建筑地基施工裂缝的处理分析

2015-07-16 166 0

   1.地基不均匀裂缝类型及形成原因
 
  1.1竖向裂缝。在已有建筑物附近新建建筑物或当纵横墙交点处沉降过大时,则在窗台下角形成上宽下窄的竖缝;外纵墙凹凸时由于一侧的不均匀沉降,导致在此处产生水平推力而组成力偶,造成交接处竖缝;荷载悬殊时在纵墙顶部中央出现竖缝;当底层窗台过宽时荷载由窗间墙集中传递,致使窗下墙在地基反力作用下产生反向弯曲引起窗台中部的竖向裂缝;
 
  1.2八字形及斜裂缝。地基受到上部传递的压力,中部压力相互影响高于边缘处相互影响,以及边缘处非受载区地基对受载区下沉有剪切阻力等共同作用的结果,使得地基反力在边缘区较高。这种作用使建筑物形成中部沉降大、端部沉降小的凹形弯曲,产生正弯距。结构中下部受拉,端部受剪,墙体由于弯剪主拉应力破裂,裂缝呈正八字形。当中部地基坚硬而端部软弱或由于荷载相差悬殊,建筑物端部沉降大于中部时,沉降分布曲线将成凸形,形成负弯距,主拉应力引起倒八字裂缝或斜裂缝,其裂缝高的一端指向沉降大的一端。当未留设沉降缝时,在高低交接部位层数低的部分产生裂缝,并向上朝着层数高的荷载重的部分倾斜。
 
  1.3由于地基局部塌陷时墙体中上部受压并形成“拱”,中下部开裂区的墙体自重作用造成垂直方向拉应力形成水平裂缝,越靠近地基和门窗孔越严重,在黄土地基浸水地面塌陷时一层墙体水平通缝严重。
 
  2.地基不均匀裂缝的预防措施
 
  2.1设计预防措施。设计单位和施工图审查单位应有关于砖混结构防裂设计的主要技术措施;设计人员应主动运用结构概念设计进行防裂设计。(1)建筑的平面形状越简单越好,规则整齐,尽可能地防止形状复杂、很多阴角、建筑物有明显的高差或荷载差异。在软土地区建筑物的裂缝事故,通常是在高度或荷载有差异的建筑物比较常见,特别是高、低或轻、重单元连成一体未设置沉降缝时不难出现。(2)多层住宅的长度当控制在适当范围以内;长度很大的住宅要在适应地方设置沉降缝;至于复杂的平面图形或有层高高差和荷载明显不一样的,要在其转折处,层高高差处或荷载显著不同的地方设置沉降缝;在地基土的压缩性有明显不一样处,或在地基处理方法不一样处也要设置沉降缝。(3)能运用轻质材料,比方说多孔砖墙和其他轻质墙体;使用轻型结构,比方说预应力钢筋混凝土结、轻钢结构和各种轻型空间结构;应用自重较轻、覆土较少的基础形式,如浅埋的宽基础、有半地下室或地下室的基础,或者室内地面架空地坪等。建筑物荷载不但使建筑物地基土出现压缩变形,而且因为基底压力扩散的干扰,在相邻范围内的土层也会出现压缩变形。(4)长高比较大的建筑物,协调地基不均匀变形的能力就很差,相反,当将建筑物长高比控制在一定范围内,它就会有很大的调整地基不均匀变形的能力。事实证明,建筑物的长高比控制在2.5至3之间时,可降低建筑物的相对弯曲,房屋较难出现裂缝。(5)承重结构的墙身是房屋扭曲的重要受力部分,其能够调整地基不均匀变形。纵横墙的布置是否恰当,在很大程度上影响房屋的刚度。如纵墙贯通,而横墙密布,犹如空间多肋深梁,刚度很大,能使基础沉降比较均匀。为了保证建筑物的整体刚度,对于砖石承重结构的纵横墙应尽量贯通,横隔墙的间距不宜过大,一般不大于建筑物宽度的1.5倍为妥。
 
  2.2施工预防措施。施工单位应严格按图施工,合理安排施工顺序。一般应先建荷载较重的高层,后建较轻的低层;先建深基础,后建浅基础。无基坑支护设计时严禁盲目开挖,基槽清理一定要到位;钻孔混凝土搅拌桩在打桩钻孔时清孔要彻底;遇到地基不均匀或地基土含水量大、地下探查出坑道、坟墓、窑洞、古井或地基沉降观测异常时必须通知设计单位处理。严禁堆载过大,做好施工期间防水工作,施工完毕及时清理埋设的临时管线。
 
