某砌體結構辦公樓裂縫病害成因分析

來 成 香

(太原鐵路局土地房產管理處，山西 太原 030013)

?

某砌體結構辦公樓裂縫病害成因分析

來 成 香

(太原鐵路局土地房產管理處，山西 太原 030013)

針對某砌體結構辦公樓的裂縫現象，提出了采取地質查勘、結構整體傾斜和相對變形檢測、裂縫監測和沉降觀測相結合的方法對結構進行查勘和觀測，并根據地質查勘、變形觀測和結構檢測的數據，分析了裂縫的成因，給出了整治加固的建議。

砌體結構，裂縫，全站儀，沉降量

1 工程概況

該建筑結構形式為砌體結構，底部首層單側框架，基礎形式為筏片基礎，地基采用三七灰土換填。該結構原設計為3層，實際結構為4層，首層為車庫，2層～4層為辦公樓。樓梯間四角、外墻與內墻交接處均設構造柱，內縱墻與橫墻交接處未設置構造柱，每層均設置圈梁。端部開間及樓梯間樓、屋面采用現澆混凝土，其余開間樓、屋面均采用預制空心板。該建筑于1983年4月開工建設，1984年12月竣工。結構模型如圖1所示。

根據設計文件,該結構2層、3層地面做法為素水泥漿1道、1∶3水泥砂漿底、1∶2.5水泥砂漿抹面，實際調查該結構2層、3層、4層地面做法為地面磚樓面。3層、4層10-12/C-D房間作為檔案室使用。

該結構1層～4層墻體均存在不同程度的開裂，以4層墻體裂縫數量較多，縱墻裂縫整體分布呈正“八”字形。內縱墻裂縫集中于門頂兩側角部，分布規律大致相同；外縱墻集中于窗洞口四角，南立面裂縫相對北立面存在數量多。橫墻裂縫主要集中于4層，分布呈正“八”字形。結構墻體裂縫損傷處抹灰層空鼓較為嚴重。裂縫寬度變化規律整體為兩邊寬，中部墻體裂縫寬度小，以東側1層寬度最大，門窗洞口裂縫均貫通，最大裂縫寬度5 mm。

根據現場調查，該辦公樓北側車庫前室外散水多處存在開裂、下沉，和建筑主體脫開的現象，局部位置呈反向倒坡現象。

該建筑物所處場地范圍及周邊地下存在20世紀中后期所修建的地下人防工程，人防入口下部積水已升至坡道洞頂，且積水已達數年。位于該建筑西南側鄰近路面在2014年左右曾發生地面塌陷事故，塌陷后立即對其塌陷位置進行回填，該次塌陷未對該結構造成影響。

2 現場查勘及觀測方案

2.1 損傷檢測和裂縫監測方案

對該結構目前存在的損傷進行全面普查統計，記錄每條裂縫的形態和位置，并采用示意圖表示裂縫分布特征。結構整體損傷應每3 d觀測一次，檢查裂縫是否有發展和變化。

對主要受力構件上存在典型裂縫進行抽樣監測，監測數量分別為1層2處，2層3處，3層4處，4層6處，定期監測其變化情況。

對抽檢構件每條裂縫進行統一編號，并檢測其裂縫最大寬度；采用抽樣方式對裂縫進行監測，對監測裂縫布設觀測標志，其中一組應在裂縫的最寬處，另一組應在裂縫的末端。

觀測成果分析：對裂縫出現的部位，裂縫形態、數量進行分析，判斷裂縫是否穩定。通過數據處理，研究被監測裂縫隨時間變化規律，判別裂縫是否在限差范圍內及是否影響建筑物和結構的安全。

