填土達到設(shè)計要求，若取土確有困難不能及時回填土可采用1.21)a.條方法覆蓋保溫材料。

2)新老建筑物相鄰距離較近有較大高低差側(cè)向埋深不足凍脹基礎(chǔ)產(chǎn)生裂縫防治措施。

針對在新舊兩建筑物之間較大高低差處砌筑毛石擋土墻或磚砌體擋土墻，擋土墻最低點轉(zhuǎn)角處側(cè)斜向基礎(chǔ)覆土厚度不夠防凍脹要求，新建筑物基礎(chǔ)較淺，最低地坪以下覆蓋保溫層，覆蓋寬度從墻身開始至基礎(chǔ)大放腳以外2.3 m范圍內(nèi)水平鋪放，采用覆蓋一層700 mm～800 mm厚爐渣、焦渣、粉煤灰、松散珍珠巖或150 mm厚聚苯乙烯泡沫板密度20 kg/m3，覆蓋材料上面平鋪一層燒結(jié)實心磚保護層再正常做地坪面層施工。

防治措施：1.2條指當?shù)刈畹蜌鉁?30 ℃以內(nèi)，凍土層深度在1.8 m，若當?shù)刈畹蜌鉁氐陀?30 ℃，對基礎(chǔ)凍脹土質(zhì)覆蓋材料重新進行導熱性能計算，適當增加覆蓋材料厚度。

2 溫度變化引起墻體裂縫

2.1 裂縫產(chǎn)生原因

磚混結(jié)構(gòu)頂層及女兒墻易發(fā)生裂縫，極端溫度變化引起建筑材料熱脹冷縮，常見質(zhì)量通病是女兒墻與頂層屋面板交接處發(fā)生水平裂縫，墻角處發(fā)生豎向和斜向裂縫，致使女兒墻根部錯位凸出墻面，造成外墻面裝飾材料空鼓脫落，屋面防水裂縫滲漏等。

1)夏季女兒墻磚砌體與鋼筋混凝土屋面板在受到太陽較高溫度的照射，發(fā)生溫度變形，女兒墻磚砌體與鋼筋混凝土屋面板均發(fā)生膨脹，女兒墻磚砌體的受熱溫度偏低且線膨脹系數(shù)小為鋼筋混凝土屋面板的線膨脹系數(shù)50%，所以鋼筋混凝土屋面板膨脹變形推拉女兒墻磚砌體，致使女兒墻磚砌體承受拉力和剪力，燒結(jié)實心磚砌體特點是抗壓強度較高而抗拉抗剪強度較低，女兒墻燒結(jié)實心磚砌體拉應(yīng)力達到一定極限至女兒墻磚砌體斜向不規(guī)則裂縫。

2)冬季我國北方地區(qū)室內(nèi)設(shè)供熱采暖設(shè)施而室外氣溫寒冷，使得室內(nèi)外溫差較大。供熱室內(nèi)溫度較高鋼筋混凝土屋面板膨脹，而室外氣溫寒冷女兒墻磚砌體收縮變形產(chǎn)生拉應(yīng)力和剪應(yīng)力，女兒墻磚砌體與鋼筋混凝土屋面板交接處產(chǎn)生水平環(huán)狀裂縫。

2.2 防治措施

1)磚混結(jié)構(gòu)多層房屋頂層和女兒墻燒結(jié)實心磚砌體采用不低于M5.0的混合砂漿砌筑。

2)女兒墻設(shè)置構(gòu)造柱間距宜不大于3 m，女兒墻頂設(shè)置100 mm～120 mm厚鋼筋混凝土壓頂。

3)建議設(shè)計時采用鋼筋混凝土女兒墻，防止女兒墻根部裂縫效果顯著，其做法是100 mm～200 mm厚鋼筋混凝土女兒墻，每隔12 m間距設(shè)一道分隔縫，分隔縫寬度應(yīng)為20 mm，分隔縫內(nèi)嵌填彈性油膏。

3 結(jié)語

我國北方地區(qū)冬季氣溫比較寒冷，在越冬維護方面疏忽大意或施工操作方法不當，極易凍脹建筑物局部產(chǎn)生裂縫，成因比較復雜。只要從設(shè)計、施工方面嚴格按照設(shè)計規(guī)范及施工驗收規(guī)范，采取合理科學措施，就能有效遏制建筑物局部產(chǎn)生裂縫。

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