寧東某小區(qū)建筑物開裂原因分析及加固措施

王 磊，郭 剛

(寧夏煤礦設(shè)計研究院有限責(zé)任公司，寧夏銀川 750021)

地基與基礎(chǔ)的質(zhì)量，對建筑物的安全使用和耐久性影響甚大?；A(chǔ)或地基的質(zhì)量問題常常帶來地面的沉降、各種梁的拉裂、墻體開裂、柱子傾斜等，輕則使人對建筑有不安全感，重則影響建筑物的正常使用，甚至危及人們的生命。據(jù)有關(guān)單位對43起房屋不均勻沉降過大原因的調(diào)查分析得知，屬于設(shè)計不周者占21%，屬于施工單位問題者占70%，屬于使用單位管理不善者占69%[1]。濕陷性黃土分布區(qū)地基受水浸濕而發(fā)生濕陷事故時，往往造成地基的不均勻沉降，如果其沉降差超出建筑物的限制要求，就會使建筑受到損傷[2]。本文結(jié)合一工程案例，進一步說明了盡管事故產(chǎn)生的原因是多方面的，而注意施工質(zhì)量，則是避免事故發(fā)生的重要措施。

1 開裂建筑物概況

寧東某小區(qū)兩棟4層宿舍樓建成于2011年12月，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，獨立基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深介于1.8～2.0m之間，地基處理均采用整片3∶7灰土墊層，處理厚度1.0m，墊層每邊外擴沿基礎(chǔ)外邊緣2.0m。

該兩棟宿舍樓建成后3年多的時間內(nèi)一直使用正常。從2016年1月2#宿舍樓墻面出現(xiàn)裂縫，共有32面墻體出現(xiàn)張拉裂縫，裂縫寬度約為0.2～12mm。其中：三層縫隙最大，二、四層次之，一層裂縫較輕。二、三層走廊內(nèi)墻面伸縮縫蓋板翹起約30mm，屋面女兒墻伸縮縫處兩側(cè)墻體前后位移約60mm。2017年2月4#宿舍樓墻

體發(fā)生裂縫，一層北側(cè)宿舍樓的北墻裂縫最寬，裂縫呈現(xiàn)一、二層墻體裂縫多，三、四層墻體裂縫少的現(xiàn)象，裂縫主要集中在樓體的中間伸縮縫兩側(cè)，一至四層墻體共有122面墻體出現(xiàn)不同程度的裂縫，裂縫寬度約0.3～15mm不等；墻體裂縫導(dǎo)致8樘門開啟困難，3個消防栓出現(xiàn)位移現(xiàn)象，墻面抹灰出現(xiàn)開裂和脫落。結(jié)構(gòu)主體部分僅個別梁發(fā)現(xiàn)細微裂縫，主體構(gòu)件柱、板沒有發(fā)現(xiàn)縫隙。

2 建筑物開裂原因分析

2.1 場地工程地質(zhì)條件

場區(qū)行政區(qū)劃轄屬寧夏靈武市寧東鎮(zhèn)，地貌單元隸屬靈鹽臺地緩坡丘陵區(qū)。根據(jù)收集的該場地巖土工程勘察報告和地基基礎(chǔ)設(shè)計資料，場地地層自上而下依次為：①層第四系全新統(tǒng)人工填土（厚0.5～4.1m，均勻性差。干—稍濕，松散—稍密。該土層在開挖深度之列，基礎(chǔ)施工已清除）；②層晚更新統(tǒng)黃土狀粉土（厚2.00～6.50m，干—稍濕，多呈中密狀態(tài)，具濕陷性。該土層為主要持力層，基礎(chǔ)施工3∶7灰土墊層落于其上）；其下伏基巖為③層古近系砂質(zhì)泥巖。在鉆探深度范圍內(nèi)未見地下水。根據(jù)室內(nèi)浸水（飽和）壓縮試驗成果，場地總濕陷量Δs=56～204mm，自重濕陷量Δzs=5～7mm，屬Ⅰ級（輕微）非自重濕陷場地[3]。

根據(jù)建筑物開裂情況，為了進行地質(zhì)資料對比，業(yè)主委托地勘單位對兩棟宿舍樓地基進行了補充勘察。除鉆孔揭露外，沿2#、4#宿舍樓散水外挖掘人工探井6個。各探井均挖穿填土、灰土、黃土狀粉土，深入到基巖地層內(nèi)。基礎(chǔ)底面以下分布土層為：第②1層3∶7灰土墊層。屬人工換填地基部分，厚度1.0～1.2m，以粉土為主，摻入石灰拌合碾壓而成。土灰拌合不均勻，土中石灰含量不足，石灰?，F(xiàn)團塊狀，未板結(jié)硬化。呈現(xiàn)高—低壓縮性，土質(zhì)很不均勻；第②層黃土狀粉土。分布于3∶7灰土之下，殘存厚度1.5～3.5m。土工試驗結(jié)果表明，該層黃土狀粉土含水量較大，基本呈很濕—飽和狀態(tài)，在3#和6#探井約4.0～4.5m深度見地下水（見表1）。

