砌體結(jié)構(gòu)房屋差異沉降與加固

李　丹

[摘要]目前，巖土工程中的環(huán)境保護(hù)問題已經(jīng)成為工程設(shè)計(jì)、施工中應(yīng)該考慮的重要環(huán)節(jié)，而且要求也越來越高，由原先的以強(qiáng)度為控制指標(biāo)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐宰冃螢榭刂浦笜?biāo)。基坑開挖引起的支護(hù)結(jié)構(gòu)后地表的差異沉降對(duì)砌體結(jié)構(gòu)房屋的影響較為顯著。鑒于此對(duì)砌體結(jié)構(gòu)房屋差異沉降與加固方法進(jìn)行探討。

[關(guān)鍵詞]砌體結(jié)構(gòu)差異沉降加固

中圖分類號(hào)：TUB文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1671-7597(2009)0610108-01

一、建筑物產(chǎn)生差異沉降的原因

在建筑工程中，房屋的沉降變形是一個(gè)不容忽視的問題，尤其是差異沉降，地基的差異沉降是引起砌體結(jié)構(gòu)開裂的主要原因之一，裂縫的存在會(huì)削弱墻體截面，破壞墻體的整體性、降低構(gòu)件的承載能力及抗震性能。我國(guó)《民用建筑可靠性標(biāo)準(zhǔn)》明確規(guī)定，當(dāng)砌體結(jié)構(gòu)構(gòu)件非受力裂縫寬度大于1.5mm時(shí)，即應(yīng)采取加周措施。實(shí)際工程中引起砌體結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生差異沉降的原因一般有兩種：一是因?yàn)榻ㄖ镒灾禺a(chǎn)生的或者地面發(fā)生超載產(chǎn)生，可能在建筑物本身的重量作用下，地基土質(zhì)差異較大產(chǎn)生建筑物的差異沉降，或者是在建筑物的使用過程中，地面出現(xiàn)大量堆載等造成地面超載，使地基負(fù)荷增大，從而導(dǎo)致地基相對(duì)應(yīng)的約束變形，造成建筑物的差異沉降；二是因?yàn)榛娱_挖、隧道開挖等巖土工程活動(dòng)改變了土體中的應(yīng)力狀態(tài)、約束性態(tài)等，導(dǎo)致土體的變形，進(jìn)而影響鄰近建筑物產(chǎn)生差異沉降。

二、砌體結(jié)構(gòu)房屋的墻體在差異沉降作用下產(chǎn)生裂縫的形態(tài)特點(diǎn)

不同結(jié)構(gòu)對(duì)差異沉降的敏感性不同，依次將建筑結(jié)構(gòu)分為三種；剛性、柔性和沉降敏感的結(jié)構(gòu)。由于砌體結(jié)構(gòu)的整體剛度較差，砌體結(jié)構(gòu)的材料本身抗拉、抗剪能力低，屬于對(duì)沉降敏感的結(jié)構(gòu)，較小的相對(duì)差異沉降即可導(dǎo)致顯著的開裂，裂縫將削弱墻體截面、破壞墻體的整體性、降低構(gòu)件的承載能力及抗震性能。地基差異沉降引起砌體的裂縫在房屋的外縱墻、橫墻上均可見，對(duì)等高的長(zhǎng)條形房屋位置大多在兩端附近，其他形狀的房屋裂縫均在差異沉降變化劇烈處附近。主要分布形式有正八字、倒八字和單向斜裂縫。一般可以分為盆形沉降引起的墻體裂縫、局部沉降引起的墻體裂縫、兩端沉降差異較大引起的墻體裂縫、一端沉降較大引起的墻體的裂縫?；娱_挖引起的墻體裂縫往往是靠近基坑一端的地基發(fā)生位移與變形引起差異沉降較大而導(dǎo)致墻體開裂。當(dāng)建筑物的長(zhǎng)高比較大或地基中部軟弱端部堅(jiān)硬、荷載相差懸殊等，使建筑物形成中部沉降大，端部沉降小的彎曲，產(chǎn)生正彎矩，結(jié)構(gòu)中下部受拉，端部受剪，由于端部地基反力梯度很大，墻體的剪應(yīng)力很高，而砌體因其抗拉、抗剪強(qiáng)度很低，故在剪力高峰區(qū)將由主拉應(yīng)力引起斜裂縫，呈正八字，局部差異沉降引起的正八字裂縫。當(dāng)?shù)鼗胁繄?jiān)硬端部軟弱，或者由于建筑物荷載差異懸殊，使兩端的沉降大于中部時(shí)，會(huì)形成負(fù)彎矩并受到剪切作用，墻體反向撓曲，裂縫呈倒八字。一般來說斜裂縫均是向沉降較大的位置傾斜地向上延伸的，對(duì)于門窗洞口處，對(duì)墻體的削弱作用，造成洞口角隅應(yīng)力集中，常常是最先開裂的位置，且開裂裂縫的寬度一般較大。對(duì)于基坑開挖造成的靠近基坑端的沉降較大時(shí)，可能在房屋頂部出現(xiàn)裂縫并向下延伸，當(dāng)裂縫開裂嚴(yán)重時(shí)可貫穿房屋全高，水平裂縫較為少見，有的出現(xiàn)在窗角，靠窗處裂縫較寬，有的是因?yàn)榈鼗植克菰斐?，裂縫寬度一般較大。

