建筑地基工程沉降縫的施工技術研究

侯江波

（北京城建華夏基礎建設工程有限公司，北京101111）

1 引言

在現代建筑工程中，設計與施工人員為了防止建筑物各部分在發生地基不均勻沉降問題時導致房屋建筑被破壞，會設置垂直沉降縫。具體的原理為：房屋建筑建設完成后，地下土層可能會發生變化。一旦房屋建筑相鄰部分的高度、荷載、結構形式出現較大差別且地基不足以支撐這種改變時，出現不均勻沉降便是大概率事件，房屋建筑的某些薄弱部位會開裂，從而使房屋建筑變成“危房”。基于此，需要在復雜的平面或轉折處、高度變化處等位置設置沉降縫，以保證房屋建筑的安全性。現階段，國內外對建筑地基工程沉降縫的研究已經較為深入，本文對這些文章進行梳理，結合自身工作經驗，圍繞沉降縫施工技術的多個操作步驟進行重點討論。

2 建筑地基工程中沉降縫的重要性分析

2.1 房屋建筑常見裂縫及發生原因

房屋建筑建設完成后，影響其結構安全性的主要原因之一便是地基不均勻沉降引起的墻體裂縫。常見的裂縫類型：（1）建筑斜裂縫。一般發生在建筑縱墻的兩端，大部分裂縫會沿著窗口的兩條對角線方向，向沉降幅度較大的方向傾斜并向上發展[1]。（2）窗間墻水平裂縫。主要在窗間墻的上下對角成對出現，沉降大的裂縫出現在下方，沉降小的裂縫出現在上方。（3）豎向裂縫。一般發生在建筑縱墻中央的頂部以及底層窗臺位置，上方裂縫寬度大、下方裂縫寬度窄。這些裂縫出現后，會對建筑的結構穩定性、結構完整性產生破壞，對建筑安全性的危害極大。

對所有裂縫的發生原因進行分析，得出的結論為：（1）如果建筑建設在軟土地基上，則出現地基不均勻沉降情況時，墻體會承受較大的剪切力。如果結構剛度較差，加上建筑施工質量和所應用的材料強度無法承受這種剪切力時，墻體便會開裂。（2）建筑空間中墻體發生不均勻沉降發生時，會受到較強的剪力作用，導致上下部位出現水平裂縫。（3）建筑窗間墻在不均勻沉降發生后，同樣會承受荷載。此時，窗臺會起反作用，一旦集中在上部地區的荷載較大時，對應的反作用力也會過大，最終使窗間墻變形嚴重而開裂。由此可見，建筑出現不同種類的裂縫均與地基不均勻沉降有關。

2.2 設置沉降縫的不可或缺性

為有效預防裂縫，需設置沉降縫。一般而言，針對層數差異較大、長度過長、平面形狀較為復雜的房屋建筑，都應從地基基礎區域開始，有目的性地斷開成若干個部分[2]。通過這種方法，使建筑結構在沉降發生時能夠保持均勻性。通俗而言，現代建筑多為鋼筋混凝土結構，此種結構整體理論上可在結構內部各區域、各物件互相之間保持相對靜止的情況下實現平移。如果出現不均勻沉降，意味著結構內部各物件的相對靜止關系被破壞，造成了相對移動，那么結構穩定性勢必被破壞。但如果有目的性地預設沉降縫，建筑發生沉降時依然能保持相對靜止關系，使結構體整體位移，則建筑結構依然會保持穩定，出現墻體裂縫的概率會大幅度降低。

3 建筑地基工程中的沉降縫施工技術簡析

3.1 沉降縫設計階段的要素分析

在開展沉降縫施工之前，設計人員需要對建筑地基基礎設計等級、在長期受到荷載作用下產生的地基變形、對建筑上部結構造成的影響程度等關鍵要素進行系統的計算。

1）針對軸心受壓基礎進行計算時，應該滿足式（1）：

式中，Pk為荷載效應標準組合情況下，建筑基礎地面處承受的平均壓力，kPa；fa為經過修正后的建筑地基承載力特征值，kPa。

2）針對建筑偏心受壓基礎進行設計時，使用式（2）：

式中，Pk，max、Pk,min分別為荷載效應標準組合情況下，建筑基礎底面邊緣所承受的最大、最小壓力值，kPa。

總體而言，在進行沉降縫施工之前，設計人員必須對建筑結構長期承受的荷載、在遭受作用力下會產生的變形值等要素進行系統性分析，最后編制出沉降縫的設計方案。

3.2 沉降縫施工技術的操作步驟

3.2.1 針對基層的處理

進行沉降縫施工時，首先應做好結構基層的處理工作。針對不同性質的地基及對應建筑物的高度的差異，預留的縫寬如表1 所示。針對高層建筑地基基礎設置沉降縫時，應由技術人員進行更加深入、詳細的計算、分析，之后方可確定所預留的沉降縫的寬度。處理基層時，首先應注意填充材料的問題。具體來說，很多沉降縫中的填充物如果處理不佳，則有可能使混凝土松動。因此，需要對這些材質進行清理。施工順序應當按照從上到下的原則，即頂板→側墻→底板，需嚴格遵守基層處理標準。

