鄱陽縣昌洲鄉(xiāng)農(nóng)村自建房抗洪性能調(diào)查與分析

蔡 飛，李大浪，官 偉

（中國(guó)瑞林工程技術(shù)股份有限公司，江西南昌 330038）

昌洲鄉(xiāng)位于江西省鄱陽縣東南部，是昌江中下游的一個(gè)江心洲，整個(gè)鄉(xiāng)的防洪屏障是約10 m 高的環(huán)洲土體壩。由于昌洲鄉(xiāng)地勢(shì)較低，人們?cè)谏a(chǎn)和生活過程中長(zhǎng)期不斷地挖取壩內(nèi)土壤，使得壩內(nèi)80%的地面低于昌江水平面。2020 年6 月，當(dāng)?shù)爻霈F(xiàn)了長(zhǎng)時(shí)間暴雨，導(dǎo)致昌江出現(xiàn)超1998 年的特大洪水高水位。在高水位和大雨的共同作用下，7 月9 日，土體壩東南段壩體垮塌約百米，洪水沖入洲內(nèi)，大部分地區(qū)被淹，受淹最深處已至二樓。盡管人員得到及時(shí)轉(zhuǎn)移，缺口也及時(shí)被堵上，但是由于受淹面積大，壩內(nèi)地勢(shì)低，只能靠大功率水泵排洪。直至9 月18 日，壩內(nèi)仍有部分積水，道路無法完全暢通，全鄉(xiāng)大部分房屋經(jīng)歷了近50 天的洪水浸泡。

隨著全球氣候變化，極端天氣出現(xiàn)的頻率增加，洪災(zāi)對(duì)人民群眾生產(chǎn)、生活的影響越來越大。尤其是對(duì)于農(nóng)村居民而言，洪災(zāi)對(duì)農(nóng)村自建房的破壞更為嚴(yán)重。這是由于農(nóng)房從規(guī)劃選址到設(shè)計(jì)施工，憑借的是當(dāng)?shù)剞r(nóng)村工匠師傅的經(jīng)驗(yàn)，缺乏規(guī)范管理，因此抗洪性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于城市建筑。本文擬通過對(duì)洪水過后鄱陽縣昌洲鄉(xiāng)農(nóng)村自建房進(jìn)行調(diào)研，找出農(nóng)村自建房建設(shè)中存在的問題，為新農(nóng)村建設(shè)提供技術(shù)支持。

1 江西農(nóng)村自建房主要結(jié)構(gòu)型式

受自然環(huán)境制約，昌洲鄉(xiāng)自然資源有限，地少人多，為避免房屋受淹和充分利用有限的宅基地，當(dāng)?shù)剞r(nóng)村自建房都是沿圩堤而建，房屋的密度較大。同時(shí)，隨著經(jīng)濟(jì)條件的不斷提高，農(nóng)村自建房的建材和結(jié)構(gòu)型式也在不斷更新，房屋的層數(shù)越來越高。

江西農(nóng)村自建房主要結(jié)構(gòu)類型有砌體圍護(hù)—木結(jié)構(gòu)、木屋頂—砌體結(jié)構(gòu)、多層砌體結(jié)構(gòu)、底框砌體結(jié)構(gòu)和多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。

1.1 砌體圍護(hù)—木結(jié)構(gòu)

砌體圍護(hù)—木結(jié)構(gòu)房屋基本為20 世紀(jì)的老房屋，每個(gè)村僅剩兩三棟。砌體僅作為外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，內(nèi)部分隔采用木板墻，水平和豎向受力構(gòu)件均為木結(jié)構(gòu)，采用木柱、木梁和木檁條，屋面為青瓦。經(jīng)過當(dāng)?shù)毓そ抽L(zhǎng)期的經(jīng)驗(yàn)積累，為防潮和防洪，木柱底部、門洞口、房屋轉(zhuǎn)角處和墻底約50 cm 均采用條石，上部墻體采用半磚厚空斗墻。砌體圍護(hù)—木結(jié)構(gòu)房屋如圖1 所示。

圖1 砌體圍護(hù)—木結(jié)構(gòu)房屋

1.2 木屋頂—砌體結(jié)構(gòu)房屋

木屋頂—砌體結(jié)構(gòu)房屋以砌體墻體為豎向承重構(gòu)件，木結(jié)構(gòu)（木梁和木檁條）為主要屋面的豎向和水平受力構(gòu)件，簡(jiǎn)單擱置在縱橫墻上，屋面為青瓦、樹脂瓦或壓型鋼板。該結(jié)構(gòu)型式較少用于房屋主體結(jié)構(gòu)，多數(shù)用于主體房屋旁的輔助用房，如廚房、衛(wèi)生間和儲(chǔ)存間等。木屋頂—砌體結(jié)構(gòu)房屋型式如圖2 所示。

