某砌體結(jié)構(gòu)裂縫調(diào)查及原因分析

高海軍，王德志，黃 翔

（中國建筑科學(xué)研究院有限公司，北京 100013）

0 引 言

現(xiàn)階段有大量砌體結(jié)構(gòu)存在裂縫現(xiàn)象，為防止砌體結(jié)構(gòu)因產(chǎn)生裂縫而影響使用，查明產(chǎn)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(chǎn)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(jié)構(gòu)，建筑面積約1 288m2，抗震烈度為 7 度，結(jié)構(gòu)安全等級為二級，基礎(chǔ)形式為墻下條形基礎(chǔ)。建筑物尺寸為 8.94 mh 39.84 m。墻體標(biāo)高 5.970 m 以下采用 MU 15 燒結(jié)頁巖實心磚，M 10 混合砂漿，標(biāo)高 5.970 m 以上采用 MU 10 燒結(jié)頁巖實心磚，M7.5 混合砂漿。圈梁、構(gòu)造柱、樓板均采用強度等級為 C 30 混凝土澆筑。砌體結(jié)構(gòu)平面圖如圖1所示。

2 裂縫調(diào)查

圖1 砌體結(jié)構(gòu)平面圖（單位：mm）

該砌體結(jié)構(gòu)于 2011年3月開工，2013年11月竣工。在施工后期，該結(jié)構(gòu)承重墻體出現(xiàn)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(chǎn)生新的開裂，且裂縫數(shù)量及發(fā)展程度進一步增加。對裂縫位置、形態(tài)及大小進行調(diào)查，調(diào)查結(jié)果如下：

1）裂縫多分布于樓體東側(cè)，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(tài)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(xiàn)斷裂現(xiàn)象，如圖4所示；

4）開挖該結(jié)構(gòu)條形基礎(chǔ)，發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)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(nèi)未發(fā)現(xiàn)排水設(shè)施，大量雨水在場地內(nèi)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(nèi)墻裂縫

圖4 樓板裂縫

圖5 基礎(chǔ)裂縫

圖6 場區(qū)內(nèi)排水現(xiàn)狀

3 檢測及復(fù)核計算

砌體結(jié)構(gòu)產(chǎn)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(zāi)害作用以及砌體本身承載力不足等。該工程墻體產(chǎn)生了嚴(yán)重開裂的情況，尤其在建筑物的東側(cè)，后續(xù)進行了上部施工質(zhì)量檢測、依據(jù)原規(guī)范體系對該工程進行復(fù)核計算、調(diào)查了原勘察資料并進行了補充勘察、調(diào)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(diào)查裂縫產(chǎn)生的原因，并為后續(xù)加固處理提供依據(jù)。

3.1 結(jié)構(gòu)主體施工質(zhì)量檢測

根據(jù)現(xiàn)場條件，剔鑿墻體、圈梁、構(gòu)造柱構(gòu)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(xiàn)場取樣及回彈法進行檢測，檢測結(jié)果表明，材料強度符合設(shè)計圖紙要求。

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

依據(jù)結(jié)構(gòu)主體施工質(zhì)量檢測結(jié)果，該砌體結(jié)構(gòu)主體施工質(zhì)量滿足設(shè)計圖紙要求。

3.2 主體結(jié)構(gòu)復(fù)核計算

依據(jù)設(shè)計圖紙（不考慮現(xiàn)有構(gòu)件的傾斜、裂縫等外觀質(zhì)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(shè)計參數(shù)，建立整體計算模型，采用中國建筑科學(xué)研究院有限公司編制結(jié)構(gòu)分析軟件 PKPM對該樓主體結(jié)構(gòu)進行承載力驗算分析。

驗算結(jié)果表明：該結(jié)構(gòu)墻體受壓承載力、墻體高厚比、墻體抗震承載力均滿足原設(shè)計體系規(guī)范要求。

3.3 基礎(chǔ)復(fù)核計算

該砌體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)為無筋擴展基礎(chǔ)，按照GB 50007－2011《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》中 8.1.1 條，對基礎(chǔ)強度進行驗算。無筋擴展基礎(chǔ)（見圖7）高度應(yīng)滿足式（1）要求：

