粗粒料填筑地基安置房墻體裂縫成因分析

錢財富 張今陽

（安徽省·水利部淮河水利委員會水利科學研究院 蚌埠 233000）

某房屋自建成后，墻體出現(xiàn)不同程度的裂縫，住戶對安置房安全產(chǎn)生一定擔憂。根據(jù)裂縫開展特性，初步判定與基礎變形有關。為準確找出墻體裂縫產(chǎn)生的原因，為工程下階段處理提供依據(jù)，開展相關檢測與分析工作。

1 工程概況

1.1 場地情況

某場地原為山坡緩地及沖溝地貌，地表高程為57.0～74.0m，高差較大，場地地形地貌為復雜場地。場地未發(fā)現(xiàn)崩塌、泥石流、滑坡等地質(zhì)災害現(xiàn)象，場地穩(wěn)定性條件較好。

1.2 地基設計情況

根據(jù)規(guī)劃該場地挖高填低整平強夯處理，回填土深度不一，回填土最厚達到7.0m。整平后場地北部高程約65.7m，南部高程約63.7m，呈北高南低趨勢，部分為巖石裸露形式的巖土組合地基，場地總面積4.3 萬m2。

設計為粗粒料強夯回填，回填最厚達到約7.0m。主要強夯施工參數(shù)：回填土區(qū)夯擊遍數(shù)一遍即填土區(qū)頂面起夯，夯點間距3.5m×3.5m。施工中單擊夯擊能1000～1500kN·m，單點擊數(shù)不少于5 擊，強夯停錘標準為沉降量小于5cm。夯錘質(zhì)量為1500kN，直徑2.5m。強夯回填土施工中小于4.0m 單擊夯擊能為1000～1200kN·m，大于4.0m 采用單擊夯擊能為1200～1500kN·m。設計強夯地基修正后的承載力特征值fak≥120kPa。

1.3 裂縫開展時間

場地整平后，用于農(nóng)民安置區(qū)，建二層住宅。房屋主體結構完工或建成后，部分安置戶發(fā)現(xiàn)墻體出現(xiàn)不同程度的裂縫。

2 裂縫調(diào)查

2.1 裂縫調(diào)查內(nèi)容

裂縫調(diào)查內(nèi)容主要包括裂縫走向、長度和寬度及其他外露缺陷、損傷、變形等。

2.2 裂縫開展情況

現(xiàn)場挑選了幾戶代表性裂縫進行了檢測，具體如下：

120 號戶：內(nèi)縱墻1-2/D 有從軸①～②的斜向裂縫，裂縫寬度f=0.3～0.5mm，靠軸①有1 條短的斜裂縫。一層墻體1-4/C 內(nèi)墻面門洞和兩窗洞的上部有近似水平裂縫，f=0.10～0.70mm，墻體的兩側面有對應開展，長約700mm；軸3-4/C 窗洞口下角點處有2 條斜裂縫，f=0.35～0.50mm，軸1-2/C 外墻面窗洞口下角點處有斜裂縫及近似呈豎向的鋸齒縫，f=0.15～0.70mm。一層墻體1-3/E 窗洞下角有稍微傾斜裂縫，兩側面對應開展，f=0.20～0.60mm，長度約720mm。二層墻體軸1-2/C 窗洞上角有水平裂縫，下角有斜向裂縫，兩側面對應開展，f=0.10～0.20mm。

107 號戶：一層墻體3-4/B 窗洞角處有水平裂縫，裂縫寬度f=0.10mm、斜裂縫，裂縫寬度f=0.05～0.10mm，兩側面對應開展。經(jīng)局部剝開檢查，砌體的灰縫面有微裂縫。一層墻體軸1-4/G 門窗洞邊有水平和斜裂縫0.05～0.10mm，經(jīng)局部剝開檢查為外粉刷層裂縫，門窗上有水平縫0.05mm。二層墻體軸1-4/G 窗洞的下角有斜裂縫0.05mm，另有1 條短的豎縫0.05mm。

76 號戶：一層墻體3-4/B 窗洞下有1 條近似呈豎直向裂縫，縫上端稍寬，下端細，局部剝開檢查，有一塊磚面上有裂縫f=0.05～0.10mm，上下磚塊和砌縫均未見裂縫。

