简述建筑物墙体裂缝主要因素及加固

    陈亮昊

    摘 要：建筑物墙体由于地基产生的不均匀沉降超过一定限度时就会产生开裂。以致危及建筑物的安全使用。本文是作者在近几年的工作过程中，结合某工程实例，就该建筑物墙体开裂的原因分析以及针对这一事故该如何处理，进行了简要的阐述和分析。以供同行参考和借鉴。

    关键词：建筑物墙体；裂缝；加固处理

    前言

    当建筑物地基产生的不均匀沉降超过一定限度时，建筑物墙体就会产生开裂。起初，墙体的开裂为发丝状裂缝，不易察觉之后，随着地基不均匀沉降加剧，墙体的开裂加长,增宽，最后使裂缝贯穿墙体，以致危及建筑物的安全使用。

    建筑物墙体开裂的事故多数是由于地基不均匀沉降所致，具体有下列几个原因：

    (1)地基中存在局部高压缩性软弱土层，或软弱土层虽然分布在整个建筑物地基中，但厚薄不均，相差悬殊。

    (2)置于软弱地基上的建筑物由于邻近。工程产生的附加应力扩散已有建筑物，引起不均匀沉降，导致墙体开裂。

    (3)施工不符合规范要求，形成质量隐患，造成事故。如基槽开挖后被水浸泡严重，扰动地基上的原状结构，又未采取妥善处理措施。

    考虑到建筑物墙体开裂事故较多，事故一旦发生，不仅影响观感，而且对使用者心理影响不好，严重的事故危及建筑物结构安全，因此值得我们重视。

    事故调查应注意的主要内容

    (1) 设置情况：设计单位资质情况，设计图纸的深度，设计构造是否合理，结构计算简图和计算方法及结果是否正确。

    (2) 地基基础情况：地基实际状况，基础构造尺寸和勘察报告，设计要求是否一致，必要时应开挖检查，

    (3)结构实际状况：包括结构布置，结构构造，连接方式方法，构件状况和支撑系统。

    (4) 结构上各部作用荷载的调查：主要指结构上土的作用及其效应，以及作用效应组合的调查分析，必要时进行实测统计。

    (5) 施工情况：包括施工方法，施工规范执行情况，施工进度和速度，施工中有无停歇，施工荷载的统计分析等到。

    (6) 建筑多形观测：沉降观测记录，结构或构件变形观测记录等。

    (7) 裂缝观测：裂缝形状与分布特征，裂缝宽度、长度、深度以及裂缝的发展变化规律等。

    (8) 使用调查：若事故发展在使用阶段，则要调查建筑物用途是否改变，荷载是否增大，已有建筑物附近是否有新建工程，地基状况是否变化。

    1 事故处理实例

    某工程为一教学楼，建筑物南北轴向56.38m，东西轴向32.38m。建筑物高度为28m，教学楼南北两端各为一大教室，面积是37×24m⒉，混合结构，纵墙承重。

    该工程于1998年高性能计，2000年建成使用，2002年发现墙体开裂，之后，裂缝日趋严重，最终成为危房，停止使用，于2004年对该项工程加固处理。

    2 教学楼开裂情况描述

    教室使用时，工程完好，第二年开始发现在第三层和第四层楼地面预制板搭接处有裂缝，在西立面发现自上而下墙体垂直向断裂。之后，教学楼的裂缝增多，变宽。经统计，砖墙裂缝东立面13条，西立面25条，最大的一条裂缝位于楼房中部，离北端23~24m处，裂缝长度超过6.5m，宽度20m，室内外贯穿整个大楼中部所有内外墙，混凝土梁和楼板等到部位多次出现断裂。

    3 处理方法

    该工程设计时，没有系统地勘察，缺乏必要的地质资料，在事故发生后，为分析其原因，研究处理方案要重新进行勘察。

    打钻孔13个，一般孔深为8~9m上下，最深的为19.4m，同时取原状土进行土的物理、力学性能检测，查明地基土分为以下土层：

    (1)表层为人工填土，黄褐色，疏松，厚度为2.0～3.5m。

    (2)第二层为粉质粘土，褐灰色，软弱。

    (3)第三层为有机土，灰黑色，软弱，550℃烧灼失量5％~15％，厚度是0．5~1.4m

    (4)第四层为泥炭，黑色，含有大量未分解的植物，烧灼失量高达15~35％，天然密度很小，天然含水量高，比重低，天然孔隙比高,标准压缩系数均超过高压缩性塑性指数极高，此层厚度不均匀，两端薄，中间厚，东南角无此泥炭层。

