砌體結構房屋差異沉降與加固

李　丹

[摘要]目前，巖土工程中的環境保護問題已經成為工程設計、施工中應該考慮的重要環節，而且要求也越來越高，由原先的以強度為控制指標逐漸轉變為以變形為控制指標。基坑開挖引起的支護結構后地表的差異沉降對砌體結構房屋的影響較為顯著。鑒于此對砌體結構房屋差異沉降與加固方法進行探討。

[關鍵詞]砌體結構差異沉降加固

中圖分類號：TUB文獻標識碼：A文章編號：1671-7597(2009)0610108-01

一、建筑物產生差異沉降的原因

在建筑工程中，房屋的沉降變形是一個不容忽視的問題，尤其是差異沉降，地基的差異沉降是引起砌體結構開裂的主要原因之一，裂縫的存在會削弱墻體截面，破壞墻體的整體性、降低構件的承載能力及抗震性能。我國《民用建筑可靠性標準》明確規定，當砌體結構構件非受力裂縫寬度大于1.5mm時，即應采取加周措施。實際工程中引起砌體結構的產生差異沉降的原因一般有兩種：一是因為建筑物自重產生的或者地面發生超載產生，可能在建筑物本身的重量作用下，地基土質差異較大產生建筑物的差異沉降，或者是在建筑物的使用過程中，地面出現大量堆載等造成地面超載，使地基負荷增大，從而導致地基相對應的約束變形，造成建筑物的差異沉降；二是因為基坑開挖、隧道開挖等巖土工程活動改變了土體中的應力狀態、約束性態等，導致土體的變形，進而影響鄰近建筑物產生差異沉降。

二、砌體結構房屋的墻體在差異沉降作用下產生裂縫的形態特點

不同結構對差異沉降的敏感性不同，依次將建筑結構分為三種；剛性、柔性和沉降敏感的結構。由于砌體結構的整體剛度較差，砌體結構的材料本身抗拉、抗剪能力低，屬于對沉降敏感的結構，較小的相對差異沉降即可導致顯著的開裂，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，對等高的長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。基坑開挖引起的墻體裂縫往往是靠近基坑一端的地基發生位移與變形引起差異沉降較大而導致墻體開裂。當建筑物的長高比較大或地基中部軟弱端部堅硬、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，產生正彎矩，結構中下部受拉，端部受剪，由于端部地基反力梯度很大，墻體的剪應力很高，而砌體因其抗拉、抗剪強度很低，故在剪力高峰區將由主拉應力引起斜裂縫，呈正八字，局部差異沉降引起的正八字裂縫。當地基中部堅硬端部軟弱，或者由于建筑物荷載差異懸殊，使兩端的沉降大于中部時，會形成負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，對于門窗洞口處，對墻體的削弱作用，造成洞口角隅應力集中，常常是最先開裂的位置，且開裂裂縫的寬度一般較大。對于基坑開挖造成的靠近基坑端的沉降較大時，可能在房屋頂部出現裂縫并向下延伸，當裂縫開裂嚴重時可貫穿房屋全高，水平裂縫較為少見，有的出現在窗角，靠窗處裂縫較寬，有的是因為地基局部塌陷造成，裂縫寬度一般較大。

三、砌體結構房屋加固

(一)工程保護措施

在施工中，可以考慮采取的有效的工程保護措施主要有：(1)及時調整開挖方案，適當放慢基坑開挖的速度，放坡進行周邊土層挖處，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)對基坑內土體采用化學注漿等方式進行預加固，對基坑底墊層可以適當加厚，而且隨挖隨鋪筑，配以環形帶區布置鋼筋；或者對坑底的軟土進行加固處理，防止塑性流動、管涌等現象發生，增加基坑的穩定性；(3)合理的調整基坑內降水，保證地下水位的高度，因為雖然降水可以減少支護結構的變形，但是降水會引起支護結構后面地表產生附加沉降，而且如果降水控制不利還會增大差異沉降的作用，所以施工過程中應該合理的進行降水；(4)考慮優化支撐設置，合理選擇支撐類型、剛度、間距、層數、布置，對于設置鋼支撐時應該及時地施加預加軸力，加大支護結構的剛度，從而減少支護結構的水平位移以及由此引起的地表沉降。

(二)砌體結構房屋的加固時機的選擇

1、基坑施工之前應該做的一些準備工作

在基坑開挖之前，首先應該根據工程經驗，及已有的估算方法對基坑開挖的影響范圍進行預估，選擇基坑開挖可能影響到的房屋進行開挖前的結構調查，主要應該包括以下幾個方面：(1)收集房屋相關的建筑、結構施工圖紙，地質勘察資料等技術資料，走訪原房屋建設管理單位和相關人員了解房屋當時建設和施工的實際情況，對于無圖紙資料和現狀與圖紙相比有變動的，還應該到現場進行實際調查，充分了解房屋的結構布置情況；(2)對于砌體的結構房屋進行檢測了解房屋材料的實際強度，對已經開裂、破損的地方可以采用圖紙、照片等方式進行記錄(調查時最好能將主要結構構件暴露出來，以防止裝修層掩蓋住某些微小的初始損傷等情況)；(3)了解房屋基礎的實際布置情況，如有必要可以局部挖開進行調查；(4)引入沉降觀測基準點，對房屋的沉降及傾斜進行初始的觀測，作為初始值，根據具體的現場保護要求制定具體的監測方案；(5)根據現場調查情況，應該對房屋底層墻體進行受壓計算，考慮房屋的材料強度降低80％，在實際荷載作用下，房屋的承載力極限狀態能否滿足要求。

2、加固時機的選擇

(1)對于房屋底層墻體進行驗算承載力不能滿足要求的結構構件應該在基坑施工之前采取臨時加固措施，確保基坑開挖過程中有一定的安全儲備；(2)對于基坑開挖造成的門窗開啟不靈，應該及時地進行處理，防止門、窗上玻璃因過度變形碎裂或脫落傷人，無法正常關閉發生偷盜等現象發生，尤其應該注意小段墻體的變形開裂，防止因其破壞對其余結構構件造成不良影響，可以考慮采用臨時加固措施，等基坑開挖的影響穩定再進行全面加固；(3)對于砌體結構房屋在基坑開挖過程中因差異沉降而產生的開裂，則應該等基坑施工完畢，或現場監測表明房屋沉降已趨穩定，不再繼續增大時，方可進行加固，通常采用鋼筋網水泥砂漿法加固已經開裂的磚墻(孔徑大于15mm的空心磚墻體、砌筑砂漿強度等級小于M0.4的墻體以及墻面不能保證砂漿粘結的墻體不宜采用)。

總之，對于基坑開挖過程中鄰近砌體結構房屋，應該根據施工現場監測數據進行統計分析與預測，當支護結構的水平位移或者地表沉降超過警戒值，應及時反饋給相關人員調整施工工藝，采取相應的保護措施。