鄱陽縣昌洲鄉(xiāng)農村自建房抗洪性能調查與分析

蔡 飛，李大浪，官 偉

（中國瑞林工程技術股份有限公司，江西南昌 330038）

昌洲鄉(xiāng)位于江西省鄱陽縣東南部，是昌江中下游的一個江心洲，整個鄉(xiāng)的防洪屏障是約10 m 高的環(huán)洲土體壩。由于昌洲鄉(xiāng)地勢較低，人們在生產和生活過程中長期不斷地挖取壩內土壤，使得壩內80%的地面低于昌江水平面。2020 年6 月，當?shù)爻霈F(xiàn)了長時間暴雨，導致昌江出現(xiàn)超1998 年的特大洪水高水位。在高水位和大雨的共同作用下，7 月9 日，土體壩東南段壩體垮塌約百米，洪水沖入洲內，大部分地區(qū)被淹，受淹最深處已至二樓。盡管人員得到及時轉移，缺口也及時被堵上，但是由于受淹面積大，壩內地勢低，只能靠大功率水泵排洪。直至9 月18 日，壩內仍有部分積水，道路無法完全暢通，全鄉(xiāng)大部分房屋經(jīng)歷了近50 天的洪水浸泡。

隨著全球氣候變化，極端天氣出現(xiàn)的頻率增加，洪災對人民群眾生產、生活的影響越來越大。尤其是對于農村居民而言，洪災對農村自建房的破壞更為嚴重。這是由于農房從規(guī)劃選址到設計施工，憑借的是當?shù)剞r村工匠師傅的經(jīng)驗，缺乏規(guī)范管理，因此抗洪性能遠遠低于城市建筑。本文擬通過對洪水過后鄱陽縣昌洲鄉(xiāng)農村自建房進行調研，找出農村自建房建設中存在的問題，為新農村建設提供技術支持。

1 江西農村自建房主要結構型式

受自然環(huán)境制約，昌洲鄉(xiāng)自然資源有限，地少人多，為避免房屋受淹和充分利用有限的宅基地，當?shù)剞r村自建房都是沿圩堤而建，房屋的密度較大。同時，隨著經(jīng)濟條件的不斷提高，農村自建房的建材和結構型式也在不斷更新，房屋的層數(shù)越來越高。

江西農村自建房主要結構類型有砌體圍護—木結構、木屋頂—砌體結構、多層砌體結構、底框砌體結構和多層鋼筋混凝土框架結構。

1.1 砌體圍護—木結構

砌體圍護—木結構房屋基本為20 世紀的老房屋，每個村僅剩兩三棟。砌體僅作為外圍護結構，內部分隔采用木板墻，水平和豎向受力構件均為木結構，采用木柱、木梁和木檁條，屋面為青瓦。經(jīng)過當?shù)毓そ抽L期的經(jīng)驗積累，為防潮和防洪，木柱底部、門洞口、房屋轉角處和墻底約50 cm 均采用條石，上部墻體采用半磚厚空斗墻。砌體圍護—木結構房屋如圖1 所示。

圖1 砌體圍護—木結構房屋

1.2 木屋頂—砌體結構房屋

木屋頂—砌體結構房屋以砌體墻體為豎向承重構件，木結構（木梁和木檁條）為主要屋面的豎向和水平受力構件，簡單擱置在縱橫墻上，屋面為青瓦、樹脂瓦或壓型鋼板。該結構型式較少用于房屋主體結構，多數(shù)用于主體房屋旁的輔助用房，如廚房、衛(wèi)生間和儲存間等。木屋頂—砌體結構房屋型式如圖2 所示。

圖2 木屋頂—砌體結構房屋

1.3 多層砌體結構房屋

多層砌體結構房屋以磚墻為豎向承重構件，鋼筋混凝土樓面和屋面為水平受力構件。為節(jié)約成本，一般二層以上墻體多采用一磚厚空斗墻。此結構型式是目前當?shù)剞r房主要的結構型式。多層砌體結構房屋如圖3 所示。

