某砌體結(jié)構(gòu)辦公樓裂縫病害成因分析

來 成 香

(太原鐵路局土地房產(chǎn)管理處，山西 太原 030013)

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某砌體結(jié)構(gòu)辦公樓裂縫病害成因分析

來 成 香

(太原鐵路局土地房產(chǎn)管理處，山西 太原 030013)

針對某砌體結(jié)構(gòu)辦公樓的裂縫現(xiàn)象，提出了采取地質(zhì)查勘、結(jié)構(gòu)整體傾斜和相對變形檢測、裂縫監(jiān)測和沉降觀測相結(jié)合的方法對結(jié)構(gòu)進行查勘和觀測，并根據(jù)地質(zhì)查勘、變形觀測和結(jié)構(gòu)檢測的數(shù)據(jù)，分析了裂縫的成因，給出了整治加固的建議。

砌體結(jié)構(gòu)，裂縫，全站儀，沉降量

1 工程概況

該建筑結(jié)構(gòu)形式為砌體結(jié)構(gòu)，底部首層單側(cè)框架，基礎形式為筏片基礎，地基采用三七灰土換填。該結(jié)構(gòu)原設計為3層，實際結(jié)構(gòu)為4層，首層為車庫，2層～4層為辦公樓。樓梯間四角、外墻與內(nèi)墻交接處均設構(gòu)造柱，內(nèi)縱墻與橫墻交接處未設置構(gòu)造柱，每層均設置圈梁。端部開間及樓梯間樓、屋面采用現(xiàn)澆混凝土，其余開間樓、屋面均采用預制空心板。該建筑于1983年4月開工建設，1984年12月竣工。結(jié)構(gòu)模型如圖1所示。

根據(jù)設計文件,該結(jié)構(gòu)2層、3層地面做法為素水泥漿1道、1∶3水泥砂漿底、1∶2.5水泥砂漿抹面，實際調(diào)查該結(jié)構(gòu)2層、3層、4層地面做法為地面磚樓面。3層、4層10-12/C-D房間作為檔案室使用。

該結(jié)構(gòu)1層～4層墻體均存在不同程度的開裂，以4層墻體裂縫數(shù)量較多，縱墻裂縫整體分布呈正“八”字形。內(nèi)縱墻裂縫集中于門頂兩側(cè)角部，分布規(guī)律大致相同；外縱墻集中于窗洞口四角，南立面裂縫相對北立面存在數(shù)量多。橫墻裂縫主要集中于4層，分布呈正“八”字形。結(jié)構(gòu)墻體裂縫損傷處抹灰層空鼓較為嚴重。裂縫寬度變化規(guī)律整體為兩邊寬，中部墻體裂縫寬度小，以東側(cè)1層寬度最大，門窗洞口裂縫均貫通，最大裂縫寬度5 mm。

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，該辦公樓北側(cè)車庫前室外散水多處存在開裂、下沉，和建筑主體脫開的現(xiàn)象，局部位置呈反向倒坡現(xiàn)象。

該建筑物所處場地范圍及周邊地下存在20世紀中后期所修建的地下人防工程，人防入口下部積水已升至坡道洞頂，且積水已達數(shù)年。位于該建筑西南側(cè)鄰近路面在2014年左右曾發(fā)生地面塌陷事故，塌陷后立即對其塌陷位置進行回填，該次塌陷未對該結(jié)構(gòu)造成影響。

2 現(xiàn)場查勘及觀測方案

2.1 損傷檢測和裂縫監(jiān)測方案

對該結(jié)構(gòu)目前存在的損傷進行全面普查統(tǒng)計，記錄每條裂縫的形態(tài)和位置，并采用示意圖表示裂縫分布特征。結(jié)構(gòu)整體損傷應每3 d觀測一次，檢查裂縫是否有發(fā)展和變化。

對主要受力構(gòu)件上存在典型裂縫進行抽樣監(jiān)測，監(jiān)測數(shù)量分別為1層2處，2層3處，3層4處，4層6處，定期監(jiān)測其變化情況。

對抽檢構(gòu)件每條裂縫進行統(tǒng)一編號，并檢測其裂縫最大寬度；采用抽樣方式對裂縫進行監(jiān)測，對監(jiān)測裂縫布設觀測標志，其中一組應在裂縫的最寬處，另一組應在裂縫的末端。

觀測成果分析：對裂縫出現(xiàn)的部位，裂縫形態(tài)、數(shù)量進行分析，判斷裂縫是否穩(wěn)定。通過數(shù)據(jù)處理，研究被監(jiān)測裂縫隨時間變化規(guī)律，判別裂縫是否在限差范圍內(nèi)及是否影響建筑物和結(jié)構(gòu)的安全。

2.2 結(jié)構(gòu)整體傾斜和相對變形檢測方案

采用全站儀對該結(jié)構(gòu)整體傾斜和相對變形進行檢測，根據(jù)觀測數(shù)據(jù)分析結(jié)構(gòu)整體傾斜和相對變形是否超過規(guī)范要求。

