某砌體結構裂縫調查及原因分析

高海軍，王德志，黃 翔

（中國建筑科學研究院有限公司，北京 100013）

0 引 言

現階段有大量砌體結構存在裂縫現象，為防止砌體結構因產生裂縫而影響使用，查明產生裂縫的主要原因尤其重要。本文以實際工程為例，判斷裂縫產生的主要原因，并對類似工程提供參考。

1 工程概況

某建筑物為地上四層砌體結構，建筑面積約1 288m2，抗震烈度為 7 度，結構安全等級為二級，基礎形式為墻下條形基礎。建筑物尺寸為 8.94 mh 39.84 m。墻體標高 5.970 m 以下采用 MU 15 燒結頁巖實心磚，M 10 混合砂漿，標高 5.970 m 以上采用 MU 10 燒結頁巖實心磚，M7.5 混合砂漿。圈梁、構造柱、樓板均采用強度等級為 C 30 混凝土澆筑。砌體結構平面圖如圖1所示。

2 裂縫調查

圖1 砌體結構平面圖（單位：mm）

該砌體結構于 2011年3月開工，2013年11月竣工。在施工后期，該結構承重墻體出現裂縫，參建方對裂縫進行了修補工作。一段時間后墻體再次產生新的開裂，且裂縫數量及發展程度進一步增加。對裂縫位置、形態及大小進行調查，調查結果如下：

1）裂縫多分布于樓體東側，主要為斜裂縫和水平裂縫，最大裂縫寬度達 30 mm，如圖2所示；

2）裂縫所在位置的承重砌塊已開裂，并延伸至上部圈梁，圈梁的裂縫形態與墻體裂縫相似，但寬度略小于墻體裂縫。圈梁最大裂縫寬度達 1.5 mm，如圖3所示；

3）樓板存在多條南北向裂縫，樓面上部瓷磚已出現斷裂現象，如圖4所示；

4）開挖該結構條形基礎，發現基礎局部存在裂縫，裂縫延伸至外墻，如圖5所示；

5）該建筑物場地依山而建，場地內未發現排水設施，大量雨水在場地內形成散流，沿地表漫延，并滲入松散的填土中，如圖6所示。

圖2 外墻裂縫

圖3 內墻裂縫

圖4 樓板裂縫

圖5 基礎裂縫

圖6 場區內排水現狀

3 檢測及復核計算

砌體結構產生裂縫的原因主要有：地基不均勻沉降、溫度變化引起的伸縮、地震等災害作用以及砌體本身承載力不足等。該工程墻體產生了嚴重開裂的情況，尤其在建筑物的東側，后續進行了上部施工質量檢測、依據原規范體系對該工程進行復核計算、調查了原勘察資料并進行了補充勘察、調查了場地平整情況、進行了裂縫及沉降觀測等工作。主要目的為調查裂縫產生的原因，并為后續加固處理提供依據。

3.1 結構主體施工質量檢測

根據現場條件，剔鑿墻體、圈梁、構造柱構件表面抹灰層，進行材料強度檢測，為了排除檢測方法的影響，混凝土強度采用回彈法及取芯法，砌筑砂漿強度采用點荷法及回彈法，砌筑用磚強度采用現場取樣及回彈法進行檢測，檢測結果表明，材料強度符合設計圖紙要求。

采用磁感儀、盒尺、游標卡尺等儀器結合剔鑿方式對構件的鋼筋配置、截面尺寸進行檢測，對照原設計圖紙，檢測結果均滿足原設計要求。

依據結構主體施工質量檢測結果，該砌體結構主體施工質量滿足設計圖紙要求。

3.2 主體結構復核計算

依據設計圖紙（不考慮現有構件的傾斜、裂縫等外觀質量的影響），砌筑用磚、砂漿、混凝土抗壓強度、鋼筋配置、截面尺寸采用原設計參數，建立整體計算模型，采用中國建筑科學研究院有限公司編制結構分析軟件 PKPM對該樓主體結構進行承載力驗算分析。

