地下室外墻在不均勻地基沉降中的裂縫成因分析及預(yù)防措施

摘要：地基沉降是導(dǎo)致地下室外墻裂縫的常見原因，其由多種因素引起，如地質(zhì)條件、設(shè)計(jì)施工缺陷、外部環(huán)境等，而不均勻的地基沉降十分容易導(dǎo)致墻體應(yīng)力的重新分布，從而出現(xiàn)墻面裂縫。基于此，分析了地基沉降對(duì)地下室外墻的應(yīng)力影響，并探討了由此引發(fā)的裂縫問題及其預(yù)防措施，通過這些綜合措施，可以有效預(yù)防地下室外墻出現(xiàn)裂縫，從而能夠有效確保結(jié)構(gòu)的安全和使用壽命。

關(guān)鍵詞：地下室外墻"地基沉降"應(yīng)力分布"裂縫預(yù)防

Cause"Analysis"and"Preventive"Measures"of"Cracks"on"Basement"Exterior"Walls"in"Uneven"Foundation"Settlements

XU"Ping

Pan-China"Group"Co.，"Ltd.，"Beijing，"100083"China

Abstract："Foundation"settlement"is"a"common"cause"of"basement"exterior"wall"cracks，"which"is"caused"by"various"factors"such"as"geological"conditions，"design"and"construction"defects，"and"external"environment."Uneven"foundation"settlement"can"easily"lead"to"the"redistribution"of"wall"stress，"resulting"in"wall"cracks."Based"on"this，"the"impact"of"foundation"settlement"on"the"stress"of"basement"exterior"walls"was"analyzed，"and"the"crack"problems"and"preventive"measures"caused"by"it"were"discussed."Through"these"comprehensive"measures，"cracks"in"basement"exterior"walls"can"be"effectively"prevented"and"controlled，"thereby"ensuring"the"safety"and"service"life"of"the"structure.

Key"Words："Basement"exterior"wall;"Foundation"settlement;"Stress"distribution;"Crack"prevention

地下室外墻作為建筑結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵部分之一，其穩(wěn)定性直接關(guān)系到整個(gè)建筑工程的安全性和耐久性。地基沉降是導(dǎo)致地下室外墻裂縫的常見原因，而不均勻沉降更易引起應(yīng)力集中，進(jìn)而導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生[1]。這些裂縫不僅影響地下室的防水性能和使用功能，還可能對(duì)結(jié)構(gòu)安全造成嚴(yán)重威脅。因此，研究地基沉降對(duì)地下室外墻應(yīng)力分布的影響，以及探索有效的裂縫預(yù)防和修復(fù)措施，對(duì)提高建筑工程質(zhì)量、延長(zhǎng)建筑使用壽命具有重要意義。

1"地基沉降對(duì)地下室外墻的應(yīng)力影響分析

地基沉降是地下室外墻承受應(yīng)力變化的重要原因之一，其產(chǎn)生原因復(fù)雜多樣，一般包括地質(zhì)條件差異、設(shè)計(jì)與施工缺陷、外部環(huán)境因素等。而地基沉降也會(huì)導(dǎo)致地下室外墻所受的應(yīng)力發(fā)生顯著變化，其機(jī)理主要有垂直應(yīng)力增加、剪切應(yīng)力產(chǎn)生、彎曲應(yīng)力增大等。不均勻沉降是地下室墻體裂縫產(chǎn)生的主要原因之一，裂縫的出現(xiàn)不僅影響地下室的防水性能和使用功能，還可能對(duì)結(jié)構(gòu)安全造成威脅，并且長(zhǎng)期的地基沉降還會(huì)導(dǎo)致地下室外墻的整體穩(wěn)定性降低，特別是在裂縫擴(kuò)展和變形加劇的情況下，墻體可能發(fā)生傾覆或倒塌[2]。

2"地下室外墻裂縫的成因分析

2.1"結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理引發(fā)的裂縫問題

地下室外墻裂縫的成因中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理是一個(gè)重要的因素，這種不合理設(shè)計(jì)可能直接導(dǎo)致混凝土墻體在受力、溫度變化及其他外部因素作用下產(chǎn)生裂縫。例如：墻體形狀不合理會(huì)降低其承載能力和抗裂性能，復(fù)雜的墻體形狀也可能導(dǎo)致應(yīng)力集中現(xiàn)象的出現(xiàn)，在應(yīng)力集中部位，混凝土的拉應(yīng)力可能超過其抗拉強(qiáng)度，進(jìn)而引發(fā)裂縫[3]，具體如表1所示。

2.2"材料質(zhì)量與施工工藝對(duì)裂縫的影響

地下室外墻裂縫的成因復(fù)雜多樣，其中材料質(zhì)量與施工工藝是兩大關(guān)鍵因素。它們直接關(guān)系到混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、耐久性，以及在外部環(huán)境作用下的抗裂性能。

2.2.1材料質(zhì)量對(duì)裂縫的影響

水泥的安定性、強(qiáng)度等級(jí)、不同品種的特性（如普通硅酸鹽水泥與礦渣水泥的收縮性差異）都會(huì)直接影響混凝土的收縮性和強(qiáng)度發(fā)展，具體如表2所示。

