砌體結(jié)構(gòu)墻體裂縫產(chǎn)生原因及預(yù)防措施分析

陶利榮

摘 要：砌體結(jié)構(gòu)取材方便，經(jīng)濟合理，安全可靠，在建筑工程中應(yīng)用非常廣泛，具有悠久的建筑歷史。但是由于砌體材料力學(xué)性能的局限性，即抗壓強度高，抗拉強度較低，屬于脆性材料，在墻體中出現(xiàn)裂縫是非常普遍的。輕微細小的裂縫影響美觀和使用功能，貫穿、寬大的裂縫嚴重影響砌體的承載力，甚至引起房屋倒塌。分析砌體裂縫產(chǎn)生的原因和預(yù)防措施對工程建設(shè)具有重要的現(xiàn)實意義。引起砌體裂縫產(chǎn)生的原因非常復(fù)雜，主要原因有：地基不均勻沉降;地基凍脹和融沉;濕陷性黃土地基沉降;膨脹土地基變形;鄰近建筑施工;溫度變化產(chǎn)生的伸縮;混凝土樓板圈梁和砌體的收縮差異;砌體承載力不足。

關(guān)鍵詞：砌體結(jié)構(gòu);裂縫;預(yù)防措施

中圖分類號：TU364 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）02-0124-02

1地基不均勻沉降造成的裂縫

地基發(fā)生不均勻沉降，在砌體內(nèi)部相對沉降大的部分和沉降小的部分之間產(chǎn)生相對位移，進而在砌體內(nèi)部產(chǎn)生附加應(yīng)力，表現(xiàn)為主拉應(yīng)力和主壓應(yīng)力，當主拉應(yīng)力超過砌體強度是，裂縫隨即產(chǎn)生。裂縫的方向大致與主拉應(yīng)力方向垂直，主拉應(yīng)力指向沉降大的部位。

預(yù)防此類裂縫應(yīng)根據(jù)造成地基不均勻沉降的原因來具體分析。常見的原因主要有：地基承載力和變形模量差異;建筑基礎(chǔ)的形式和布置;建筑體型復(fù)雜或荷載差異較大;地基內(nèi)存在局部軟弱土層或暗塘、暗溝等引起差異沉降;基礎(chǔ)承受荷載過大或加荷速率過快，引起較大沉降或不均勻沉降;大面積地面堆載或大面積填土。針對以上原因，可以采取的預(yù)防措施主要有：根據(jù)地質(zhì)報告合理設(shè)計建筑地基基礎(chǔ);建筑體型復(fù)雜或荷載差異較大、地基承載力相差過大的應(yīng)設(shè)置沉降縫，沉降縫應(yīng)從基礎(chǔ)斷開，縫寬符合規(guī)范要求;采用現(xiàn)澆樓板，設(shè)置圈梁、基礎(chǔ)梁等，加強建筑物的剛度和整體性，提高砌體的抗剪能力;加強施工質(zhì)量管理，保證基礎(chǔ)和主體的強度、剛度及整體性，認真檢查驗收地基子分部工程，發(fā)現(xiàn)不良地質(zhì)及時處理;控制施工速率，避免加荷不均;在建筑物的施工期避免地面大面積堆載或填土。

2地基凍脹和融沉造成的裂縫

當?shù)鼗喜繙囟冉档搅愣纫韵聲r，凍脹性土體中的水分從地表開始凍結(jié)，下部地下水在毛細管作用下不斷上升進入凍結(jié)層形成冰晶，其體積大約增加9%，抗壓強度提高，壓縮性減小，地基隆起，程度與溫度、凍脹土厚度和地下水水位高低有關(guān)，溫度越低，地下水位越高，凍結(jié)層越厚，隆起越大，凍脹力越大，并且是不均勻的，建筑物自重不足以抵抗，造成局部開裂。一般是在寒冷或嚴寒地區(qū)的一、二層小型建筑比較常見，表現(xiàn)為房屋四大角被頂起，墻體產(chǎn)生正八字形裂縫。當氣溫上升，凍脹土凍結(jié)層開始融化，體積縮小，土體流動性增加，地基下沉，引起房屋四角下落，墻體產(chǎn)生倒八字形裂縫。