109 號戶：一層墻體3-4/B 窗洞下角有斜向裂縫f=0.05～0.10mm，局部剝開灰縫面有微裂縫f=0.05mm，兩側面有對應縫開展，窗洞下邊緣有2 條豎縫f=0.05mm。一層墻體1-4/E 窗洞邊有多條豎向裂縫、水平縫和斜裂縫，多數(shù)f=0.05mm，局部剝開檢查為外粉刷層裂縫。二層墻體1-4/E 窗洞下邊角有斜裂縫和豎向裂縫f=0.05～0.15mm，局部剝開檢查為外粉刷層裂縫。

122 號戶：墻體（1～2 層）1/C-E 窗洞角有水平縫和斜縫f=0.05mm，局部剝開為表面粉刷層裂縫，墻面有不規(guī)則形裂縫f=0.05mm。墻體（1～2 層）1-4/E 窗洞下邊角有多條裂縫和斜向縫f=0.05～0.10mm，局部剝開為表面粉刷層裂縫。

123 號戶：一層墻體3-4/C 窗洞下角有斜裂縫，兩側面對應開展f=0.05～0.10mm。一層墻體1-2/C 窗洞底邊有2 條豎向裂縫f=0.05mm，局部剝開檢查，磚和砂漿交界面有微裂縫f=0.03mm。

153 號戶：（1）一層墻體1-2/E 窗洞上下角各有1 條斜裂縫f=0.05mm，局部剝開檢查為表面粉刷層裂縫。二層墻體1/C-E 墻面有水平豎向和斜向裂縫f=0.05mm，局部剝開檢查為表面粉刷層裂縫。

3 基礎檢測與分析

3.1 地基檢測結果

主要結果見表1～表4。

表1 壓實系數(shù)檢測結果表

3.2 地基檢測結果分析

（1）該場地回填土地基經(jīng)強夯處理后，通過試坑干密度測試，其壓實系數(shù)滿足規(guī)范要求；從重型圓錐動力觸探測試結果可知，其地基碎石土基本處于稍密狀態(tài)，并且地層中4.0m 以上深度的N63.5 擊數(shù)大于5 擊。在地層深度4.0m 以下局部擊數(shù)小于5擊，仍存在松散層。

（2）一般情況下新近回填土均存在填土地基的不均勻、濕陷性和多變性。此次通過各種方法檢測結果得到：回填土料顆粒大小不均勻性，部分含有大塊石；強夯施工存在著壓實不均勻性；回填土填筑深度大小存在不均勻性。另地基中存在巖石埋深不一，且部分巖石裸露；部分回填土深度達到7.0m左右；回填土存在不同的附加濕陷量等。

表2 顆粒大小試驗結果表

（3）通過現(xiàn)場淺層平板載荷試驗，在240kPa 作用下浸水后附加沉降量在0.29～2.65mm 之間，經(jīng)計算雖然ΔFs240kPa/b ＜0.023 濕陷土判定要求，但其附加濕陷量占總沉降量3.7%～23.4%之間，因而，該回填土地基存在浸水后產(chǎn)生附加沉降量不均勻。

（4）經(jīng)現(xiàn)場淺層平板靜荷試驗，并結合重型動力觸探試驗，該場地屬低壓縮性土，地基承載力標準值大于120kPa，滿足現(xiàn)有建筑物承載力要求。

4 裂縫成因分析

120 號戶：一層內(nèi)縱、橫墻1-2/D 斜裂縫，軸②側高，軸①側低，這是地基土不均勻沉降變形引起的墻體開裂。一層北縱墻1-3/E 窗角斜裂縫是不均勻類裂縫，窗洞角水平裂縫是剪切類裂縫，磚墻砌體與窗過梁間有相對位移而引發(fā)的砌體水平裂縫。一層墻體1-2/C 窗角斜裂縫是不均勻沉降類裂縫，在窗角處因應力集中而窗角點處縫較寬。該窗角還有鋸齒狀裂縫，這與砌筑質(zhì)量有一定關系。二層墻體1-2/C 窗角斜裂縫與不均勻沉降有一定的關系。另外在墻體砌筑方面也存在一定問題，窗洞上角水平裂縫是剪切類裂縫。

107 號戶：窗洞邊水平裂縫是剪切類裂縫，局部剝開檢查這類裂縫多為外粉刷層裂縫，這是因為兩層粉刷間的收縮變形外層受里層粉刷層約束而引發(fā)的表層開裂。窗洞下的水平裂縫是粉刷層間相互約束而產(chǎn)生表層裂縫。窗洞角的斜裂縫是墻體因溫縮和沉降變形而引發(fā)的墻體開裂，局部剝開檢查為粉刷表層裂縫。