圖3 多層砌體結構房屋

1.4 底框砌體結構

底框砌體結構房屋主要是由于用地受限，只有將房屋建在水塘或者河道邊。底層采用鋼筋混凝土框架，上部為砌體結構。底框砌體結構房屋如圖4 所示。

圖4 底框砌體結構房屋

2.5 多層鋼筋混凝土框架結構

多層鋼筋混凝土框架結構房屋水平受力構件是鋼筋混凝土板和梁，豎向受力構件是鋼筋混凝土柱，墻體只是起分隔和圍護作用。多層鋼筋混凝土框架結構房屋型式如圖5 所示。

圖5 多層框架結構房屋

2 洪災后房屋的破壞特征分析

雖然，2020 年洪災的水位超出了1998 年的洪災水位，但是得益于防洪監(jiān)測水平和房屋建設水平的提高，洪災導致的房屋損毀情況遠小于以前的破壞。洪水對于農房的直接和間接作用主要有：1）洪水的浪涌力。洪水的浪涌力是以水平方向垂直作用在建筑物外表面上的力，通常與浪高的平方成正比。圩堤坍塌前，堤內外的水位高差已有5～6 m；圩堤倒塌時，洪水一瀉而下，此時的浪涌力遠大于靜水壓力，可將坍塌段河堤上部的混凝土路面沖出30 m 開外。此作用力主要是對受洪水直擊的房屋影響比較大。2）洪水的浮力。洪水的浮力指建筑浸沒在水中所受的上托力。洪水進入圩堤后，圩堤內水位逐漸上升，對淹沒在水面下的房屋各部分都有浮力，尤其是水平構件，如房屋的地板、樓板甚至是單層房屋的屋面。3）洪水的拖曳力。洪水的拖曳力指水流繞過建筑物后或者是進入房屋內產生的推向洪水來向的力。4）洪水中夾帶物的撞擊力。洪水出現(xiàn)時會帶著樹木、船體等各種漂浮物一起流動，甚至會裹挾著石塊或混凝土塊等夾帶物。當房屋處在洪水流經(jīng)的路線上時，水中物體就會對房屋產生撞擊力。5）洪水對房屋地基中土的滲透作用。當原地基土的密實度不夠，或者持力層選擇不對時，洪水的浸泡會導致空隙水壓力增加，使土體內有效應力減小，強度降低，引起土體自重應力增加，抗力減少[1]，導致未壓縮的地面開裂，房屋內部墻體下陷開裂或者房屋傾斜。在這些作用下，對農村自建房產生的破壞情況主要有以下類型。

2.1 門窗破壞

門窗破壞的情況有：1）洪水到來時，在洪水位以下的門窗，主要是底層門窗受洪水的浪涌力和浮力作用，被整體沖落或者門頁被沖破，如圖6 所示。2）在長期浸泡下，木制門和有夾層的鋼制門被泡散、泡爛，如圖7 所示。

圖6 門窗被沖毀和脫落

圖7 門被浸泡破壞

破壞成因分析：1）門窗制作時未考慮抵抗洪水的浮力和浪涌力，導致門窗自身強度以及門窗與墻體連接件的強度不足，所以在此次將近5 m 深洪水的浪涌力作用下，門窗基本都被毀壞。建議行洪區(qū)或蓄洪區(qū)的房屋中位于洪水水位線以下的門窗，采用能經(jīng)受洪水浸泡和洪水浪涌力的專用門窗，加強門窗與墻體的連接，采用更多的連接螺栓和埋在墻里的固定件。2）門自身的耐水性和密閉性不足。對于洪水水位線以下的大門和室內門避免選木門或者內包吸水材料的防盜門。盡量選擇不易生銹和不吸水的不銹鋼或鋁合金門。

2.2 地面破壞

地面破壞的主要情況有：1）地基下沉導致的地面下沉開裂，出現(xiàn)無規(guī)則裂縫；2）在水浮力作用下，地面反拱開裂，如圖8 所示。

圖8 地面破壞

破壞成因分析：1）當?shù)孛嬉韵碌牡鼗靥蠲軐嵍炔粔蚧蛘呋靥畈牧线x擇不對時，由于洪水浸泡，地板底下的土體從非飽和狀態(tài)進入飽和狀態(tài)，土體的自重應力增大帶來的沉降增大，導致地基與部分地面地板脫離，出現(xiàn)懸空。地面地板從均勻受力和僅直接將力傳遞給地基狀態(tài)，變成樓板的受力狀態(tài)；而一般底層地板的厚度薄且不配筋，素混凝土抗彎能力弱，極易開裂，從而出現(xiàn)大面積裂縫。建議加強對回填土的夯實或者直接按照架空樓層設計施工。實地觀察到采用此方法的農房地面基本未出現(xiàn)破損。2）房屋基礎下有泉眼。房屋選址時，未注意到泉眼的存在，當洪水到來的時候，泡泉水量增大，基礎底部的水不能及時排出，導致底層地面的受力狀況如同水池底板，此時若地板無配筋或者配筋不足，很容易使其在水浮力的作用下被拱裂。防裂處理方法：（1）采用堵的方法，用混凝土封堵泡泉，避免板底承受水壓力，但是要注意觀察泡泉是否會從其他位置冒出；（2）采用疏導的方法，埋設一定的水管，引導泡泉及時排走，不在房屋底部匯聚，分散掉水的壓力，但要注意流水是否會帶走部分地基土而出現(xiàn)孔洞，反而導致沉降加大。