預(yù)防凍融循環(huán)造成裂縫的首要措施是一定要將基礎(chǔ)埋置在冰凍線以下，包括房屋的內(nèi)墻和附屬結(jié)構(gòu);基礎(chǔ)實在不能做到冰凍線以下時，應(yīng)采用非凍脹土進行換填，消除土體凍脹的隱患;當采用獨立基礎(chǔ)時，應(yīng)用支撐于獨立基礎(chǔ)上的基礎(chǔ)梁承擔(dān)墻體荷載，基礎(chǔ)梁與土體之間要預(yù)留空隙，防止基礎(chǔ)梁和墻體被土體凍脹頂裂。

3濕陷性黃土地基沉降造成的裂縫

天然狀態(tài)的濕陷性黃土具有較高的強度和變形模量，當受水浸濕后結(jié)構(gòu)迅速破壞，強度、變形模量降低，壓縮性增大，產(chǎn)生顯著的附加沉降，造成墻體開裂。

防止此類裂縫的首要措施是做地基處理，消除地基的全部濕陷量或部分濕陷量;其次是防止地表水浸入地基，例如加大建筑物散水寬度，避免地基土發(fā)生濕陷;采用合理的建筑體型和布局，加強基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)的剛度，有效抵抗地基下沉造成的不良影響。

4膨脹土地基變形造成的裂縫

膨脹土的特點是吸水膨脹和失水收縮，產(chǎn)生顯著的變形，其主要成分是強親水性礦物，壓縮性較低，吸水膨脹率高，對建筑結(jié)構(gòu)危害較大。

預(yù)防措施主要是穿過膨脹土，將地基置于有足夠承載力的非膨脹土上;由于膨脹土吸水膨脹、失水收縮沿深度是變化的，越往下變形越小，所以無法穿越膨脹土?xí)r，可以加大基礎(chǔ)埋深，減小土體膨縮對上部結(jié)構(gòu)的影響;如果膨脹土厚度不大，也可以采取換填的方式進行地基處理;采用樁基獨立基礎(chǔ)，穿過膨脹土層;采用寬散水，在地基中設(shè)置保濕帷幕和保濕暗溝等排水或保濕措施。

5鄰近建筑施工造成的裂縫

鄰近建筑施工會引起墻體開裂的施工方式很多，主要有：新建工程基坑施工，包括基坑支護和基坑降水;天然地基施工，開挖基槽，人工降低地下水;樁基施工，包括人工挖孔樁、鉆孔灌注樁，有擠土效應(yīng)或者振動效應(yīng)的打入式預(yù)制樁;有振動效應(yīng)的地基處理;地鐵、地下管廊的施工等等，形式非常多。

鄰近建筑施工對既有建筑的影響主要把握幾點，一是地下水位的降低會在既有建筑的地基中產(chǎn)生附加應(yīng)力，引起水平變形和豎向變形，產(chǎn)生不均勻沉降，造成既有建筑傾斜，墻體開裂;二是基坑、基槽開挖，人工挖孔樁、鉆孔灌注樁和地鐵、地下管廊的施工會造成既有建筑地基的側(cè)向變形和附加沉降;三是有振動效應(yīng)的打入式預(yù)制樁或者地基處理應(yīng)采取防止振動波傳遞給既有建筑的措施;四是打入有擠土效應(yīng)的樁基時，應(yīng)保證樁基與既有建筑的安全距離，無法滿足時，應(yīng)采用隔離措施。

為避免鄰近工程的施工對既有建筑產(chǎn)生的影響，應(yīng)查明既有建筑的結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)形式、結(jié)構(gòu)狀態(tài)、建成年代和使用情況等，根據(jù)鄰近工程的結(jié)構(gòu)類型、荷載大小、基礎(chǔ)埋深、間隔距離以及地質(zhì)情況等因素，分析可能產(chǎn)生的影響程度，提出相應(yīng)的預(yù)防措施，編制施工方案。應(yīng)在既有建筑上設(shè)置水平變形和豎向變形觀測點。當水平或豎向變形速率超過規(guī)定時，應(yīng)立即停止施工，分析原因，并采取相應(yīng)的技術(shù)措施，對可能發(fā)生的工程事故，應(yīng)制定應(yīng)急處理預(yù)案。

6溫度變化產(chǎn)生的裂縫

砌體結(jié)構(gòu)由于溫度變化產(chǎn)生的裂縫多種多樣，主要是砌體各部位溫度變化不均，墻體離散性大，強度不一致，熱脹冷縮造成的。最典型裂縫是分布在房屋頂層和次頂層的一至兩個端開間的外縱墻上，在窗洞的上面，樓蓋的下面產(chǎn)生“X”形裂縫，在窗臺下墻體中產(chǎn)生正“八”子形裂縫。