    (5)第五层为砂砾石，密实，厚度为0.8~1.5m。

    (6)第六层为粉质粘土，黄褐色，密实，埋藏在8.0~16.8m之间。

    (7)第七层为砂砾石，密实，厚度超过2，0m，未穿透，埋藏在16．8~17．5m以下。

    4 教学楼事故分析

    4.1 客观原因

    4.1.1 该工程位于地质情况复杂地段，建筑物西部与西北部地基软弱层厚达6~7m，尤其第四层泥炭层极为疏松软弱，超过压缩性，极为罕见，建筑物东南部无此泥恢层，地基较坚实，建筑物位于软硬相差如此悬殊的不同地基上，必然产生过大的不均匀沉降，这是导致楼房严重开裂的主要客观原因。

    4.1.2 南北两端教室开间大，空旷，整体刚度小，难以抵抗严重不均匀沉降引起的附加应力。

    4.2 主观原因

    4.2.1 勘察资料不详，盲目设计，这是发生事故的根源。

    4.2.2 形成一种错误观念，以为软弱地基处理失误，只要把容许承载力设计值由120KPa降低至80KPa就可以满足要求，即采取加大基础底面宽度来解决软弱地基问题。所以，各开间基础宽度设计很不统一，有北面向外墙基础的宽度B1=1.40m，东侧外墙基础B2=1.90m，西侧外墙基础宽由南往北采用B3=2.Om，B4=2.20m，B5=2.76m，B6=2.5mB72.65m。

    一幢面积不大的楼房，采用七种不同密度的基础，不仅是施工不方便，而且不能真正解决地基严重不均匀沉降问题。

    4.2.3 软弱地基未经加困处理，上部结构设计也没有采取必要的结构加强措施，在已知地基软弱的情况下，竟然未设置大截面顶圈梁和底圈梁。圈梁没有做成封闭形式，到西部楼梯间，圈梁被切断，此外圈梁的受力钢筋配置不足，地基不均匀沉降，使二层圈梁拉裂，裂缝宽度达10mm，钢筋扭曲变形，事实说明，上部结构设计刚度太低，强度不够。

    4.2.4 建筑物地基软弱土的分布范围不了解，随意设计建筑物平面。实际软弱土沿斜长方向分布，平面与立面分布不均匀，实测教学楼整体倾斜，而西南与东北角发生扭转。

    5 工程加固处理方案比较

    5.1 加固地基方案

    由于考虑到软弱地基为有机土和泥炭，化学浆液很难与之化合胶结，放弃该方法。

    5.2 打钢板桩法

    考虑建筑物建成时间不长，仍在继续下沉，除了软弱土受到荷载产生垂直压缩外，还可能发生侧向挤出，沿教学楼外围四角打一圈钢板桩，要吧防止侧向变形，因钢板桩施工难，故不采用该方案。

    5.3 现浇混凝土桩托梁法

    该方案要用∮＝330钻头，人工旋转取出钻孔内土，然后下套管，浇筑混凝土，待混凝土達到标号后，再用工字钢托梁将桩与原基础连接牢固，加固后，上部结构荷载的50％由混凝土桩承受。

    该工程规模小，经计算得，需要在室内打下230根混凝土桩，材料与施工费用大，此方案因施工难，费用高而不采用。

    5.4 分缝方案

    鉴于该工程中部已产生一条垂直方向的大裂缝，因势利导，利用这条裂缝做永久沉降缝，将该工程分为南北两个单独建筑物，自基础起重新做两道横墙。考虑永久沉降缝的位置与软弱地基泥炭的分布并不一致，因此，分后可能还会出现新裂缝，同时拆除大裂缝处外墙复杂，施工困难，而且效果难以预料，没有确实把握，故不采用。

    5.5 减荷方案(拆除该建筑的二层)

    由于第五层裂缝破坏最为严重，五层外窗间的砖墙还有水平裂缝，且第五层墙整体刚度差，如果拆除可减少总荷重9000KN，相当于减少压应力36KPa。

    这一方案技术上确把握，施工简单方便，但是拆除第五层后，把使用面积减少，影响到使用功能，该方案行不通。

    5.6 增加房屋整体刚度方案

    考虑到该工程已建成多年，地基沉降已基本够定，只要建筑物整体刚度足够大，能够对地基剩余的不均匀沉降引起的结构内力进行调查，于是设计增加教学楼三道圈梁和墙，以增加建筑物整体刚度。

    三道圈梁的位置。四、五和顶层各做一道圈梁。圈梁的截面尺寸与配筋，应吸取原设计不足，应加大截面，增加配筋。

    6 结束语

    目前，建筑物墙体由于地基产生的不均匀沉降超过一定限度时就会产生开裂。这一事故发生频繁，如果不进行及时有效的处理，随着地基不均匀沉降加剧，墙体的开裂加长,增宽，最后使裂缝贯穿墙体，以致危及建筑物的安全使用。我们只有根据具体的实际情况分析事故的原因，提出有效的解决办法，才能遏止事故的恶化造成不必要的财产损失。