圖2 木屋頂—砌體結(jié)構(gòu)房屋

1.3 多層砌體結(jié)構(gòu)房屋

多層砌體結(jié)構(gòu)房屋以磚墻為豎向承重構(gòu)件，鋼筋混凝土樓面和屋面為水平受力構(gòu)件。為節(jié)約成本，一般二層以上墻體多采用一磚厚空斗墻。此結(jié)構(gòu)型式是目前當(dāng)?shù)剞r(nóng)房主要的結(jié)構(gòu)型式。多層砌體結(jié)構(gòu)房屋如圖3 所示。

圖3 多層砌體結(jié)構(gòu)房屋

1.4 底框砌體結(jié)構(gòu)

底框砌體結(jié)構(gòu)房屋主要是由于用地受限，只有將房屋建在水塘或者河道邊。底層采用鋼筋混凝土框架，上部為砌體結(jié)構(gòu)。底框砌體結(jié)構(gòu)房屋如圖4 所示。

圖4 底框砌體結(jié)構(gòu)房屋

2.5 多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)

多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)房屋水平受力構(gòu)件是鋼筋混凝土板和梁，豎向受力構(gòu)件是鋼筋混凝土柱，墻體只是起分隔和圍護(hù)作用。多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)房屋型式如圖5 所示。

圖5 多層框架結(jié)構(gòu)房屋

2 洪災(zāi)后房屋的破壞特征分析

雖然，2020 年洪災(zāi)的水位超出了1998 年的洪災(zāi)水位，但是得益于防洪監(jiān)測(cè)水平和房屋建設(shè)水平的提高，洪災(zāi)導(dǎo)致的房屋損毀情況遠(yuǎn)小于以前的破壞。洪水對(duì)于農(nóng)房的直接和間接作用主要有：1）洪水的浪涌力。洪水的浪涌力是以水平方向垂直作用在建筑物外表面上的力，通常與浪高的平方成正比。圩堤坍塌前，堤內(nèi)外的水位高差已有5～6 m；圩堤倒塌時(shí)，洪水一瀉而下，此時(shí)的浪涌力遠(yuǎn)大于靜水壓力，可將坍塌段河堤上部的混凝土路面沖出30 m 開外。此作用力主要是對(duì)受洪水直擊的房屋影響比較大。2）洪水的浮力。洪水的浮力指建筑浸沒在水中所受的上托力。洪水進(jìn)入圩堤后，圩堤內(nèi)水位逐漸上升，對(duì)淹沒在水面下的房屋各部分都有浮力，尤其是水平構(gòu)件，如房屋的地板、樓板甚至是單層房屋的屋面。3）洪水的拖曳力。洪水的拖曳力指水流繞過建筑物后或者是進(jìn)入房屋內(nèi)產(chǎn)生的推向洪水來向的力。4）洪水中夾帶物的撞擊力。洪水出現(xiàn)時(shí)會(huì)帶著樹木、船體等各種漂浮物一起流動(dòng)，甚至?xí)鼟吨瘔K或混凝土塊等夾帶物。當(dāng)房屋處在洪水流經(jīng)的路線上時(shí)，水中物體就會(huì)對(duì)房屋產(chǎn)生撞擊力。5）洪水對(duì)房屋地基中土的滲透作用。當(dāng)原地基土的密實(shí)度不夠，或者持力層選擇不對(duì)時(shí)，洪水的浸泡會(huì)導(dǎo)致空隙水壓力增加，使土體內(nèi)有效應(yīng)力減小，強(qiáng)度降低，引起土體自重應(yīng)力增加，抗力減少[1]，導(dǎo)致未壓縮的地面開裂，房屋內(nèi)部墻體下陷開裂或者房屋傾斜。在這些作用下，對(duì)農(nóng)村自建房產(chǎn)生的破壞情況主要有以下類型。

2.1 門窗破壞

門窗破壞的情況有：1）洪水到來時(shí)，在洪水位以下的門窗，主要是底層門窗受洪水的浪涌力和浮力作用，被整體沖落或者門頁(yè)被沖破，如圖6 所示。2）在長(zhǎng)期浸泡下，木制門和有夾層的鋼制門被泡散、泡爛，如圖7 所示。