式中：b為基礎(chǔ)底面寬度，m；b0為基礎(chǔ)頂面的墻體寬度或柱腳寬度，m；H0為基礎(chǔ)高度，m；tanα為基礎(chǔ)臺階寬高比，其允許值可按 GB 50007－2011《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》中 8.1.1 條表8.1.1 選用。

圖7 無筋擴展基礎(chǔ)構(gòu)造示意圖

按照式（1）對該建筑物的基礎(chǔ)寬高比進行驗算，其中基礎(chǔ)參數(shù)來自設(shè)計圖紙，荷載由設(shè)計單位提供的PKPM 模型中導(dǎo)出。驗算結(jié)果如表1所示。

表1 基礎(chǔ)寬高比驗算結(jié)果

驗算結(jié)果表明，基礎(chǔ)高寬比滿足 GB 50007－2011《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)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(cè)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(jié)果如表2所示。

現(xiàn)按照 GB 50007－2011《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》中 5.2.1 條～5.2.4 條，對該砌體結(jié)構(gòu)地基承載力進行驗算。荷載取標(biāo)準(zhǔn)組合，具體數(shù)值由設(shè)計院提供的計算書（PKPM 模型）中導(dǎo)出，同持力層同類型基礎(chǔ)中選擇基底反力較大的基礎(chǔ)進行驗算，驗算結(jié)果如表3所示。

驗算結(jié)果表明，素填土層作為持力層時，使用原詳細勘察數(shù)據(jù)驗算時，結(jié)果滿足規(guī)范要求，而加固勘察數(shù)據(jù)驗算時，結(jié)果不能滿足規(guī)范要求。

4 砌體結(jié)構(gòu)沉降監(jiān)測

對該砌體結(jié)構(gòu)進行沉降監(jiān)測，沉降測點位置如圖8所示，監(jiān)測周期一年半，沉降監(jiān)測結(jié)果如表4所示。

依據(jù)沉降監(jiān)測結(jié)果可知：

1）監(jiān)測點 C 27、C 28、C 31 及 C 32 處沉降偏大且沉降未達到穩(wěn)定；

2）C 27、C 28、C 31 及 C 32 監(jiān)測點均位于砌體結(jié)構(gòu)東側(cè)，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(chǔ)承載力驗算結(jié)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(shù)據(jù)結(jié)果

5 裂縫產(chǎn)生的主要原因分析

通過對砌體結(jié)構(gòu)裂縫調(diào)查、檢測驗算及沉降監(jiān)測，裂縫產(chǎn)生的主要原因分析如下：

1）主體結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量檢測及驗算結(jié)果均符合設(shè)計和規(guī)范要求；

2）基礎(chǔ)驗算表明，該結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)滿足規(guī)范要求；

3）地基承載力驗算表明，該砌體結(jié)構(gòu)東側(cè)持力層素填土層承載力偏小，不能滿足規(guī)范要求，使該結(jié)構(gòu)地基基礎(chǔ)產(chǎn)生不均勻沉降，導(dǎo)致主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生裂縫；

4）沉降監(jiān)測結(jié)果表明，該砌體結(jié)構(gòu)東側(cè)沉降點沉降值偏大且未達到穩(wěn)定，進一步說明該結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的主要原因為地基基礎(chǔ)的不均勻沉降；

5）建筑場地未發(fā)現(xiàn)排水措施，由于地表雨水滲漏，加劇了地基基礎(chǔ)不均勻沉降，導(dǎo)致裂縫持續(xù)發(fā)展［1-4］。

6 處理建議

1）建議立即組織實施場區(qū)排水；

2）建議該砌體結(jié)構(gòu)東側(cè)進行地基基礎(chǔ)加固，加固方式可采用注漿加固、擴大基礎(chǔ)底面積或布設(shè)鋼管樁等方法；

3）地基基礎(chǔ)加固完成后，進行建筑物沉降、傾斜和裂縫監(jiān)測，待監(jiān)測數(shù)據(jù)穩(wěn)定并符合相關(guān)規(guī)范要求后，再進行上部結(jié)構(gòu)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(jié) 語

針對砌體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的問題，對裂縫原因進行了系統(tǒng)分析研究，并提出了相應(yīng)的處理措施。砌體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫原因復(fù)雜，但通過科學(xué)的分析研究，使用合理的分析方法，找出砌體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的主要原因，可以降低砌體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的風(fēng)險。