關(guān)于某電站端墻裂縫問題的剖析

李西琴

1 工程簡介

某電站是利用原廠啟動鍋爐房為新電站的鍋爐房和除氧煤倉框架,與新建汽機房鉸接連接,組成橫向排架,縱向為框架的常規(guī)主廠房結(jié)構(gòu)形成。兩端墻采用防風(fēng)柱結(jié)構(gòu)。該站站址位于Ⅱ級自重濕陷性黃土場地上,地基處理采用灰土擠密樁,獨立基礎(chǔ)。電站汽機房側(cè)的灰土擠密樁于1993年6月破土打樁,1995年6月竣工,1996年9月發(fā)現(xiàn)圍護磚墻出現(xiàn)裂縫。與該電站毗鄰的啟動鍋爐房是1993年2月開始沉降觀測,共觀測12次,時經(jīng) 57個月,總沉降量在160mm～242mm之間,1997年11月平均沉降量仍有1.3mm,因此還不能說沉降變形已經(jīng)完成,但基本趨于穩(wěn)定。

2 裂縫位置及觀測情況

裂縫出現(xiàn)在兩個端墻的圍護砌體上非常明顯,以端墻靠鍋爐房方向第一個磚墻柱下沉較大形成“正八字形”裂縫,在該柱7.0m標(biāo)高處柱斷面上有一條水平可見發(fā)絲拉裂縫,端墻頂中間有一條垂直裂縫,縫上寬下窄,兩端墻情況基本一致。該建筑自施工開始一直進行沉降觀測,記錄沉降情況,廠房發(fā)生裂縫后,業(yè)主、施工單位及設(shè)計單位都很重視對其裂縫貼片觀測,查找原因,及時對裂縫的數(shù)量、裂縫的寬度和長度進行觀測分析,并采取切實有效的控制措施,同時多次開討論會,分析裂縫原因,討論處理辦法。到1997年12月為止裂縫雖未見再發(fā)展,但沉降仍未穩(wěn)定,為文明生產(chǎn)創(chuàng)造條件,經(jīng)討論認(rèn)為可以采取措施予以改進。

3 裂縫發(fā)生原因分析

新建汽機房地基處理與其毗鄰的原啟動鍋爐房做法上是完全一致的,該建筑0.00m標(biāo)高為 493.80m,基礎(chǔ)埋深3.50m,防水墊層0.50m,由489.80m 開始打樁,樁徑400,樁距0.90m,樁長9.0m,根據(jù)地質(zhì)勘測報告,復(fù)合地基下仍有8.0m左右的濕陷性土類,剩余濕陷量約200mm,剛剛滿足設(shè)計要求。

在施工過程中,該地基曾遭雨水浸泡,局部復(fù)合地基含水量在24%,灰土擠密樁施工中也有這樣那樣的不足之處,導(dǎo)致了結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的壓縮沉降變形。

地基不均勻沉降引起墻體裂縫的特征:裂縫向沉降較大的方向傾斜,沿著門窗洞口約成45°,呈正八字形。在房屋高差較大或荷載差異較大的情況下,裂縫位于層數(shù)低的,荷載輕的部分,并向上朝著層數(shù)高的荷載重的部分傾斜。地基反力不均勻,兩個端墻荷載小于汽機外側(cè)柱和鍋爐房柱,所以汽機外側(cè)柱和鍋爐房未發(fā)現(xiàn)裂縫,而在兩端墻出現(xiàn)倒八字形傾斜裂縫處,在端墻頂部也出現(xiàn)豎向裂縫。

由于建筑立面的錯層,平面的變化引起荷載不均勻,也可以引起地基不均勻沉降。當(dāng)房屋縱墻剛度較差時,由于土壤的應(yīng)力擴散作用,房屋兩端應(yīng)力逐漸減小,可以引起地基不均勻沉降。

該電站是利用原啟動鍋爐房改建的發(fā)電站,由于廠房分期建造房屋的交界處沉降縫設(shè)置應(yīng)有足夠的寬度,建筑物越高,縫就越寬。新建部分與原啟動鍋爐房雖為鉸接連接,但縫的寬度是按兩者較低的一側(cè)設(shè)置,縫的寬度稍窄。

有的地面被重型汽車、吊車等碾壓,運行過程中各類管道長期有滲漏現(xiàn)象,水滲漏入地基土層中;建筑物周圍的散水?dāng)嗔选⑵茡p,使雨水滲漏入基礎(chǔ)下的持力土層中;使地面水從板邊縫隙流淌入地基土層中;使建筑的環(huán)境變化,地下水位下降或上升,都使?jié)裣菪渣S土地基局部浸水后軟化而產(chǎn)生不均勻沉降。