2.3 沉降觀測方案

1)基準點布置。根據(jù)JGJ 8—2007建筑變形測量規(guī)范的具體要求，基準點布置在變形影響范圍以外且穩(wěn)定、易于長期保存的位置。結(jié)合本結(jié)構(gòu)實際情況，為便于沉降觀測作業(yè)以及基準點間的相互校核，在周邊區(qū)域共布置6個淺埋鋼管水準基點，編號依次為(J1，J2，J3)，(J4，J6，J7)兩組，各組成閉合環(huán)，建立獨立高程系統(tǒng)，其中假設J3點高程為817.5 m，J6點高程為818.0 m。

2)觀測點布置。目前工程各建筑外立面已全部裝修，根據(jù)設計圖紙并結(jié)合現(xiàn)場實際條件，分別在該結(jié)構(gòu)南、北側(cè)柱(墻)布置沉降觀測點4個，轉(zhuǎn)點2個。

2.4 地質(zhì)勘察方案

在該建筑北側(cè)外立面2.7 m處布設6個鉆孔，建筑物東南角外側(cè)布設1個鉆孔，共計7個鉆孔，2個探井。其中深度視土質(zhì)及地下工程情況而定，孔深20 m～25 m，取土孔4個，標貫孔3個。孔位在選擇前應對現(xiàn)場場地實際情況進行選取，避開室外散水及地下管線等。

從地坪下1.5 m開始原始取樣，地層以1.5 m間距取原狀土層，密封保存；回填土層無法取原狀土時，可取為擾動土，并取30 cm每段的全部巖芯，密封保存。

鉆孔內(nèi)按巖土層性質(zhì)進行標貫測試及動探測試，采取原狀土樣、巖樣。土樣試驗的項目包括：密度、含水率、比重、液、塑限、壓縮、直剪。巖樣試驗的項目包括：密度、含水率、吸水率、飽和吸水率、干、濕抗壓強度等。

鉆孔完成后，以素土分層回填夯實，壓實系數(shù)不低于原始土層。

此外，對防空洞的歷史與現(xiàn)狀進行調(diào)查了解。

3 檢測數(shù)據(jù)及分析

3.1 結(jié)構(gòu)整體垂直度現(xiàn)狀檢測

現(xiàn)場采用全站儀對路局機關南樓結(jié)構(gòu)的整體垂直度現(xiàn)狀進行了檢測。結(jié)構(gòu)整體垂直度檢測結(jié)果如圖2所示，圖2中數(shù)據(jù)表示結(jié)構(gòu)頂點的傾斜方向與傾斜量。

根據(jù)圖2觀測結(jié)果，該建筑結(jié)構(gòu)頂點側(cè)向位移矢量存在明顯的整體向南的傾斜規(guī)律，目前結(jié)構(gòu)最大頂點側(cè)移矢量值為70.4 mm，已超過規(guī)范限值。

3.2 結(jié)構(gòu)相對沉降現(xiàn)狀檢測

現(xiàn)場采用全站儀對結(jié)構(gòu)南、北立面相對沉降進行觀測。結(jié)合現(xiàn)場檢測條件，選取北立面2層、4層和南立面3層、4層窗頂邊線為基準進行測量，相對沉降觀測結(jié)果如圖3～圖6所示。圖中數(shù)據(jù)為各測點的相對高差，小數(shù)數(shù)據(jù)單位為m，整數(shù)數(shù)據(jù)單位為mm。

根據(jù)圖3～圖6中觀測結(jié)果，目前該建筑北立面表現(xiàn)出東低西高、中部相對沉降較大的整體沉降規(guī)律；南立面表現(xiàn)出東高西低的整體沉降規(guī)律。

3.3 沉降觀測

1)累計沉降量、不均勻沉降差及平均沉降量見表1～表3。

2)沉降過程曲線。

根據(jù)本次觀測成果，建筑沉降觀測的等沉降曲線圖如圖7所示。

按日平均沉降量確定該建筑百日觀測周期，并按此周期進行了后繼觀測。根據(jù)最后一期的觀測結(jié)果匯總出該樓的末期沉降數(shù)據(jù)統(tǒng)計表(見表4)。

表1 沉降量統(tǒng)計表

表2 不均勻沉降差統(tǒng)計表

表3 不均勻沉降斜率統(tǒng)計表 ‰

表4 最后一期沉降數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

周期沉降量/mm沉降速度/mm·d-1點名:最大點名:最小點名:最大點名:最小平均沉降量/mm3d6:0.573:-0.536:0.1901:-0.0070.09