表1 針對不同性質地基的沉降縫寬度設置

除此之外，當出現表2 中的情況時，需要進一步提高沉降縫的施工精度。

表2 一些需要提高沉降縫施工精度的情況

在選擇沉降縫位置時，應根據地基基礎結構的實際情況，科學決定。具體如圖2 所示。

圖2 沉降縫位置選擇

3.2.2 提高鉆孔設置的合理性

進入鉆孔設置階段時，施工人員應重點圍繞鉆孔的排布位置進行反復確定。理想狀態下，鉆孔應該布置在沉降縫的兩側，具體排布情況應該十分均勻——相鄰兩個鉆孔之間的距離應在500～800 mm，除了極特殊的情況之外，鉆孔間距不得超過這一規定范圍。現代沉降縫鉆孔施工一般會選擇在鉆孔中加入高壓化學灌漿管，在使用之前必須先檢查是否有異狀，如外觀變形，接頭是否壓緊。設置這種管時，應確保雙頭彈簧（橡膠套）必須套進接頭處，放置深度必須達到“能夠貫穿止水帶底部”的要求，進而確保止水帶的功能達到要求。

3.2.3 在注漿作業過程中全程保持高壓狀態

注漿作業的主要目的是對沉降縫灌注材料，應確保材料可以準確無誤地達到止水帶的下方。具體要求是，在灌注作業過程中，應全程確保灌注壓力，至少要保持在2 MPa 之上，且每一次連續高壓灌注的時間不得低于10 min。現階段，使用的灌注主材料是TPT-2 水溶性聚氨酯，遇水后會二次膨脹，理論上能夠有效填充沉降縫。但為了確保沉降縫不發生滲漏情況，在基礎注漿作業施工完成后，還可以增設一個沉降縫堵漏施工環節。首先，可選擇合適位置，將整條縫開成5 cm×10 cm 的V 形槽。有鋼筋的要把鋼筋下的混凝土塊打掉一部分，方便埋管。其次，清理V 形槽，必須去除浮灰，松動的混凝土塊，用水沖洗V 形槽后埋管。再次，使用注漿材料埋管封堵，之后抽出埋管，形成注漿通道，確保漿液能夠順利流入其中。最后，將材料注入其中，完成封堵。

3.2.4 后續處理作業

完成第一次注漿作業之后，施工人員應依次進行空腔預埋、橡膠嵌入、二次注漿、防水密封等作業。具體而言：

1）沉降縫預留之后，如何做好防水、防守漏工作便是一項重要工作。盡管按照上文所述方式，已經向沉降縫內部注入了封堵材料，甚至進行了埋管封堵，但取得的效果可能并不明顯。基于此，需要在第一次注漿作業完成后，另外灌注一層注漿材料，進而形成“空腔”。這樣做的目的在于能夠使沉降縫的穩固程度得到提升。

2）為了使灌注材料能夠緊密、充實地填滿沉降縫，可向其中加入具有遇水膨脹功能的橡膠，之后添加聚合物等灌注材料，可進一步提高施工效果。

3）當第一次注漿材料的強度達到預期值的90%后，才能開展二次注漿作業。需要注意，兩次注漿作業所用的材料必須相同，灌注作業期間的注漿壓力、灌注時間選擇同樣應該相同（第一次灌注時間如果是早上8 點，那么第二次同樣應該是早上8 點）。進行二次注漿作業的目的是建立第二防水層，這一防水層與之前已經添加進施工縫的橡膠會在彼此相互作用下，形成功能更加強大的止水帶，有助于進一步豐富沉降縫的功能。事實上，完成該環節的作業后，當建筑出現不均勻沉降時，沉降縫對建筑沉降能夠提供一種緩沖力，可有效降低建筑沉降過程中出現損壞問題的概率。

4）當所有注漿工作完成后，需進行表面密封處理作業——在混凝土表面覆蓋一層注漿材料，從而完成密封[3]。

4 結語

在建筑地基工程中設置沉降縫的意義在于防止建筑物受荷載作用或地基承載力不均勻的情況下發生不均勻沉降，進而產生不規則裂縫，導致結構物被破壞。預先設置好沉降縫之后，能夠使大概率會發生的建筑裂縫處于可控狀態。總體而言，設置沉降縫能夠提高建筑物的穩定性，還可以在一定程度上起到防滲作用，全方位提高建筑的安全性。