某老舊小區(qū)房屋安全抗震檢測(cè)鑒定及墻體裂縫原因分析

宋娟SONG Juan；程阿青CHENG A-qing；羅國(guó)波LUO Guo-bo；張訓(xùn)ZHANG Xun

（①貴陽市工程設(shè)計(jì)質(zhì)量監(jiān)督站，貴陽 550006；②貴州中建建筑科研設(shè)計(jì)院有限公司，貴陽 550006）

0 引言

老舊小區(qū)建筑以磚混結(jié)構(gòu)為主，磚混結(jié)構(gòu)因造價(jià)低、取材方便、施工簡(jiǎn)單而被普遍使用，墻體出現(xiàn)裂縫也較為常見，一般分為受力裂縫和非受力裂縫。引起裂縫的原因也較多，地基基礎(chǔ)不均勻沉降、溫縮裂縫、材料本身質(zhì)量問題、施工砌筑質(zhì)量等。磚混結(jié)構(gòu)相較于框架結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)而言，整體性、抗震性差，墻體裂縫的產(chǎn)生，不僅影響磚混結(jié)構(gòu)的整體性和抗震性能，耐久性也會(huì)受到一定影響。據(jù)統(tǒng)計(jì)，地基基礎(chǔ)不均勻沉降導(dǎo)致的裂縫在磚混結(jié)構(gòu)中比例很高[1-7]，因此針對(duì)裂縫產(chǎn)生的原因，具體分析問題、解決問題顯得尤為重要。

1 工程概況

貴州貴陽市某老舊小區(qū)房屋分為Ⅰ區(qū)域和Ⅱ區(qū)域，均為磚混結(jié)構(gòu)。Ⅰ區(qū)域一層至三層磚混結(jié)構(gòu)修建于1987 年，第四層修建于上世紀(jì)90年代，2012 年增加鋼結(jié)構(gòu)屋架層；Ⅱ區(qū)域一層至二層磚混結(jié)構(gòu)修建于1987 年，第三層修建于上世紀(jì)90 年代，地基基礎(chǔ)為漿砌毛石基礎(chǔ)，相關(guān)建筑資料缺失。該建筑修建于山體之上，經(jīng)過多次擴(kuò)建和加層，后期進(jìn)行過加固改造。

2 檢測(cè)結(jié)果

該建筑物建成后作為辦公樓使用，經(jīng)過多次擴(kuò)建、加層，且進(jìn)行過加固。經(jīng)檢查，樓面板上無異常堆載，屋頂局部有覆土存在。目前周邊沒有振動(dòng)源，但上部主體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)墻體裂縫，因此對(duì)該建筑開展以下相關(guān)項(xiàng)目的檢測(cè)工作：

2.1 上部主體結(jié)構(gòu)檢測(cè)結(jié)果

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，該建筑平面形狀極不規(guī)則，具體詳見圖1 建筑平面布置示意圖。建筑垂直度最大值小于《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》第7.3.10 條對(duì)Cu 級(jí)垂直度限值的規(guī)定，滿足規(guī)范要求。

圖1 建筑平面布置示意圖

對(duì)建筑材料強(qiáng)度、構(gòu)件截面尺寸、混凝土構(gòu)件鋼筋隱蔽情況數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并經(jīng)結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件YJK 進(jìn)行計(jì)算，均滿足承載力和抗震性能。

建筑上部承重結(jié)構(gòu)的連接及構(gòu)造基本滿足相關(guān)規(guī)范要求。

建筑上部承重結(jié)構(gòu)及圍護(hù)結(jié)構(gòu)的裂縫或缺陷情況如下：

Ⅰ區(qū)域辦公樓磚混部分：部分墻體出現(xiàn)水平、豎向、斜向裂縫，最大斜向貫穿裂縫寬度22mm；墻體砌筑質(zhì)量差，局部灰縫不飽滿。

Ⅱ區(qū)域辦公樓磚混部分：個(gè)別構(gòu)件混凝土出現(xiàn)蜂窩孔洞、不密實(shí)現(xiàn)象，鋼筋銹蝕，澆筑質(zhì)量差；部分墻體出現(xiàn)水平、豎向、斜向裂縫，最大斜向貫穿裂縫寬度22mm；部分縱橫墻體交接處出現(xiàn)豎向通縫，最大豎向通縫寬度為10mm；部分墻體滲水；個(gè)別外墻與基礎(chǔ)連接處脫開，最大裂縫寬度15mm；墻體砌筑質(zhì)量差，局部灰縫不飽滿。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查，所抽檢1～5 號(hào)探坑上部主體結(jié)構(gòu)墻體存在因地基基礎(chǔ)不均勻沉降引起的開裂、變形或位移。