3)沉降分析。

從該樓按目前沉降過程和沉降速率情況看，本次沉降觀測周期短，頻次高，建筑南側(cè)整體沉降較為均勻，沉降量小；北側(cè)目前沉降呈現(xiàn)東側(cè)沉降量大、西側(cè)沉降小的趨勢，存在地基不均勻沉降，最大整體傾斜斜率0.000 1遠小于GB 50007—2011建筑地基基礎設計規(guī)范第5.3.4條建筑物的地基變形允許值中高層建筑的整體傾斜允許值。

3.4 裂縫監(jiān)測

根據(jù)裂縫觀測結(jié)果，本階段該樓墻體未出現(xiàn)新裂縫，裂縫寬度未明顯擴展。隨著溫度升高，部分裂縫寬度存在輕微增加。本階段內(nèi)所監(jiān)測裂縫基本穩(wěn)定。

3.5 地質(zhì)查勘

本次勘察中，4號鉆孔(距本樓東墻外墻皮往西11.0 m，距本樓北外墻皮2.2 m)鉆探到8.5 m深度時，發(fā)現(xiàn)青磚，并鉆取出幾塊青磚，后擔心鉆穿，遂停止鉆探，綜合判斷，該處可能打到了防空洞頂部。5號鉆孔(距本樓東墻外墻皮往西18.26 m，距本樓北墻外墻皮2.2 m)鉆探到11 m深度時，存在明顯漏水現(xiàn)象，據(jù)該處地層粉土的土質(zhì)情況，不應出現(xiàn)如此明顯的漏水，因此，判斷該處可能鉆孔緊鄰防空洞洞邊。7號鉆孔(距本樓西外墻皮往東12.0 m，距北外墻皮2.2 m)鉆探到12.0 m時，感覺下邊有異常，提起巖心管，發(fā)現(xiàn)取出的土樣中，在11.5 m處有青磚，依次往下約有十層屬較新的、可能系近年來的砌磚，故，亦判定，該處也正好打到防空洞上了。

據(jù)區(qū)域性地質(zhì)資料，該場區(qū)應屬濕陷性場地。防空洞開挖、襯砌時期，防空洞所穿越的地層，必定為非飽和濕陷性黃土，地下水位應遠大于本建筑的壓縮層深度。這就意味著，地基土的充分浸濕應發(fā)生于防空洞形成之后。該浸濕現(xiàn)象導致了濕陷的發(fā)生，并同時將非飽和土的壓縮，轉(zhuǎn)變成了飽和土的壓縮。防空洞存在于地基的局部位置，浸水亦屬不均勻分布。這就導致了地基土不均勻變形，進而發(fā)生樓房的不均勻沉降。

至于水從哪里來，根據(jù)已掌握的情況看，既有遠端輸入地道，亦有本樓車庫長期洗車滲水浸入。防空洞的充水是不均勻沉降的主要誘發(fā)原因。

目前來看，該樓變形已經(jīng)穩(wěn)定。在不增加防空洞充水和地表大量滲水的情況下，短期內(nèi)不致發(fā)生進一步變形。

由于存在上述情況，今后，需對該院子已知防空洞的充水情況和該樓變形趨勢進行日常監(jiān)測，尤其是雨季。發(fā)現(xiàn)異常，及時采取措施。

4 結(jié)語

1)該結(jié)構(gòu)裂縫損傷的產(chǎn)生是由于場地內(nèi)人防工程嚴重積水對地基土體充分浸濕造成地基不均勻沉降和結(jié)構(gòu)整體變形所致，現(xiàn)階段沉降觀測結(jié)果尚不能評價地基不均勻沉降是否進入穩(wěn)定階段，應繼續(xù)后續(xù)沉降觀測。后續(xù)沉降觀測不影響地基加固工程。

2)該建筑所處場地目前穩(wěn)定水位已至人防工程洞頂，長期大量積水及季節(jié)性水位交替變化的反復作用對周圍土體和結(jié)構(gòu)存在很大安全隱患，建議采用發(fā)泡混凝土回填處理。

3)建議對該結(jié)構(gòu)地基采取高壓旋噴樁帷幕進行加固，底層采用雙面鋼筋混凝土板墻加固、內(nèi)框柱及內(nèi)縱梁增大截面法加固，2層～4層采用單面鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層加固，以提高結(jié)構(gòu)的整體性和綜合抗震能力。該結(jié)構(gòu)適修性尚好，宜予修復。

Analysis on office building cracking diseases of the masonry structure

Lai Chengxiang

(TaiyuanRailwayBureauLandPropertyAdministrationDepartment,Taiyuan030013,China)

In light of the masonry structure office building cracking phenomenon, the paper puts forward structural survey and observing methods by combining geological survey, structural integrity inclination, corresponding deformation detection, cracks monitoring with settlement observation, analyzes cracking causes according to geological survey, deformation observation and structural detection data, and finally puts forward strengthening and reinforcing suggestions.

masonry structure, cracks, total station, settlement

1009-6825(2017)15-0039-03

2017-03-13

來成香(1966- )，女，工程師

P624

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