圖6 門窗被沖毀和脫落

圖7 門被浸泡破壞

破壞成因分析：1）門窗制作時(shí)未考慮抵抗洪水的浮力和浪涌力，導(dǎo)致門窗自身強(qiáng)度以及門窗與墻體連接件的強(qiáng)度不足，所以在此次將近5 m 深洪水的浪涌力作用下，門窗基本都被毀壞。建議行洪區(qū)或蓄洪區(qū)的房屋中位于洪水水位線以下的門窗，采用能經(jīng)受洪水浸泡和洪水浪涌力的專用門窗，加強(qiáng)門窗與墻體的連接，采用更多的連接螺栓和埋在墻里的固定件。2）門自身的耐水性和密閉性不足。對(duì)于洪水水位線以下的大門和室內(nèi)門避免選木門或者內(nèi)包吸水材料的防盜門。盡量選擇不易生銹和不吸水的不銹鋼或鋁合金門。

2.2 地面破壞

地面破壞的主要情況有：1）地基下沉導(dǎo)致的地面下沉開裂，出現(xiàn)無規(guī)則裂縫；2）在水浮力作用下，地面反拱開裂，如圖8 所示。

圖8 地面破壞

破壞成因分析：1）當(dāng)?shù)孛嬉韵碌牡鼗靥蠲軐?shí)度不夠或者回填材料選擇不對(duì)時(shí)，由于洪水浸泡，地板底下的土體從非飽和狀態(tài)進(jìn)入飽和狀態(tài)，土體的自重應(yīng)力增大帶來的沉降增大，導(dǎo)致地基與部分地面地板脫離，出現(xiàn)懸空。地面地板從均勻受力和僅直接將力傳遞給地基狀態(tài)，變成樓板的受力狀態(tài)；而一般底層地板的厚度薄且不配筋，素混凝土抗彎能力弱，極易開裂，從而出現(xiàn)大面積裂縫。建議加強(qiáng)對(duì)回填土的夯實(shí)或者直接按照架空樓層設(shè)計(jì)施工。實(shí)地觀察到采用此方法的農(nóng)房地面基本未出現(xiàn)破損。2）房屋基礎(chǔ)下有泉眼。房屋選址時(shí)，未注意到泉眼的存在，當(dāng)洪水到來的時(shí)候，泡泉水量增大，基礎(chǔ)底部的水不能及時(shí)排出，導(dǎo)致底層地面的受力狀況如同水池底板，此時(shí)若地板無配筋或者配筋不足，很容易使其在水浮力的作用下被拱裂。防裂處理方法：（1）采用堵的方法，用混凝土封堵泡泉，避免板底承受水壓力，但是要注意觀察泡泉是否會(huì)從其他位置冒出；（2）采用疏導(dǎo)的方法，埋設(shè)一定的水管，引導(dǎo)泡泉及時(shí)排走，不在房屋底部匯聚，分散掉水的壓力，但要注意流水是否會(huì)帶走部分地基土而出現(xiàn)孔洞，反而導(dǎo)致沉降加大。

2.3 地基不均勻沉降

地基不均勻沉降的情況有：1）房屋在建設(shè)時(shí)，未將基礎(chǔ)放置在同一地基上，在附加應(yīng)力的作用下，軟硬不一的地基沉降量不同，最終導(dǎo)致房屋傾斜，地面出現(xiàn)大量裂縫，墻面開裂。2）由于新舊房屋間距太小，新建房屋將基礎(chǔ)埋置在老房屋基礎(chǔ)之上，導(dǎo)致老房屋一側(cè)基礎(chǔ)受荷增大，地基沉降量加大，老房屋傾斜倒向新建房屋而發(fā)生碰撞，兩棟房屋的墻體都出現(xiàn)裂縫。3）未做內(nèi)墻基礎(chǔ)，并未與四周墻體拉接，或者內(nèi)墻基礎(chǔ)淺于四周墻基礎(chǔ)。當(dāng)室內(nèi)墻體沉降大于四周墻體時(shí)，內(nèi)墻就被拉裂，與上部和四周墻體脫開。地基不均勻沉降情況如圖9 所示。

圖9 地基不均勻沉降

破壞成因分析：1）農(nóng)村建房用地受限，為充分利用審批到的土地，房屋的基礎(chǔ)一部分落在實(shí)地上，一部分落在水塘或者河道中；并且由于房屋建造者對(duì)地基沉降認(rèn)識(shí)不夠，基礎(chǔ)埋置深度只參照了常規(guī)基礎(chǔ)深度，未能落在可靠的地基上，最終出現(xiàn)地基沉降不一致、房屋大角度傾斜的現(xiàn)象。2）農(nóng)村建設(shè)中未對(duì)整體建設(shè)進(jìn)行規(guī)劃，房與房之間未留出足夠的間距，容易出現(xiàn)新建房屋基礎(chǔ)壓在老房基礎(chǔ)上。隨著房屋樓層的增加，帶來的上部荷載導(dǎo)致基礎(chǔ)沉降不均勻，房屋出現(xiàn)傾斜。3）農(nóng)房在建設(shè)時(shí)，不重視內(nèi)墻的構(gòu)造做法，忽視為內(nèi)墻設(shè)置基礎(chǔ)，甚至直接將內(nèi)墻砌在地面上，導(dǎo)致局部荷載較大，地基不牢靠，而帶來較大的沉降。