  2.3监理预防措施。监理单位应有关于防止或减轻墙体开裂的主要监理措施,确保设计、施工技术措施落到实处。把好材料和技术关,对施工中不符合要求的严令整改;监理单位也应对项目监理部人员加强管理和监督,禁止监理人员向施工单位推销建材,承揽分包工程,接受施工单位的好处。避免监理流于形式,发现问题及时和业主、设计、施工单位沟通,主动解决问题。
 
  3.地基不均匀裂缝的防治措施
 
  3.1诊治原则。应由经验丰富的设计、施工、监理人员共同展开现场调查,进行资料分析,会议讨论,统一认识,划清责任后及时处理。应查明砌体结构裂缝的原因,观测裂缝的变化规律,鉴别裂缝的性质,判断要有根有据,以理服人,忌随意现场乱下结论。要明确裂缝的处理目的,选择裂缝的处理方法和处理时机,从消除裂缝因素着手,防止治理后再次开裂。
 
  3.2诊断方法。一是资料调阅。设计施工图、设计变更和施工资料、监理资料是否相符;检查施工图有无防裂设计内容和其它易导致产生地基不均匀沉降裂缝的设计缺陷;再检查是否按图施工,材料是否满足设计要求,施工质量及工艺是否满足验收规范要求。二是工程现场调查。工程实体是否和设计图纸、施工资料以及监理资料相符;工程质量较差时对墙体进行强度检测;地基有无浸水现象;地基是否均匀,地基处理方法是否得当;施工时有无堆载;建筑的使用条件是否发生变化;调查裂缝开裂时间及发展变化;对建筑裂缝绘图或拍照进行记录。
 
  3.3裂缝的鉴定。地基不均匀沉降裂缝出现的时间大多数在房屋建成后不久,少数工程在施工期间明显开裂,严重的不能竣工。裂缝一旦出现,随着地基不均匀沉降和时间增长的发展,裂缝逐渐加宽、延长、加多。一般在地基变形稳定后裂缝不再变化,极个别的地基产生剪切破坏,裂缝发展导致建筑物倒塌。裂缝位置多数出现在房屋底层,少数可发展到2~3层;发生于房屋中下部的裂缝较上部宽度大,并伴有地面开裂和房屋倾斜;对等高的长条形房屋,裂缝大多出现在两端附近;其他形状的房屋,裂缝都在沉降变化剧烈处附近;裂缝随时间长期变化,裂缝宽度较宽,有时宽至数厘米。建筑物的变形用精确的测量手段测出沉降曲线,在该曲线曲率较大处出现的裂缝是沉降裂缝。受力裂缝、温度收缩裂缝和地基不均匀沉降裂缝既可以单独出现也可以某两种同时出现,严重时三者均可能出现,具体是哪种裂缝要以工程实践经验为基础,从裂缝位置、形态特征、开裂时间、发展变化、建筑特征、使用条件和建筑变形等方面去鉴定。根据调查结果,抓住最主要影响因素就可界定是否沉降裂缝,应防至错判或误判。
 
  3.4裂缝的治理
 
  治理的原则是根据裂缝发展的速度、部位、程度决定是表面处理还是加固处理。可在裂缝处嵌抹石膏饼观察一段时间,若其形态完整无损,说明裂缝稳定,可采取治理措施,若裂缝长期发展,则应先加固地基基础再进行裂缝治理。墙体裂缝的治理方法有水泥砂浆或树脂砂浆填缝密闭法;表面覆盖法;砖墙加筋锚固法;水泥重力或压力灌浆;局部拆除重砌;裂缝较宽数量较多时采用钢筋水泥夹板墙处理。
 
  4.基础处理方法
 
  4.1新旧房屋基础之间只设沉降缝时,一般多层办公、住宅建房,若地质均匀,持力层承载力特征fa≥80~100kpa,地基沉降量很小,只需加强相邻最外一开间房屋刚度,地基可不做加固处理。多层办公、住宅房屋若地质均匀,持力层承载力特征值fa≥120~180kpa,地基沉降很少,只需加强相邻最外一开间房屋刚度,地基可不做处理。否则,应处理地基或调整新旧建筑物的距离,建议采用悬挑基础或灰土挤密桩加固处理。
 