之所以會產(chǎn)生這種裂縫是因為混凝土樓蓋的熱脹冷縮率大約比砌體結(jié)構(gòu)高一倍，《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50010確定的線膨脹系數(shù)是1×10-5/℃，《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50003規(guī)定的燒結(jié)普通磚線膨脹系數(shù)是5×10-6/℃。房屋伸縮在底層受地基約束比較大，伸縮量小，到了上部，特別是頂層約束最小，頂層屋蓋和外縱墻長度最長，同時溫度是最高或者最低，絕對伸縮量最大，差異伸縮量也是最大，從而造成砌體開裂。

預(yù)防此類裂縫的措施首先是嚴格按《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》設(shè)置伸縮縫，控制房屋的長度;其次屋頂設(shè)置保溫層和隔熱層，減少屋蓋和頂層墻體的溫度變化;再次是在屋頂樓蓋的下面，窗洞的上面和頂層墻體窗臺下面設(shè)置水平鋼筋;最后是嚴格控制砌體結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量，確保砌體強度和整體性，增強砌體的抗裂性。

7混凝土樓板圈梁和砌體的收縮差異造成的裂縫

混凝土澆筑成型后體積一直會收縮，早期收縮比較大，后期收縮越來越小，砌體同樣會收縮，只是砌體的收縮小于混凝土的收縮。《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》給出的燒結(jié)普通磚收縮率是-0.1mm/m，《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》沒有規(guī)定混凝土的收縮率，也沒有給出混凝土收縮率的計算公式，交通運輸部的行業(yè)標準《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》規(guī)定了一個計算公式，根據(jù)公式計算，混凝土澆筑三年后的收縮率大約是-0.3mm/m。即混凝土的收縮率大約是燒結(jié)普通磚砌體的三倍，正是因為兩種材料存在差異伸縮，造成在樓板與下部墻體交界的部位由于混凝土樓板收縮拉裂墻體，出現(xiàn)細微的裂紋。

預(yù)防的措施主要是減小混凝土的收縮，即嚴格控制水灰比，加強混凝土澆筑時的振搗，切實做好養(yǎng)護工作;加強砌體工程質(zhì)量控制，提高砌體強度。

8砌體承載力不足造成的裂縫

如果砌體承載力不足，在荷載作用下會產(chǎn)生各種各樣的裂縫。一般情況下砌體是受壓，在壓力的作用下，砌體內(nèi)部會產(chǎn)生主拉應(yīng)力，當主拉應(yīng)力超過砌體抗拉強度，裂縫隨即開展。此類裂縫對建筑結(jié)構(gòu)危害巨大，必須嚴格限制，杜絕發(fā)生。

防范此類裂縫的重要措施是嚴格按現(xiàn)行國家標準《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》、《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》進行設(shè)計;嚴格按《砌體工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》進行施工管理，確保工程質(zhì)量，保證砌體強度。

9地震作用造成的裂縫

砌體結(jié)構(gòu)抗震性較差，地震作用下會產(chǎn)生多種多樣的裂縫，最典型的是內(nèi)外墻上的“X”形裂縫，其次是內(nèi)外墻交接處的豎向裂縫、外墻的外傾或倒塌、頂層四大角外墻的坍塌等等。地震作用下要求砌體結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生裂縫一般是做不到的，《抗震設(shè)計規(guī)范》只是要求地震作用下少開裂，不開大裂，做到“大震不倒，中震可修，小震可用”。為了實現(xiàn)預(yù)期目標，砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計必須嚴格遵守《抗震設(shè)計規(guī)范》，進行細致周到的結(jié)構(gòu)計算，圈梁和構(gòu)造柱的設(shè)置應(yīng)符合規(guī)范要求;必須嚴格按《砌體工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》進行施工，磚砌筑前必須灑水潤濕，禁止干磚上墻，保證砂漿的飽滿度，砌體的砌筑方式符合施工規(guī)范的規(guī)定，內(nèi)外墻應(yīng)同時砌筑，不能同時砌筑的，接槎應(yīng)符合施工規(guī)范的規(guī)定。筆者曾到過汶川地震現(xiàn)場，部分砌體開裂或者倒塌明顯是施工質(zhì)量有缺陷造成的，所以一定要切記保證工程質(zhì)量，保護人民群眾的生命財產(chǎn)安全。

以上是筆者結(jié)合自己的工作經(jīng)歷對砌體結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因和預(yù)防措施的初淺分析，由于本人認識和能力的局限，不妥之處請各位專家指正。

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