水泥質(zhì)量不合格或選擇不當(dāng)，容易導(dǎo)致混凝土內(nèi)部應(yīng)力分布不均，從而產(chǎn)生裂縫；而其中骨料的級(jí)配、粒徑、含泥量、針片狀含量等因素也會(huì)影響混凝土的密實(shí)度和工作性，級(jí)配不合理、含泥量高會(huì)增加混凝土的干縮性和滲透性，也會(huì)促進(jìn)裂縫的形成[4]。

2.2.2施工工藝對(duì)裂縫的影響

施工工藝也會(huì)對(duì)地下室外墻裂縫產(chǎn)生影響，如混凝土配合比是否精確會(huì)直接影響其工作性、強(qiáng)度、耐久性和抗裂性；攪拌不均勻也會(huì)導(dǎo)致混凝土各組分分散性差，影響混凝土性能；此外，澆筑速度過快、分層過厚、振搗不足或過度振搗均會(huì)影響混凝土的性能，導(dǎo)致內(nèi)部缺陷和應(yīng)力集中，進(jìn)而產(chǎn)生裂縫[5]。

3"地基沉降對(duì)地下室外墻裂縫的預(yù)防措施

3.1"優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以減少應(yīng)力集中

3.1.1合理設(shè)置沉降縫

對(duì)于不同地下室的建筑物，應(yīng)合理設(shè)置沉降縫。沉降縫可以有效地將建筑物分割成多個(gè)獨(dú)立的部分，使各部分能夠各自沉降，從而避免因地基沉降不均而產(chǎn)生的應(yīng)力集中和裂縫。

3.1.2增強(qiáng)墻體與基礎(chǔ)的連接

在墻體與基礎(chǔ)之間增加連接梁、連接板等構(gòu)件，以增強(qiáng)它們之間的連接強(qiáng)度，通過增加墻體與基礎(chǔ)之間的錨固鋼筋，提高錨固性能，使墻體和基礎(chǔ)能夠更好地協(xié)同工作，減少應(yīng)力集中。

3.1.3采用合理的墻體構(gòu)造

在地下室外墻的關(guān)鍵部位（如轉(zhuǎn)角處、洞口邊緣等）適當(dāng)增加墻體厚度，以提高墻體的抗彎剛度和抗裂性能。例如：在墻體中設(shè)置構(gòu)造柱，可以有效增強(qiáng)墻體的整體性和穩(wěn)定性，減少因地基沉降而產(chǎn)生的應(yīng)力集中和裂縫。

3.2"高性能材料與施工工藝

在建筑工程中，地下室外墻裂縫常由地基沉降引起，這不僅影響建筑的美觀性，還可能對(duì)結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性造成威脅。為了有效預(yù)防因地基沉降而導(dǎo)致的地下室外墻裂縫，采用高性能材料與先進(jìn)的施工工藝至關(guān)重要。

3.2.1高性能混凝土

在選擇高性能混凝土?xí)r，應(yīng)根據(jù)地下室外墻的具體要求合理設(shè)計(jì)，同時(shí)需嚴(yán)格控制原材料質(zhì)量，因?yàn)榛炷恋呐浔葧?huì)直接影響其工作性能和力學(xué)性能，而合理的配比能夠有效減少混凝土內(nèi)部的微裂縫和孔隙。

3.2.2先進(jìn)施工工藝

通過技術(shù)引入先進(jìn)的施工工藝，如二次振搗、真空吸水、激光找平等技術(shù)，能夠顯著提高混凝土的密實(shí)度和平整度，有效提高結(jié)構(gòu)的剛度和抗變形能力，減少因地基沉降而產(chǎn)生的裂縫。

3.3"加強(qiáng)地基處理與基礎(chǔ)加固措施

地質(zhì)勘察是地基處理的前提，通過詳細(xì)的地質(zhì)勘察可以了解地基土層的分布、性質(zhì)、厚度、地下水位等情況，為地基處理提供依據(jù)，建設(shè)單位應(yīng)委托具有資質(zhì)的地質(zhì)勘察單位進(jìn)行勘察，并根據(jù)勘察結(jié)果對(duì)地基穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)估，確定地基處理的必要性和方案。

3.3.1加強(qiáng)地基處理

對(duì)于地基承載力不足的軟弱土層，可以采用換填法進(jìn)行處理，即挖除部分軟弱土層，換填承載力較高、壓縮性較低的材料（如碎石、砂礫等），并分層夯實(shí)；或通過向地基中注入水泥漿、水玻璃等漿液，填充地基中的孔隙和裂縫，提高地基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