2.2 結構整體傾斜和相對變形檢測方案

采用全站儀對該結構整體傾斜和相對變形進行檢測，根據觀測數據分析結構整體傾斜和相對變形是否超過規范要求。

2.3 沉降觀測方案

1)基準點布置。根據JGJ 8—2007建筑變形測量規范的具體要求，基準點布置在變形影響范圍以外且穩定、易于長期保存的位置。結合本結構實際情況，為便于沉降觀測作業以及基準點間的相互校核，在周邊區域共布置6個淺埋鋼管水準基點，編號依次為(J1，J2，J3)，(J4，J6，J7)兩組，各組成閉合環，建立獨立高程系統，其中假設J3點高程為817.5 m，J6點高程為818.0 m。

2)觀測點布置。目前工程各建筑外立面已全部裝修，根據設計圖紙并結合現場實際條件，分別在該結構南、北側柱(墻)布置沉降觀測點4個，轉點2個。

2.4 地質勘察方案

在該建筑北側外立面2.7 m處布設6個鉆孔，建筑物東南角外側布設1個鉆孔，共計7個鉆孔，2個探井。其中深度視土質及地下工程情況而定，孔深20 m～25 m，取土孔4個，標貫孔3個?？孜辉谶x擇前應對現場場地實際情況進行選取，避開室外散水及地下管線等。

從地坪下1.5 m開始原始取樣，地層以1.5 m間距取原狀土層，密封保存；回填土層無法取原狀土時，可取為擾動土，并取30 cm每段的全部巖芯，密封保存。

鉆孔內按巖土層性質進行標貫測試及動探測試，采取原狀土樣、巖樣。土樣試驗的項目包括：密度、含水率、比重、液、塑限、壓縮、直剪。巖樣試驗的項目包括：密度、含水率、吸水率、飽和吸水率、干、濕抗壓強度等。

鉆孔完成后，以素土分層回填夯實，壓實系數不低于原始土層。

此外，對防空洞的歷史與現狀進行調查了解。

3 檢測數據及分析

3.1 結構整體垂直度現狀檢測

現場采用全站儀對路局機關南樓結構的整體垂直度現狀進行了檢測。結構整體垂直度檢測結果如圖2所示，圖2中數據表示結構頂點的傾斜方向與傾斜量。

根據圖2觀測結果，該建筑結構頂點側向位移矢量存在明顯的整體向南的傾斜規律，目前結構最大頂點側移矢量值為70.4 mm，已超過規范限值。

3.2 結構相對沉降現狀檢測

現場采用全站儀對結構南、北立面相對沉降進行觀測。結合現場檢測條件，選取北立面2層、4層和南立面3層、4層窗頂邊線為基準進行測量，相對沉降觀測結果如圖3～圖6所示。圖中數據為各測點的相對高差，小數數據單位為m，整數數據單位為mm。

根據圖3～圖6中觀測結果，目前該建筑北立面表現出東低西高、中部相對沉降較大的整體沉降規律；南立面表現出東高西低的整體沉降規律。

3.3 沉降觀測

1)累計沉降量、不均勻沉降差及平均沉降量見表1～表3。

2)沉降過程曲線。

根據本次觀測成果，建筑沉降觀測的等沉降曲線圖如圖7所示。

按日平均沉降量確定該建筑百日觀測周期，并按此周期進行了后繼觀測。根據最后一期的觀測結果匯總出該樓的末期沉降數據統計表(見表4)。

表1 沉降量統計表

表2 不均勻沉降差統計表

表3 不均勻沉降斜率統計表 ‰

表4 最后一期沉降數據統計表

周期沉降量/mm沉降速度/mm·d-1點名:最大點名:最小點名:最大點名:最小平均沉降量/mm3d6:0.573:-0.536:0.1901:-0.0070.09

3)沉降分析。

從該樓按目前沉降過程和沉降速率情況看，本次沉降觀測周期短，頻次高，建筑南側整體沉降較為均勻，沉降量?。槐眰饶壳俺两党尸F東側沉降量大、西側沉降小的趨勢，存在地基不均勻沉降，最大整體傾斜斜率0.000 1遠小于GB 50007—2011建筑地基基礎設計規范第5.3.4條建筑物的地基變形允許值中高層建筑的整體傾斜允許值。