2.3 地基不均勻沉降

地基不均勻沉降的情況有：1）房屋在建設時，未將基礎放置在同一地基上，在附加應力的作用下，軟硬不一的地基沉降量不同，最終導致房屋傾斜，地面出現(xiàn)大量裂縫，墻面開裂。2）由于新舊房屋間距太小，新建房屋將基礎埋置在老房屋基礎之上，導致老房屋一側基礎受荷增大，地基沉降量加大，老房屋傾斜倒向新建房屋而發(fā)生碰撞，兩棟房屋的墻體都出現(xiàn)裂縫。3）未做內墻基礎，并未與四周墻體拉接，或者內墻基礎淺于四周墻基礎。當室內墻體沉降大于四周墻體時，內墻就被拉裂，與上部和四周墻體脫開。地基不均勻沉降情況如圖9 所示。

圖9 地基不均勻沉降

破壞成因分析：1）農村建房用地受限，為充分利用審批到的土地，房屋的基礎一部分落在實地上，一部分落在水塘或者河道中；并且由于房屋建造者對地基沉降認識不夠，基礎埋置深度只參照了常規(guī)基礎深度，未能落在可靠的地基上，最終出現(xiàn)地基沉降不一致、房屋大角度傾斜的現(xiàn)象。2）農村建設中未對整體建設進行規(guī)劃，房與房之間未留出足夠的間距，容易出現(xiàn)新建房屋基礎壓在老房基礎上。隨著房屋樓層的增加，帶來的上部荷載導致基礎沉降不均勻，房屋出現(xiàn)傾斜。3）農房在建設時，不重視內墻的構造做法，忽視為內墻設置基礎，甚至直接將內墻砌在地面上，導致局部荷載較大，地基不牢靠，而帶來較大的沉降。

建議方法：在房屋建設時，充分弄清楚地基條件，根據(jù)新建房屋的高度和類型，選擇合適的基礎型式，從而保證房屋的沉降量、沉降差都不會超出規(guī)范要求，而影響到上部結構的安全。

2.4 墻體破壞

砌體墻是當下農房采用最為廣泛的型式，洪災下其破壞情況也最為復雜，主要有：1）在墻體的轉角或者門洞位置豎向有貫通縫；2）受到洪水的沖擊，整片墻被推倒；3）洪水夾帶漂浮物體撞擊墻體，導致墻體開裂或者破洞。墻體破壞情況見圖10。

圖10 砌體墻破壞

破壞成因分析：1）墻體未采取必要的構造措施，如設置構造柱、圈梁或者是拉接鋼筋，由于墻體之間未設置有效拉結或者拉結數(shù)量不足，導致房屋四周的縱橫墻不能相互支撐，形成不了有效的受力整體，成為孤立的受力構件，抵抗外力和地基沉降能力弱；2）墻體自身強度不足，當?shù)亓晳T采用半磚厚的空斗墻，尤其是單層房屋，墻體的高厚比遠大于《砌體結構設計規(guī)范》[2]的允許值，在洪水的水平浪涌力作用下極易失穩(wěn)破壞；3）墻體局部抗撞能力不夠，特別是空斗墻，由于內部是空心的，在局部撞擊力作用下，很容易開裂。

建議方法：1）按照規(guī)范和圖集要求，合理布置構造柱和圈梁，尤其是在房屋的轉角處和屋頂處，保證墻體能成為共同受力的整體；2）在洪水位以下的墻體，盡可能采用實心墻體，而且采用水泥砂漿進行砌筑。

2.5 木屋架破壞

木屋架破壞情況主要表現(xiàn)為當洪水水位超過單層房屋高度時，洪水的浮力將整個木屋架托起，帶著整個屋架移動，導致屋架與墻體連接處破壞，屋面瓦脫落，墻體倒塌。此部分破壞較為嚴重，如圖11 所示。

圖11 木屋架破壞

破壞成因分析：農村普遍認為木結構搭制的屋面隔熱性能好，且施工簡單，成本低，所以主要將此結構型式用于輔助用房。由于屋面瓦自重較輕，小于洪水產生的浮力，而且墻體頂部未設置圈梁與木梁無可靠拉接，整個屋面會被洪水托起漂動。待洪水退去后，木屋架就無法回到原位置。

建議方法：選擇合適的屋面瓦，盡量利用其自重抵消可能的洪水浮力。木結構支座處設置圈梁，與墻體進行可靠連接。

3 結論

隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，農村生活水平有了很大提高，建房的用材用料和施工水平與城鎮(zhèn)之間的差距已逐漸減小。通過此次對洪災后的房屋調查和分析，在日后的農房建設中，需要注意如下問題：1） 農村自建房在重視房屋上部結構的美觀和安全的同時，應提高對地下基礎和地基條件的重視。目前我國正進行新農村建設，可以村或者鄉(xiāng)鎮(zhèn)為單位，進行規(guī)劃建房區(qū)域內的地質勘察，確保農村自建房能在合理的場址和地基持力層上進行建設，確保農村自建房的長期安全。2）重視房屋結構的構造措施。可由當?shù)亟ㄔO管理部門推薦因地制宜的圖集或者標準圖，引導農民把建房的資金用在有用的地方。