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淺述建筑物墻體裂縫主要因素及加固
發(fā)布時間:2014-08-05

  當(dāng)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(yīng)力擴(kuò)散已有建筑物,引起不均勻沉降,導(dǎo)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(yán)重,擾動地基上的原狀結(jié)構(gòu),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(yán)重的事故危及建筑物結(jié)構(gòu)安全,因此值得我們重視。

  事故調(diào)查應(yīng)注意的主要內(nèi)容

  (1) 設(shè)置情況:設(shè)計單位資質(zhì)情況,設(shè)計圖紙的深度,設(shè)計構(gòu)造是否合理,結(jié)構(gòu)計算簡圖和計算方法及結(jié)果是否正確。

  (2) 地基基礎(chǔ)情況:地基實際狀況,基礎(chǔ)構(gòu)造尺寸和勘察報告,設(shè)計要求是否一致,必要時應(yīng)開挖檢查,

  (3)結(jié)構(gòu)實際狀況:包括結(jié)構(gòu)布置,結(jié)構(gòu)構(gòu)造,連接方式方法,構(gòu)件狀況和支撐系統(tǒng)。

  (4) 結(jié)構(gòu)上各部作用荷載的調(diào)查:主要指結(jié)構(gòu)上土的作用及其效應(yīng),以及作用效應(yīng)組合的調(diào)查分析,必要時進(jìn)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(jìn)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(jié)構(gòu)或構(gòu)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(xué)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(xué)樓南北兩端各為一大教室,面積是37×24m⒉,混合結(jié)構(gòu),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(yán)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(xué)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(yù)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(xué)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(shè)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(jìn)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(jìn)行土的物理、力學(xué)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(jī)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(dá)15~35%,天然密度很小,天然含水量高,比重低,天然孔隙比高,標(biāo)準(zhǔn)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(xué)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(fù)雜地段,建筑物西部與西北部地基軟弱層厚達(dá)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(dǎo)致樓房嚴(yán)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(yán)重不均勻沉降引起的附加應(yīng)力。

  4.2 主觀原因

  4.2.1 勘察資料不詳,盲目設(shè)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(shè)計值由120KPa降低至80KPa就可以滿足要求,即采取加大基礎(chǔ)底面寬度來解決軟弱地基問題。所以,各開間基礎(chǔ)寬度設(shè)計很不統(tǒng)一,有北面向外墻基礎(chǔ)的寬度B1=1.40m,東側(cè)外墻基礎(chǔ)B2=1.90m,西側(cè)外墻基礎(chǔ)寬由南往北采用B3=2.Om,B4=2.20m,B5=2.76m,B6=2.5m ,B72.65m.

  一幢面積不大的樓房,采用七種不同密度的基礎(chǔ),不僅是施工不方便,而且不能真正解決地基嚴(yán)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(jié)構(gòu)設(shè)計也沒有采取必要的結(jié)構(gòu)加強措施,在已知地基軟弱的情況下,竟然未設(shè)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(dá)10mm,鋼筋扭曲變形,事實說明,上部結(jié)構(gòu)設(shè)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(shè)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(xué)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(jī)土和泥炭,化學(xué)漿液很難與之化合膠結(jié),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(xué)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(dá)到標(biāo)號后,再用工字鋼托梁將樁與原基礎(chǔ)連接牢固,加固后,上部結(jié)構(gòu)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(dǎo),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(chǔ)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(fù)雜,施工困難,而且效果難以預(yù)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(yán)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(dāng)于減少壓應(yīng)力36KPa。

  這一方案技術(shù)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(jié)構(gòu)內(nèi)力進(jìn)行調(diào)查,于是設(shè)計增加教學(xué)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(yīng)吸取原設(shè)計不足,應(yīng)加大截面,增加配筋。

  6 結(jié)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(jìn)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。



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