該建筑磚混部分基礎(chǔ)形式為條形基礎(chǔ)（局部為獨(dú)立柱基礎(chǔ)），基礎(chǔ)采用漿砌毛石基礎(chǔ)，砌塊間砂漿強(qiáng)度低，砌塊間空隙大，砂漿強(qiáng)度不飽滿，粘結(jié)不牢；基礎(chǔ)埋深較淺，Ⅱ區(qū)域辦公樓部分的建筑埋深最小的僅為250mm，不滿足現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范要求。

圖2 墻體裂縫圖

圖3 墻體裂縫圖

2.2 地基基礎(chǔ)檢測(cè)結(jié)果

采用開挖探坑和采用麻花鉆的方法對(duì)基礎(chǔ)尺寸、埋深、持力層現(xiàn)狀是否滿足規(guī)范要求進(jìn)行檢測(cè)，并取土進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，確定持力層地基承載力是否滿足安全使用要求。本次檢測(cè)開挖5 處探坑并取土樣，對(duì)地基基礎(chǔ)土樣進(jìn)行試驗(yàn)，力學(xué)參數(shù)如表1 所示。

表1 地基基礎(chǔ)土樣力學(xué)參數(shù)

經(jīng)檢測(cè)，1、2、3、4、5 號(hào)探坑基礎(chǔ)均為毛石條形基礎(chǔ)，埋深分別約1900mm、1400mm、250mm、900mm、400mm。經(jīng)計(jì)算地基承載力特征值均大于基礎(chǔ)底面最大壓力值，地基持力層承載力滿足要求。

1、2 號(hào)探坑經(jīng)麻花鉆鉆取土樣，鉆取深度為5.0m，基礎(chǔ)底部為紅黏土，無危害工程安全性的不良地質(zhì)現(xiàn)象存在。

3 號(hào)探坑經(jīng)麻花鉆鉆取土樣，基底紅黏土在2.8 至3.4m處出現(xiàn)土洞，3.4m 至4.1m 為紅黏土，4.1m 以下為巖石。

4 號(hào)探坑經(jīng)麻花鉆鉆取土樣，鉆取深度為為4.6m，為紅黏土，基礎(chǔ)底部無危害工程安全性的不良地質(zhì)現(xiàn)象存在。

5 號(hào)探坑經(jīng)麻花鉆鉆取土樣，鉆取深度為2.8m，為紅黏土，2.8m 以下為巖石。毛石基礎(chǔ)砌筑質(zhì)量差，松散，存在孔洞等不滿足規(guī)范要求的情況。

圖4 毛石基礎(chǔ)砌筑質(zhì)量差

圖5 麻花鉆鉆取土樣

3 墻體裂縫原因分析

根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，結(jié)合土樣室內(nèi)試驗(yàn)數(shù)據(jù)及相關(guān)資料分析，造成建筑墻體開裂原因?yàn)榛A(chǔ)沉降產(chǎn)生的沉降裂縫，主要由以下幾點(diǎn)引起基礎(chǔ)沉降：

①根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，基礎(chǔ)持力層為紅黏土，紅黏土具有孔隙比大、含水率高、體積隨含水率降低而大幅收縮的特性（脹縮性）[8]，貴州紅黏土常見自然含水率為30%~65%。根據(jù)地基基礎(chǔ)土工試驗(yàn)報(bào)告，所抽檢土樣含水率為31.3%~40%，接近常見含水率下限值。查閱該地區(qū)2015 年至2022 年份氣象資料，2022 年5 月至10 月平均溫度同比明顯增高且主要以晴天為主，部分地區(qū)出現(xiàn)植被因缺水枯萎現(xiàn)象；1 號(hào)探坑和2 號(hào)探坑周邊存在大樹，大樹蒸騰作用進(jìn)一步加劇地基基礎(chǔ)土壤水分流失。綜上所述，因2022 年5 月至10 月極端高溫天氣導(dǎo)致土壤含水率降低，引起紅黏土失水收縮，造成基礎(chǔ)發(fā)生沉降，從而引起上部主體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生沉降裂縫。