基礎(chǔ)設(shè)計上采用了獨立基礎(chǔ),這種沉降反應(yīng)較敏感的形式,若采用能消除沉降的筏板式基礎(chǔ)或者條形基礎(chǔ)會更好一些。

在建筑物的墻體里設(shè)置圈梁和構(gòu)造柱能增強建筑物的整體性,提高其抗彎剛度,在一定程度上能防止或減少裂縫的出現(xiàn),即使出現(xiàn)了裂縫也能阻止裂縫的發(fā)展。

4 裂縫修復(fù)辦法

對于裂縫的修復(fù)不能統(tǒng)一對待,對于不同的裂縫采取不同的處理措施。對于不影響結(jié)構(gòu)安全使用的裂縫,可采用填縫修補或灌漿修補。填縫修補分為水泥砂漿填縫和配筋水泥砂漿填縫,工序為:先將裂縫清理干凈,用勾縫刀、抹子、刮刀等工具將 1∶3的水泥砂漿或比砌筑砂漿高一級的水泥砂漿或摻有107膠的聚合物水泥砂漿填入磚縫;配筋水泥砂漿填縫則每隔4皮～5皮磚,在磚縫中先嵌入鋼筋,然后按上述工序進行處理。灌縫修補是用壓力設(shè)備把水灰比為0.7～1.0的水泥漿液壓入墻體內(nèi),使裂縫粘合。

對于影響使用安全的裂縫,應(yīng)進行加固處理。因墻體強度不夠而發(fā)生的裂縫,墻面可敷貼鋼筋網(wǎng)片,網(wǎng)片用φ 6@100～300雙向鋼筋網(wǎng),并配置穿墻拉筋加以固定,然后灌細(xì)石混凝土或分層抹水泥砂漿加固。施工前墻體抹灰應(yīng)刮干凈,灌漿后應(yīng)養(yǎng)護7 d左右。

加強上部結(jié)構(gòu)剛度,可采用鋼筋、型鋼拉桿或在墻體上增設(shè)鋼筋混凝土圈梁,圈梁用強度等級為C15～C20的混凝土,截面不小于120mm×180mm,配筋可采用縱向4φ 14箍筋φ 6@150～200,每隔1.5mm～2.5mm應(yīng)有牛腿伸進墻體與墻體拉結(jié)好。澆筑圈梁時應(yīng)將墻面鑿毛,用水沖濕以加強混凝土圈梁與磚墻的粘結(jié)。

5 采取加固地基,杜絕繼續(xù)裂縫的措施

由于復(fù)合地基在擠密樁施工時出現(xiàn)過雨水浸泡,土體含水量高等現(xiàn)象,運行中又有長期的滲漏現(xiàn)象,所以首先要做的是切斷水源,防微杜漸保證地基不在泡水狀態(tài)下運行,雖然樁頂有500mm厚的2∶8灰土防水層,但大量的漏水滲水已經(jīng)浸入擠密樁,促使地基不均勻沉降產(chǎn)生;其次應(yīng)查明灰土擠密樁地基施工不足的范圍和深度,經(jīng)業(yè)主、施工單位及設(shè)計單位多方討論研究,確定采用高壓旋噴樁的加固方法。高壓旋噴樁的布置,首先對有缺陷的擠密樁范圍進行加固補樁,再在荷載大沉降大的范圍進行補樁,以提高地基承載力,減小地基沉降量;同時在出現(xiàn)裂縫處即荷載較小的基礎(chǔ)下面,實施補樁起到抗拔的作用,三者同時作用,確保建筑物的穩(wěn)定與安全。

修復(fù)后對電站各柱基礎(chǔ)仍設(shè)點進行沉降觀測,直至穩(wěn)定。再未見裂縫出現(xiàn)。

6 結(jié)語

由于地基不均勻沉降引起的墻體裂縫,結(jié)構(gòu)破壞甚至倒塌,應(yīng)引起我們足夠的重視。為了避免出現(xiàn)結(jié)構(gòu)破壞我們應(yīng)從沉降觀測入手,確保:第一沉降觀測點的設(shè)置要正確合理;第二沉降觀測的次數(shù)和時間要適當(dāng);第三觀測儀器及觀測方法要講究;第四沉降觀測的圖示與記錄要精細(xì)。通過沉降觀測,記錄沉降情況,觀察是否有裂縫產(chǎn)生,以及已產(chǎn)生裂縫的數(shù)量、寬度和長度,全面分析不均勻沉降產(chǎn)生的原因,采取切實有效的控制措施,把好施工質(zhì)量關(guān),創(chuàng)造良好的施工、運行條件,確保建筑物的安全與穩(wěn)定。

[1]GB 50025-2004,濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范[S].

[2]JGJ 79-2002,J 220-202,建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].

[3]GB 50007-2002,建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范[S].

[4]DL/T 5024-2005,電力工程地基處理技術(shù)規(guī)定[S].