驗算結果表明：該結構墻體受壓承載力、墻體高厚比、墻體抗震承載力均滿足原設計體系規范要求。

3.3 基礎復核計算

該砌體結構基礎為無筋擴展基礎，按照GB 50007－2011《建筑地基基礎設計規范》中 8.1.1 條，對基礎強度進行驗算。無筋擴展基礎（見圖7）高度應滿足式（1）要求：

式中：b為基礎底面寬度，m；b0為基礎頂面的墻體寬度或柱腳寬度，m；H0為基礎高度，m；tanα為基礎臺階寬高比，其允許值可按 GB 50007－2011《建筑地基基礎設計規范》中 8.1.1 條表8.1.1 選用。

圖7 無筋擴展基礎構造示意圖

按照式（1）對該建筑物的基礎寬高比進行驗算，其中基礎參數來自設計圖紙，荷載由設計單位提供的PKPM 模型中導出。驗算結果如表1所示。

表1 基礎寬高比驗算結果

驗算結果表明，基礎高寬比滿足 GB 50007－2011《建筑地基基礎設計規范》要求。

3.4 地基承載力驗算

該建筑物前后共進行兩次勘察，原詳細勘察及加固勘察，原詳勘持力層為松散卵石層，深寬修正前承載力特征值為 160 kPa。加固勘察揭露的持力層：西南角為松散卵石層、西北角為細砂層、東側為素填土層，深寬修正前承載力特征值分別為為 180、90、90 kPa。加固勘察和詳勘各土層承載力進行深寬修正，計算結果如表2所示。

現按照 GB 50007－2011《建筑地基基礎設計規范》中 5.2.1 條～5.2.4 條，對該砌體結構地基承載力進行驗算。荷載取標準組合，具體數值由設計院提供的計算書（PKPM 模型）中導出，同持力層同類型基礎中選擇基底反力較大的基礎進行驗算，驗算結果如表3所示。

驗算結果表明，素填土層作為持力層時，使用原詳細勘察數據驗算時，結果滿足規范要求，而加固勘察數據驗算時，結果不能滿足規范要求。

4 砌體結構沉降監測

對該砌體結構進行沉降監測，沉降測點位置如圖8所示，監測周期一年半，沉降監測結果如表4所示。

依據沉降監測結果可知：

1）監測點 C 27、C 28、C 31 及 C 32 處沉降偏大且沉降未達到穩定；

2）C 27、C 28、C 31 及 C 32 監測點均位于砌體結構東側，該位置持力層為填土層。

表2 地基承載力深、寬修正計算表

表3 地基礎承載力驗算結果

圖8 沉降觀測點位置及累計沉降值（單位：mm）

表4 沉降觀測數據結果

5 裂縫產生的主要原因分析

通過對砌體結構裂縫調查、檢測驗算及沉降監測，裂縫產生的主要原因分析如下：

1）主體結構施工質量檢測及驗算結果均符合設計和規范要求；

2）基礎驗算表明，該結構基礎滿足規范要求；

3）地基承載力驗算表明，該砌體結構東側持力層素填土層承載力偏小，不能滿足規范要求，使該結構地基基礎產生不均勻沉降，導致主體結構構件產生裂縫；

4）沉降監測結果表明，該砌體結構東側沉降點沉降值偏大且未達到穩定，進一步說明該結構裂縫產生的主要原因為地基基礎的不均勻沉降；

5）建筑場地未發現排水措施，由于地表雨水滲漏，加劇了地基基礎不均勻沉降，導致裂縫持續發展［1-4］。

6 處理建議

1）建議立即組織實施場區排水；

2）建議該砌體結構東側進行地基基礎加固，加固方式可采用注漿加固、擴大基礎底面積或布設鋼管樁等方法；

3）地基基礎加固完成后，進行建筑物沉降、傾斜和裂縫監測，待監測數據穩定并符合相關規范要求后，再進行上部結構加固施工，上部加固可采用混凝土夾板墻、粘鋼或增大截面等方法。

7 結 語

針對砌體結構產生裂縫的問題，對裂縫原因進行了系統分析研究，并提出了相應的處理措施。砌體結構產生裂縫原因復雜，但通過科學的分析研究，使用合理的分析方法，找出砌體結構產生裂縫的主要原因，可以降低砌體結構產生裂縫的風險。