  4.2桩基础适用于软弱地基处理,但应考虑群桩效应和桩基下软弱卧层的验算。
 
  4.3悬桩基础。当地质情况或旧建筑物自身条件不满足上述第一条的要求,两楼之间又不允许留距离时,应采用悬挑基础的方式解决,具体有条基加挑梁悬挑,有筏基加挑梁悬挑。不论哪一种悬挑方式,均须先满足变形和强度的要求,地基净反力必须满足pmax≤1.2fa的要求。地基强度不满足上述几条要求的局部处理方法时,若原设计局部为条形基础,可把基础局部扩大为整体基础为满足上部荷载对地基的要求,亦可在局部基底下采用地基加固处理,按《建筑地基处理技术规范》进行处理,使之达到与原地基净反力接近之要求;若原设计为筏基,可在局部基底下采用地基处理,使之满足承载力的要求。
 
  5.地基施工裂缝案例分析
 
  5.1工程及裂缝概况。某综合楼、变电间和加氯间等坐落在鞋山南坡,原地形多为冲沟,修建水库时,大量废弃的石渣被填入沟内,后来又经过大规模地填沟造地,在碎石上面覆盖了一层土。北围墙以外为上山坡,南围墙则为水库边的挡土墙,高2.5米,墙顶与建筑场地平。综合楼为二层(局部三层),施工前已探明,其下为碎石杂填土,较深且不密实,因而进行了强夯处理,其他二项工程均为平房,未进行专门勘探,只是开槽后局部进行了换土处理。一场暴雨后,变电间和加氯间的墙体都出现了裂缝,其中加氯间东南角和变电间西端的裂缝最为严重,缝宽达12mm,裂缝两侧的砌体错位达15mm,局部毛石基础下沉后与圈梁脱开55mm。室内地面也多处发生裂缝,混凝土路面则有两处沉陷而积水,此处挡土墙有一处被冲垮,潜水从缺口处流入水库,持续了多日不停。楼前花坛扭曲变形,平台、踏步及散水坡均出现了较大裂缝。但地基经强夯处理过的综合楼却安然无恙。
 
  5.2裂缝原因分析。显然,该工程裂缝主要是由于地基不均匀沉降所致,引发沉陷的原因分析如下:(1)本工程背靠山坡,前临水库,座下是原来的冲沟。大雨后北面来的径流受到围墙的阻挡而潜入地下,地下的碎石土是疏松的,有些地方多半是碎石,含的粘土很少,经潜流的山洪冲刷而流失,这是导致地基沉陷的主要原因。(2)该填土层多为碎石杂填土,压缩性高,强度低,压缩系数a1-2=0.686MPa-1,标贯击数N=1.6,加之暴雨后地面排水不畅,全部渗入地下。(3)变电间西端坐落在一个大冲沟边缘的填土上,加氯间东南角则位于一边坡很陡的冲沟上,事故后探明此处的杂填土深达6.4m,所以,变电间西部和加氯间东南角上裂缝最为严重,这两处水土流失也最严重。(4)综合楼完全坐在一个大冲沟上,经强夯后,成为冲沟中的束水构造,使综合楼与变电间之间的地下水道变狭,流速加大,从而加剧了冲刷作用,加重了变电间西端的地基沉降。事实证明,裂缝的范围比原来所见的需要换土处理的范围要大,沉陷情况之严重也出乎一般的意料。
 
  5.3处理措施。根据以上分析,对事故的处理方法,除对裂缝处的地基与基础进行常规的加固之外,治本的措施是防止潜流的形成,改善地面排水,防止地表水下渗并在上游筑截流工程。做法是:(1)沿北围墙用“旋喷法”设一道混凝土帷幕墙进行截流,深度达杂填土下2.0m。(2)出现基础下沉和墙体裂缝部位也采用“旋喷法”加固地基,加固深度为达到杂填土下0.5m。(3)做好地面排水,防止大量地表水渗入地下。
 
  6.结语
 
  综上,本文对地基不均匀裂缝类型及形成原因进行了分析,并对地基不均匀裂缝提出了预防措施,结合实际案例对地基施工裂缝进行处理,对于提升建筑安全水平有一定的参考价值。
 
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