摘要:地基不均勻沉降引起墻體開裂的原因很多,文中分別從勘查、設計和施工三方面提出了一些預防不均勻沉降的措施。
關鍵詞:不均勻沉降;裂縫;設計
一、前言
隨著房改政策的推行和人們對工程質量的關注,在群眾在關于建設工程質量的投訴中,常常舉報磚混結構建筑物出現裂縫并詢問建筑物的安全狀態。在磚混結構中墻體裂縫是建筑工程質量中的老大難問題。分析一下引起問題的原因,有些地基不均勻沉降、溫度應力、地震力、荷載和施工質量等。其中地基不均勻沉降和溫度應力造成的裂縫所占比例大,是需要解決的主要問題。在磚混結構中地震力、荷載和施工質量引起的墻體裂縫有時可以影響建筑物的結構,同樣是不可忽視的,本文重點談談由于地基不均勻沉降引起的墻體開裂。
二、地基不均勻沉降引起的裂縫分析
地基不均勻沉降和地基土層的均勻性、地基土的壓縮性及荷載差異等有關。根據我國國情,《建筑地基基礎設計規范》中允許磚混結構有沉降,并允許有沉降差。雖然規范要求控制沉降差,但在磚混凝土結構設計中不太被人們注意。此沉降差反映到地基上的磚混結構上,有時可引起墻體裂縫。
(一)地基不均勻沉降引起墻體裂縫的特征
1、裂縫向沉降較大的方向傾斜,沿著門窗洞口約成45度,呈正八字形。
2、在房屋高差較大或荷載差異較大的情況下,裂縫位于層數低的,荷載輕的部分,并向上朝著層數高的荷載重的部分傾斜。
3、當房屋的沉降分布曲線呈凸形時,往往除了在縱墻兩端出現倒八字形傾斜裂縫處,也常在縱墻頂部出現豎向裂縫。在多層磚混結構中,也有在窗口下坎墻上出現豎向裂縫的。
(二)地基不均勻沉降原因分析
1、房屋地基土層分布不均勻,土質差別較大是發生地基不均勻沉降的客觀原因。
2、主觀原因造成地基不均勻沉降多與設計有關,例如:①地基處理方案和基礎設計不協調或在同一建筑物基礎下采用多種地基處理方法。②由于建筑立面的錯層,平面的變化引起荷載不均勻,如處理不好,可以引起地基不均勻沉降。③當房屋縱墻剛度較差時,由土壤的應力擴散作用,房屋兩端應力逐漸減小,可以引起地基不均勻沉降。④還有的設計不符合規范的規定,實際中有的筏板從橫墻軸線算起挑出長達2100mm遠遠超出規范的“不宜超出1500mm”的規定。結果將改變地基受力狀態,造成不良后果。
3、施工原因造成人工地基承載力不均勻。
4、房屋建成后使用不當,如基礎長期受水浸泡或在房基附近挖坑、施工松動地基土等。
三、防止地基不均勻沉降的措施
(一)建筑設計方面
1、建筑物體型誚力求簡單。
建筑物立面的高差不宜懸殊,接受荷載差異不宜太大;在平面上形狀誚力求簡單,盡量避免凹凸轉角,同時平面上的轉折和彎曲也不宜過多,否則會使其整體性和搞變形能力降低。另外,適當控制建筑物的長高比(建筑物在平面上的長度和從基底算起的高度之比),其越小,整體剛度越好,調整不均勻沉降的能力越強,一般控制在2.5左右。對于砌體剛度,應合理布置縱橫墻。縱橫墻應盡量貫通,橫隔墻的間距不宜過大,一般不大于建筑物寬度的1.5倍為宜。
2、設置沉降縫。
沉降縫將建筑物分成各自獨立的單元,各單元的沉降不相互影響。一般在建筑平面的轉折部位,高度差異(或荷載差異)處,長高比過大的砌體承重結構或鋼筋混凝土框架結構的適當部位,地基土的壓縮性有顯著異處,建筑結構或基礎類型不同處,分期建造房屋的交界處等設置沉降縫應有足夠的寬度,建筑物越高(層數越多),縫就越寬。具體縫寬和構造見規范及有關資料。
(二)結構設計方面
1、減輕建筑物自重。
減輕建筑物自重可以減小基底壓力,是防止和減輕不均勻沉降很重要的途徑。實際中可采用輕質材料,如多孔磚墻或其他輕質墻體;選用輕型結構,如預應力鋼筋混凝土結構、輕鋼結構以及各種輕型空間結構;選用自重較輕、覆土較少的基礎形式,如淺埋的寬基礎、有半地下室或地下室的基礎,或者室內地面架空地坪等。
2、設置圈梁和鋼筋混凝土構造柱。
在建筑物的墻體里設置圈梁和構造柱能增強建筑物的整體性,提高其抗彎剛度,在一定程度上能防止或減少裂縫的出現,即使出現了裂縫也能阻止裂縫的發展。
(三)施工方面
1、在基坑開挖時,不要擾動地基土,通常坑底保留200mm左右的土,待墊層施工時,再人工挖除。如坑底土被擾動,應挖去,用砂、碎石回填夯實。要注意打樁、井點降水及深基開挖對附近建筑物的影響。
2、在已建成的小、輕型建筑物周圍,不宜堆放大量的建筑材料和土方等重物,以免地面堆載引起建筑物產生附加沉降。
四、治理方法
不均勻沉降引起的裂縫對結構的承載能力和整體性有較大的影響,需要及時治理加固。在加固之前,應做好對裂縫的勘察,掌握裂縫開展規律,再根據裂縫程度,對結構進行適當的加固處理。
(一)一般性裂縫,如若干年后不發展,則可以認為不影響結構安全使用,可采用填縫修補或灌漿修補。填縫修補分為水泥砂漿填縫和配盤水泥砂漿填縫,工序為:先將裂縫清理干凈,用勾縫刀、抹子、刮刀等到工具將1:3的水泥砂漿或比砌筑砂漿高一級的水泥砂漿或摻有107膠的聚合物水泥砂漿填入磚縫;配筋水泥砂漿填縫則每隔4—5皮磚,在磚縫中先嵌入鋼筋,然后按上述工序進行處理。灌縫修補是用壓力設備把水灰比為0.7—1.0的水泥漿液壓入墻體內,使裂縫粘合。
(二)對于影響安全使用的裂縫,應進行加固處理。因墻體強度不夠而發生的裂縫,墻面可敷貼鋼筋網片,網片用中φ6@100—300雙向或中φ4@100—200雙向鋼筋網,并配置穿墻拉筋加以固定,然后灌細石混凝土或分層抹水泥砂漿加固。施工前墻體抹灰應刮干凈,灌漿后應養護護七天左右。
(三)加強上部結構鋼度,可采用鋼筋、型鋼拉桿或在墻體上增設鋼筋混凝土圈梁,圈梁用強度等級為C15—C20的混凝土,截面不小于120×180mm,配筋可采用縱向φ4@10—14箍筋φ6@200—250,每隔1.5—2.5mm應有牛腿(或螺栓、錨固件等)伸進墻體與墻體拉結好。澆筑圈梁時應將墻面鑿毛,洇水以加強粘結。
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