建議方法：在房屋建設(shè)時(shí)，充分弄清楚地基條件，根據(jù)新建房屋的高度和類型，選擇合適的基礎(chǔ)型式，從而保證房屋的沉降量、沉降差都不會(huì)超出規(guī)范要求，而影響到上部結(jié)構(gòu)的安全。

2.4 墻體破壞

砌體墻是當(dāng)下農(nóng)房采用最為廣泛的型式，洪災(zāi)下其破壞情況也最為復(fù)雜，主要有：1）在墻體的轉(zhuǎn)角或者門洞位置豎向有貫通縫；2）受到洪水的沖擊，整片墻被推倒；3）洪水夾帶漂浮物體撞擊墻體，導(dǎo)致墻體開裂或者破洞。墻體破壞情況見圖10。

圖10 砌體墻破壞

破壞成因分析：1）墻體未采取必要的構(gòu)造措施，如設(shè)置構(gòu)造柱、圈梁或者是拉接鋼筋，由于墻體之間未設(shè)置有效拉結(jié)或者拉結(jié)數(shù)量不足，導(dǎo)致房屋四周的縱橫墻不能相互支撐，形成不了有效的受力整體，成為孤立的受力構(gòu)件，抵抗外力和地基沉降能力弱；2）墻體自身強(qiáng)度不足，當(dāng)?shù)亓?xí)慣采用半磚厚的空斗墻，尤其是單層房屋，墻體的高厚比遠(yuǎn)大于《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》[2]的允許值，在洪水的水平浪涌力作用下極易失穩(wěn)破壞；3）墻體局部抗撞能力不夠，特別是空斗墻，由于內(nèi)部是空心的，在局部撞擊力作用下，很容易開裂。

建議方法：1）按照規(guī)范和圖集要求，合理布置構(gòu)造柱和圈梁，尤其是在房屋的轉(zhuǎn)角處和屋頂處，保證墻體能成為共同受力的整體；2）在洪水位以下的墻體，盡可能采用實(shí)心墻體，而且采用水泥砂漿進(jìn)行砌筑。

2.5 木屋架破壞

木屋架破壞情況主要表現(xiàn)為當(dāng)洪水水位超過單層房屋高度時(shí)，洪水的浮力將整個(gè)木屋架托起，帶著整個(gè)屋架移動(dòng)，導(dǎo)致屋架與墻體連接處破壞，屋面瓦脫落，墻體倒塌。此部分破壞較為嚴(yán)重，如圖11 所示。

圖11 木屋架破壞

破壞成因分析：農(nóng)村普遍認(rèn)為木結(jié)構(gòu)搭制的屋面隔熱性能好，且施工簡(jiǎn)單，成本低，所以主要將此結(jié)構(gòu)型式用于輔助用房。由于屋面瓦自重較輕，小于洪水產(chǎn)生的浮力，而且墻體頂部未設(shè)置圈梁與木梁無可靠拉接，整個(gè)屋面會(huì)被洪水托起漂動(dòng)。待洪水退去后，木屋架就無法回到原位置。

建議方法：選擇合適的屋面瓦，盡量利用其自重抵消可能的洪水浮力。木結(jié)構(gòu)支座處設(shè)置圈梁，與墻體進(jìn)行可靠連接。

3 結(jié)論

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，農(nóng)村生活水平有了很大提高，建房的用材用料和施工水平與城鎮(zhèn)之間的差距已逐漸減小。通過此次對(duì)洪災(zāi)后的房屋調(diào)查和分析，在日后的農(nóng)房建設(shè)中，需要注意如下問題：1） 農(nóng)村自建房在重視房屋上部結(jié)構(gòu)的美觀和安全的同時(shí)，應(yīng)提高對(duì)地下基礎(chǔ)和地基條件的重視。目前我國(guó)正進(jìn)行新農(nóng)村建設(shè)，可以村或者鄉(xiāng)鎮(zhèn)為單位，進(jìn)行規(guī)劃建房區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)勘察，確保農(nóng)村自建房能在合理的場(chǎng)址和地基持力層上進(jìn)行建設(shè)，確保農(nóng)村自建房的長(zhǎng)期安全。2）重視房屋結(jié)構(gòu)的構(gòu)造措施。可由當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè)管理部門推薦因地制宜的圖集或者標(biāo)準(zhǔn)圖，引導(dǎo)農(nóng)民把建房的資金用在有用的地方。