3.3.2基礎(chǔ)加固措施

地基沉降的基礎(chǔ)加固措施可以采取在基礎(chǔ)底部增設(shè)一定厚度的墊層（如碎石墊層、砂墊層等）的方法，以分散上部荷載，提高基礎(chǔ)的承載力和穩(wěn)定性，另外，適當(dāng)增加基礎(chǔ)的埋深，將基礎(chǔ)置于承載力較高、壓縮性較低的土層上，減少地基沉降對(duì)地下室外墻的影響；或通過增設(shè)圈梁、構(gòu)造柱等構(gòu)件，加強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)的剛度，提高其對(duì)地基沉降的抵抗能力，同時(shí)確保砌體結(jié)構(gòu)施工過程中嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)范規(guī)定，如磚澆水潤(rùn)濕、提高砂漿強(qiáng)度等，以提高墻體的抗剪強(qiáng)度。

4"裂縫監(jiān)測(cè)與修復(fù)技術(shù)

4.1"裂縫監(jiān)測(cè)技術(shù)及其應(yīng)用

裂縫監(jiān)測(cè)技術(shù)主要利用各種先進(jìn)的傳感器和測(cè)量設(shè)備，對(duì)地下室外墻的表面及內(nèi)部裂縫進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)采集。將裂縫監(jiān)測(cè)設(shè)備與實(shí)時(shí)預(yù)警系統(tǒng)相結(jié)合，當(dāng)監(jiān)測(cè)到裂縫的長(zhǎng)度、寬度、發(fā)展速率超過預(yù)設(shè)閾值時(shí)，系統(tǒng)能自動(dòng)發(fā)出警報(bào)，提醒相關(guān)人員及時(shí)采取措施，這種實(shí)時(shí)預(yù)警系統(tǒng)有助于減少因人為疏忽而錯(cuò)過的最佳處理時(shí)機(jī)；或可以利用裂縫監(jiān)測(cè)技術(shù)可以連續(xù)、準(zhǔn)確地采集裂縫的相關(guān)數(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)分析軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析的能力，通過分析裂縫的發(fā)展規(guī)律和趨勢(shì)，可以評(píng)估地基沉降對(duì)地下室外墻的影響程度，為制定預(yù)防和處理措施提供科學(xué)依據(jù)；在地下室外墻出現(xiàn)裂縫后，裂縫監(jiān)測(cè)技術(shù)還可以指導(dǎo)修復(fù)加固工作，即通過監(jiān)測(cè)裂縫在修復(fù)過程中的變化情況，評(píng)估修復(fù)效果是否達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，從而確保修復(fù)加固工作的有效性和可靠性。

4.2"裂縫修復(fù)材料與方法

地基沉降造成的地下室外墻裂縫的修復(fù)材料較多，并且不同修復(fù)材料具有不同的性質(zhì)和適用范圍，具體如表3所示。

4.3"裂縫修復(fù)后的效果評(píng)估與維護(hù)

裂縫修復(fù)后的效果評(píng)估一般包括裂縫閉合情況、修復(fù)材料性能、墻體穩(wěn)定性、防水性能、環(huán)境適應(yīng)性5個(gè)方面。第一，評(píng)估修復(fù)后裂縫是否完全閉合，可以通過目視檢查、裂縫測(cè)量?jī)x等工具進(jìn)行測(cè)量和記錄；第二，檢查修復(fù)材料是否與墻體表面良好粘結(jié)，無空鼓、脫落等現(xiàn)象。同時(shí)，評(píng)估修復(fù)材料的強(qiáng)度、耐久性等性能是否滿足設(shè)計(jì)要求；第三，通過觀察墻體表面是否出現(xiàn)新的裂縫、變形或位移等現(xiàn)象，評(píng)估墻體的整體穩(wěn)定性，必要時(shí)可以進(jìn)行專業(yè)的結(jié)構(gòu)檢測(cè)，如使用應(yīng)力應(yīng)變計(jì)等設(shè)備監(jiān)測(cè)墻體的應(yīng)力狀態(tài)。

5結(jié)論

綜上所述，本文通過對(duì)地下室外墻在不均勻地基沉降中的應(yīng)力分布與裂縫成因的深入分析，提出了一系列裂縫預(yù)防和修復(fù)措施，確保了修復(fù)工作的可靠性和持久性。未來的研究應(yīng)繼續(xù)關(guān)注新材料、新技術(shù)在地下室外墻裂縫預(yù)防和修復(fù)中的應(yīng)用，以及環(huán)境變化對(duì)地下室外墻穩(wěn)定性的影響。

參考文獻(xiàn)

[1]張亞文.建筑地下室超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制技術(shù)分析[J].中國建筑裝飾裝修，2024（6）：65-67.

[2]趙洪斌.地基處理技術(shù)在房屋建筑工程施工中的應(yīng)用分析[J].居舍，2023（33）：66-69.

[3]徐健，王自強(qiáng)，王林楓，等.既有建筑下半蓋挖深基坑變形影響因素研究[J].地下空間與工程學(xué)報(bào)，2022，18（5）：1696-1704，1713.

[4]唐茂林.考慮地基不均勻沉降的底部框架砌體混合結(jié)構(gòu)加固參數(shù)優(yōu)化研究[D].長(zhǎng)沙：長(zhǎng)沙理工大學(xué)，2022.

[5]李鐵純，岳慶力，武龍飛，等.某商住小區(qū)地下室剪力墻裂縫成因分析[J].粉煤灰綜合利用，2020，34（4）：14-17.