3.4 裂縫監測

根據裂縫觀測結果，本階段該樓墻體未出現新裂縫，裂縫寬度未明顯擴展。隨著溫度升高，部分裂縫寬度存在輕微增加。本階段內所監測裂縫基本穩定。

3.5 地質查勘

本次勘察中，4號鉆孔(距本樓東墻外墻皮往西11.0 m，距本樓北外墻皮2.2 m)鉆探到8.5 m深度時，發現青磚，并鉆取出幾塊青磚，后擔心鉆穿，遂停止鉆探，綜合判斷，該處可能打到了防空洞頂部。5號鉆孔(距本樓東墻外墻皮往西18.26 m，距本樓北墻外墻皮2.2 m)鉆探到11 m深度時，存在明顯漏水現象，據該處地層粉土的土質情況，不應出現如此明顯的漏水，因此，判斷該處可能鉆孔緊鄰防空洞洞邊。7號鉆孔(距本樓西外墻皮往東12.0 m，距北外墻皮2.2 m)鉆探到12.0 m時，感覺下邊有異常，提起巖心管，發現取出的土樣中，在11.5 m處有青磚，依次往下約有十層屬較新的、可能系近年來的砌磚，故，亦判定，該處也正好打到防空洞上了。

據區域性地質資料，該場區應屬濕陷性場地。防空洞開挖、襯砌時期，防空洞所穿越的地層，必定為非飽和濕陷性黃土，地下水位應遠大于本建筑的壓縮層深度。這就意味著，地基土的充分浸濕應發生于防空洞形成之后。該浸濕現象導致了濕陷的發生，并同時將非飽和土的壓縮，轉變成了飽和土的壓縮。防空洞存在于地基的局部位置，浸水亦屬不均勻分布。這就導致了地基土不均勻變形，進而發生樓房的不均勻沉降。

至于水從哪里來，根據已掌握的情況看，既有遠端輸入地道，亦有本樓車庫長期洗車滲水浸入。防空洞的充水是不均勻沉降的主要誘發原因。

目前來看，該樓變形已經穩定。在不增加防空洞充水和地表大量滲水的情況下，短期內不致發生進一步變形。

由于存在上述情況，今后，需對該院子已知防空洞的充水情況和該樓變形趨勢進行日常監測，尤其是雨季。發現異常，及時采取措施。

4 結語

1)該結構裂縫損傷的產生是由于場地內人防工程嚴重積水對地基土體充分浸濕造成地基不均勻沉降和結構整體變形所致，現階段沉降觀測結果尚不能評價地基不均勻沉降是否進入穩定階段，應繼續后續沉降觀測。后續沉降觀測不影響地基加固工程。

2)該建筑所處場地目前穩定水位已至人防工程洞頂，長期大量積水及季節性水位交替變化的反復作用對周圍土體和結構存在很大安全隱患，建議采用發泡混凝土回填處理。

3)建議對該結構地基采取高壓旋噴樁帷幕進行加固，底層采用雙面鋼筋混凝土板墻加固、內框柱及內縱梁增大截面法加固，2層～4層采用單面鋼筋網水泥砂漿面層加固，以提高結構的整體性和綜合抗震能力。該結構適修性尚好，宜予修復。

Analysis on office building cracking diseases of the masonry structure

Lai Chengxiang

(TaiyuanRailwayBureauLandPropertyAdministrationDepartment,Taiyuan030013,China)

In light of the masonry structure office building cracking phenomenon, the paper puts forward structural survey and observing methods by combining geological survey, structural integrity inclination, corresponding deformation detection, cracks monitoring with settlement observation, analyzes cracking causes according to geological survey, deformation observation and structural detection data, and finally puts forward strengthening and reinforcing suggestions.

masonry structure, cracks, total station, settlement

1009-6825(2017)15-0039-03

2017-03-13

來成香(1966- )，女，工程師

P624

A