76 號戶：一層墻體3-4/B 窗臺中間的一豎直裂縫特征是上端縫寬，下端縫細，這種裂縫是由于地基土變形，地基反壓力以及窗間墻對窗臺的作用，使窗臺墻向上彎曲，在墻體中間附近出現(xiàn)彎曲拉應力，而引發(fā)窗臺墻的豎向裂縫。

表3 重型圓錐動力觸探試驗結果表

表4 淺層平板載荷試驗主要試驗指標表

109 號戶：一層窗臺墻3-4/B 窗臺的豎直裂縫是由于地基變形，地基反壓力及窗間墻對窗臺的作用而引發(fā)窗臺墻的豎向裂縫。窗角點處的斜裂縫是窗間墻給窗臺墻的壓力作用，在窗角處產(chǎn)生剪切應力，在角點處有較大的應力集中，而引發(fā)窗洞下角點的開裂（斜向居多）。一層窗洞1-4/E 的裂縫，角點處斜裂縫和豎直向裂縫產(chǎn)生的原因，窗角點處的斜裂縫是窗間墻給窗臺墻的壓力作用，在窗角處產(chǎn)生剪切應力，在角點處有較大的應力集中。二層1-4/E窗洞裂縫為粉刷層層面間約束變形裂縫，經(jīng)局部剝開檢查，為粉刷層表面裂縫。

122 號戶：墻體1/C-E 表面分布不規(guī)則的裂縫，局部剝開為粉刷層表面裂縫，這類裂縫是墻面外粉刷層干縮裂縫，因兩粉刷層面間（或粉刷層與磚墻面間）的變形相互約束而引發(fā)的粉刷層開裂。1-4/E墻體裂縫是表面粉刷層裂縫，裂縫產(chǎn)生的原因同墻體1/C-E 表面分布不規(guī)則的裂縫。窗角上的斜裂縫是應力集中而引發(fā)的，這與地基土的不均勻沉降變形有關系。

123 號戶：一層墻體3-4/C 窗角斜裂縫是由窗間墻的壓力作用，在窗角產(chǎn)生較大的剪應力集中而引發(fā)的裂縫。一層墻體1-2/C 豎直裂縫是地基反力和窗臺墻的壓力作用而引發(fā)的窗臺墻裂縫，磚塊和砌筑灰縫砂漿表面有裂縫f=0.03mm，縫較細，對墻體整體性沒有影響。

153 號戶：一層墻體窗角斜裂縫是窗間墻壓力作用在角點的剪應力集中而引發(fā)的斜裂縫。墻面縫較細且是表面粉刷層裂縫，對磚砌體的整體性沒有影響。二層墻體1/C-E 的不規(guī)則裂縫，局部剝開檢查為粉刷層表面裂縫是外粉刷層面干縮性裂縫且縫較細，對磚砌體的整體性沒有影響。

綜上所述，該工程房屋部房屋裂縫主要原因為：（1）由于填土中有較大塊石存在，地下埋設及基礎開挖過程中對地基產(chǎn)生擾動。（2）降雨引起的地表水浸入，使地基產(chǎn)生附加沉降。（3）建筑物結構設計及施工中與地基適應性不協(xié)調(diào)。（4）強夯施工的地基壓實不均勻，強夯法處理回填土地基會由于原回填土不均勻而產(chǎn)生一定的不均勻性。目前房屋因不均勻沉降所發(fā)生裂縫，大部分由地基上部土層不均勻沉降產(chǎn)生的，如果不采取相應措施，隨著時間延長，裂縫數(shù)量及寬度均要增加。

5 結語

粗粒料地基具有成分較復雜、均勻性差、濕陷性、厚度變化大等不良地質(zhì)現(xiàn)象。為了將粗粒料填土地基與房屋結構相適應，應綜合考慮以下方面因素：

（1）選用適宜的結構形式，使上部荷載盡量均衡。加強結構的整體剛度，對門、窗等開孔較大部位要加強措施，以抵抗沉降差的影響。

（2）增強基礎的剛度，使其適應地基變形。對于巖土組合地基，減少壓縮層厚度方法，減少沉降差。

（3）對于雨水、地表水、生活廢水，如果浸入新近回填土地基中，易產(chǎn)生附加沉降，尤其是壓實性較差的回填土對地基危害性更大，并且持續(xù)時間較長。針對這種情況，應在粗粒土地基表面以上回填0.5m 厚的粘性土層，達到阻隔水入浸粗粒土地基為目的。同時必須增加散水坡長度，增加排水溝，盡快排除地表水。

（4）強風化巖石不能長期暴露在空氣中，應及時進行隔離處理，減少風化破碎