②該建筑修建于山體之上，基巖起伏變化較大，基底下紅黏土層厚度差異大，房屋地基持力層不均勻。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘察發(fā)現(xiàn)，3 號(hào)探坑（Ⅱ區(qū)域）發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)持力層在2.8m 至3.4m 處存在土洞，基礎(chǔ)埋深較淺，受環(huán)境影響很大，因此紅黏土更容易失水，造成基礎(chǔ)發(fā)生沉降，引起上部主體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生沉降裂縫。

圖6 鋼筋籠、鋼管樁加固基礎(chǔ)

圖7 鋼筋籠、鋼管樁加固基礎(chǔ)

圖8 自動(dòng)化監(jiān)測(cè)設(shè)備點(diǎn)位圖

③建筑基礎(chǔ)采用漿砌毛石基礎(chǔ)，砌塊間砂漿強(qiáng)度低，砌塊間空隙大，砂漿強(qiáng)度不飽滿，粘結(jié)不牢，整體性差，在地基持力層出現(xiàn)沉降時(shí)，容易造成基礎(chǔ)沉降，從而引起上部結(jié)構(gòu)墻體出現(xiàn)裂縫。

④該建筑周邊（Ⅰ區(qū)域）存在植物根系深入基礎(chǔ)和持力層情況，在干旱缺水的環(huán)境下，植物吸水更嚴(yán)重，從而導(dǎo)致地基土失水更為嚴(yán)重，進(jìn)而加劇了地基基礎(chǔ)沉降。

⑤建筑抗擾動(dòng)性差，抗震性能極差：該建筑平面形狀特別不規(guī)則，且未設(shè)置構(gòu)造柱及圈梁，建筑整體抗擾動(dòng)能力差，建筑上部結(jié)構(gòu)在輕微擾動(dòng)下即會(huì)產(chǎn)生明顯的響應(yīng)。

4 處理措施及結(jié)果

該建筑墻體裂縫主要為沉降裂縫，立即對(duì)地基基礎(chǔ)開挖，采用支護(hù)鋼筋籠和鋼管樁相結(jié)合的加固處理方法。鋼材采用Q345，鋼筋直徑為C12，鋼管采用熱軋無縫鋼管，鋼管直徑43mm，壁厚為3mm。主要施工工藝流程為：開挖地基基礎(chǔ)—測(cè)量放樣—鋼管制作安裝—綁扎鋼筋籠及安裝—模板支護(hù)—注漿。由于局部地基基礎(chǔ)埋深達(dá)1900mm，本次加固采用分段混凝土澆筑，預(yù)留鋼筋焊接。

對(duì)地基基礎(chǔ)加固處理后的建筑，采用徠卡MS50 全站儀結(jié)合靜力水準(zhǔn)儀對(duì)變形情況進(jìn)行自動(dòng)化觀測(cè)。根據(jù)變形監(jiān)測(cè)結(jié)果，監(jiān)測(cè)期內(nèi)建筑沉降最大點(diǎn)CJ-6，累計(jì)沉降1.36mm，平均速率為0.09mm/d；建筑最大傾斜率變化點(diǎn)為QX-1，X 方向傾斜率變化為0.02‰，Y 方向傾斜率變化為0.65‰；綜合變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，建筑變形已達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)。

5 結(jié)論

對(duì)該建筑上部承重結(jié)構(gòu)及地基基礎(chǔ)進(jìn)行檢測(cè)鑒定，綜合分析建筑墻體出現(xiàn)裂縫的原因，是地基基礎(chǔ)環(huán)境復(fù)雜和極端天氣造成貴州紅黏土失水收縮較大，建筑平面布置極不規(guī)則，上部主體結(jié)構(gòu)在輕微擾動(dòng)下即會(huì)發(fā)生明顯的響應(yīng)。同時(shí)針對(duì)問題采用鋼筋籠和鋼管樁相結(jié)合的加固方法進(jìn)行處理，對(duì)處理后的建筑進(jìn)行自動(dòng)化沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，建筑變形已達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)。