三、砌體結(jié)構(gòu)房屋加固

(一)工程保護(hù)措施

在施工中，可以考慮采取的有效的工程保護(hù)措施主要有：(1)及時(shí)調(diào)整開挖方案，適當(dāng)放慢基坑開挖的速度，放坡進(jìn)行周邊土層挖處，考慮保留中心島，以及逐層開挖逐層施加支撐，直到最后支撐都支撐好以后，再挖除中心島；(2)對(duì)基坑內(nèi)土體采用化學(xué)注漿等方式進(jìn)行預(yù)加固，對(duì)基坑底墊層可以適當(dāng)加厚，而且隨挖隨鋪筑，配以環(huán)形帶區(qū)布置鋼筋；或者對(duì)坑底的軟土進(jìn)行加固處理，防止塑性流動(dòng)、管涌等現(xiàn)象發(fā)生，增加基坑的穩(wěn)定性；(3)合理的調(diào)整基坑內(nèi)降水，保證地下水位的高度，因?yàn)殡m然降水可以減少支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形，但是降水會(huì)引起支護(hù)結(jié)構(gòu)后面地表產(chǎn)生附加沉降，而且如果降水控制不利還會(huì)增大差異沉降的作用，所以施工過程中應(yīng)該合理的進(jìn)行降水；(4)考慮優(yōu)化支撐設(shè)置，合理選擇支撐類型、剛度、間距、層數(shù)、布置，對(duì)于設(shè)置鋼支撐時(shí)應(yīng)該及時(shí)地施加預(yù)加軸力，加大支護(hù)結(jié)構(gòu)的剛度，從而減少支護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移以及由此引起的地表沉降。

(二)砌體結(jié)構(gòu)房屋的加固時(shí)機(jī)的選擇

1、基坑施工之前應(yīng)該做的一些準(zhǔn)備工作

在基坑開挖之前，首先應(yīng)該根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，及已有的估算方法對(duì)基坑開挖的影響范圍進(jìn)行預(yù)估，選擇基坑開挖可能影響到的房屋進(jìn)行開挖前的結(jié)構(gòu)調(diào)查，主要應(yīng)該包括以下幾個(gè)方面：(1)收集房屋相關(guān)的建筑、結(jié)構(gòu)施工圖紙，地質(zhì)勘察資料等技術(shù)資料，走訪原房屋建設(shè)管理單位和相關(guān)人員了解房屋當(dāng)時(shí)建設(shè)和施工的實(shí)際情況，對(duì)于無圖紙資料和現(xiàn)狀與圖紙相比有變動(dòng)的，還應(yīng)該到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)際調(diào)查，充分了解房屋的結(jié)構(gòu)布置情況；(2)對(duì)于砌體的結(jié)構(gòu)房屋進(jìn)行檢測(cè)了解房屋材料的實(shí)際強(qiáng)度，對(duì)已經(jīng)開裂、破損的地方可以采用圖紙、照片等方式進(jìn)行記錄(調(diào)查時(shí)最好能將主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件暴露出來，以防止裝修層掩蓋住某些微小的初始損傷等情況)；(3)了解房屋基礎(chǔ)的實(shí)際布置情況，如有必要可以局部挖開進(jìn)行調(diào)查；(4)引入沉降觀測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)，對(duì)房屋的沉降及傾斜進(jìn)行初始的觀測(cè)，作為初始值，根據(jù)具體的現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)要求制定具體的監(jiān)測(cè)方案；(5)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查情況，應(yīng)該對(duì)房屋底層墻體進(jìn)行受壓計(jì)算，考慮房屋的材料強(qiáng)度降低80％，在實(shí)際荷載作用下，房屋的承載力極限狀態(tài)能否滿足要求。

2、加固時(shí)機(jī)的選擇

(1)對(duì)于房屋底層墻體進(jìn)行驗(yàn)算承載力不能滿足要求的結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)該在基坑施工之前采取臨時(shí)加固措施，確?；娱_挖過程中有一定的安全儲(chǔ)備；(2)對(duì)于基坑開挖造成的門窗開啟不靈，應(yīng)該及時(shí)地進(jìn)行處理，防止門、窗上玻璃因過度變形碎裂或脫落傷人，無法正常關(guān)閉發(fā)生偷盜等現(xiàn)象發(fā)生，尤其應(yīng)該注意小段墻體的變形開裂，防止因其破壞對(duì)其余結(jié)構(gòu)構(gòu)件造成不良影響，可以考慮采用臨時(shí)加固措施，等基坑開挖的影響穩(wěn)定再進(jìn)行全面加固；(3)對(duì)于砌體結(jié)構(gòu)房屋在基坑開挖過程中因差異沉降而產(chǎn)生的開裂，則應(yīng)該等基坑施工完畢，或現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)表明房屋沉降已趨穩(wěn)定，不再繼續(xù)增大時(shí)，方可進(jìn)行加固，通常采用鋼筋網(wǎng)水泥砂漿法加固已經(jīng)開裂的磚墻(孔徑大于15mm的空心磚墻體、砌筑砂漿強(qiáng)度等級(jí)小于M0.4的墻體以及墻面不能保證砂漿粘結(jié)的墻體不宜采用)。

總之，對(duì)于基坑開挖過程中鄰近砌體結(jié)構(gòu)房屋，應(yīng)該根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析與預(yù)測(cè)，當(dāng)支護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移或者地表沉降超過警戒值，應(yīng)及時(shí)反饋給相關(guān)人員調(diào)整施工工藝，采取相應(yīng)的保護(hù)措施。