表1 沉降變形前后主要土層物理力學(xué)參數(shù)對比

2.2 地基濕陷性變形對建筑物的影響分析

前已述及，場地為Ⅰ級（輕微）非自重濕陷場地，開裂建筑物3∶7灰土墊層之下仍分布有1.5～3.5m厚黃土狀粉土。

據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，2#宿舍樓墻體開裂產(chǎn)生裂縫的時間多集中在2016年1月，期間暖氣管爆裂，水沿管溝下滲到地基內(nèi)，同時室內(nèi)室外散水下沉裂，融雪沿縫下滲，最終表現(xiàn)為基礎(chǔ)下沉，墻體開裂范圍擴大，裂縫加大，門窗變形。4#宿舍樓墻體開裂產(chǎn)生裂縫的時間集中在2017年2月，亦因暖氣管爆裂，暖氣水下滲引起地基沉降，期間采用粘貼石膏餅方式進行簡易裂縫觀測，截止2017年9月，開裂情況明顯變緩，趨向穩(wěn)定。

現(xiàn)場鉆探及人工探井揭露：第②1層人工3∶7灰土換填墊層，土灰拌合不均勻，土中石灰含量不足，石灰常現(xiàn)團塊狀，歷經(jīng)幾年潮解作用未形成板結(jié)層，未取到良好加固防滲效果。土工試驗結(jié)果表明:人工灰土墊層的干密度γ=1.42～1.45g/cm3，壓實度不夠[4]，存在濕陷性，其中，3#探井（樓體的中間伸縮縫處）濕陷系數(shù)δs=0.029，壓縮模量4.7～29.6MPa，呈現(xiàn)高—低壓縮性，土質(zhì)很不均勻；第②層黃土狀粉土含水量由原來的6.8%，提高至22%，呈很濕—飽和狀態(tài)，并在3#和6#探井約4.0～4.5m深度處見地下水，受水的浸滲影響，該土層濕陷性退化并消除，壓縮模量5.7～25.7MPa，呈中—低壓縮性。

由此分析可知，2#、4#宿舍樓開裂主要原因為地基持力層3∶7灰土施工效果較差，未能板結(jié)形成防滲層等，其下部未處理黃土狀粉土涉水敏感，特別是采暖期管道爆裂大量跑水入滲地基；其次是建筑物周邊融雪及綠化水無法及時外排，長期下滲浸泡等多種因素導(dǎo)致下部黃土強度顯著降低，在附加壓力或附加壓力與上覆土的自重壓力下引起的濕陷變形引發(fā)了基礎(chǔ)不均勻沉降，造成了建筑物墻體、樓板裂縫。該地基受水體浸滲后第②層黃土狀粉土含水量w=15.5%～28.6%，濕陷性變形基本完結(jié)，呈現(xiàn)中—低壓縮性；第②1層3∶7灰土墊層局部殘存濕陷性，由于土的厚度不大、濕陷系數(shù)較小，其濕陷變形量甚微，地基已趨向穩(wěn)定。2#、4#宿舍樓裂縫發(fā)生后，為更好地了解裂縫發(fā)展變化和建筑物沉降變形，對其進行了裂縫和地基沉降觀測。監(jiān)測表明，截止2017年9月2#、4#宿舍樓沉降已趨于穩(wěn)定，建筑物墻體裂縫已不再發(fā)展。

3 加固措施建議

本文通過對建筑物開裂現(xiàn)場調(diào)查，并結(jié)合場地工程地質(zhì)鉆探及室內(nèi)土工試驗數(shù)據(jù)綜合分析評價認(rèn)為，場地內(nèi)建筑物開裂的原因主要有以下2條：

（1）3∶7灰土墊層施工質(zhì)量較差，石灰含量不足，壓實度不夠，未能起到板結(jié)硬化和減小滲透性的作用；

（2）3∶7灰土墊層下部未處理黃土受采暖期管道爆裂跑水及建筑物周邊融雪、綠化水無法及時外排影響產(chǎn)生較大的濕陷變形。

針對以上原因，提出如下加固措施和建議：

（1）鑒于2#、4#宿舍樓的現(xiàn)狀情況，可將建筑物地溝內(nèi)的采暖干管全部更換，防止管道滲漏。

（2）宿舍樓周邊綠化用水極易入滲進入建筑物地基，建議將綠化樹木移除，重新規(guī)劃布置，確保建筑物周邊雨水外排暢通。

（3）對建筑物外圍雨水管中存留的雨水進行有效的疏導(dǎo)，可采取磚砌明溝或暗埋軟管進行雨水疏導(dǎo)，對散水與墻體間裂縫用混凝土進行修補，避免雨水管雨水再次滲漏到地溝內(nèi)，對散水裂縫進行修補。

（4）現(xiàn)場調(diào)查和結(jié)構(gòu)承載力驗算表明，建筑物主體結(jié)構(gòu)梁柱完好，不影響正常使用功能。沉降觀測表明地基變形已趨于穩(wěn)定，墻體裂縫已不在發(fā)展，可以對建筑物墻面進行加固、變形門窗等進行更換維修。