地下室外墻在不均勻地基沉降中的裂縫成因分析及預防措施

摘要：地基沉降是導致地下室外墻裂縫的常見原因，其由多種因素引起，如地質條件、設計施工缺陷、外部環境等，而不均勻的地基沉降十分容易導致墻體應力的重新分布，從而出現墻面裂縫。基于此，分析了地基沉降對地下室外墻的應力影響，并探討了由此引發的裂縫問題及其預防措施，通過這些綜合措施，可以有效預防地下室外墻出現裂縫，從而能夠有效確保結構的安全和使用壽命。

關鍵詞：地下室外墻"地基沉降"應力分布"裂縫預防

Cause"Analysis"and"Preventive"Measures"of"Cracks"on"Basement"Exterior"Walls"in"Uneven"Foundation"Settlements

XU"Ping

Pan-China"Group"Co.，"Ltd.，"Beijing，"100083"China

Abstract："Foundation"settlement"is"a"common"cause"of"basement"exterior"wall"cracks，"which"is"caused"by"various"factors"such"as"geological"conditions，"design"and"construction"defects，"and"external"environment."Uneven"foundation"settlement"can"easily"lead"to"the"redistribution"of"wall"stress，"resulting"in"wall"cracks."Based"on"this，"the"impact"of"foundation"settlement"on"the"stress"of"basement"exterior"walls"was"analyzed，"and"the"crack"problems"and"preventive"measures"caused"by"it"were"discussed."Through"these"comprehensive"measures，"cracks"in"basement"exterior"walls"can"be"effectively"prevented"and"controlled，"thereby"ensuring"the"safety"and"service"life"of"the"structure.

Key"Words："Basement"exterior"wall;"Foundation"settlement;"Stress"distribution;"Crack"prevention

地下室外墻作為建筑結構中的關鍵部分之一，其穩定性直接關系到整個建筑工程的安全性和耐久性。地基沉降是導致地下室外墻裂縫的常見原因，而不均勻沉降更易引起應力集中，進而導致裂縫的產生[1]。這些裂縫不僅影響地下室的防水性能和使用功能，還可能對結構安全造成嚴重威脅。因此，研究地基沉降對地下室外墻應力分布的影響，以及探索有效的裂縫預防和修復措施，對提高建筑工程質量、延長建筑使用壽命具有重要意義。

1"地基沉降對地下室外墻的應力影響分析

地基沉降是地下室外墻承受應力變化的重要原因之一，其產生原因復雜多樣，一般包括地質條件差異、設計與施工缺陷、外部環境因素等。而地基沉降也會導致地下室外墻所受的應力發生顯著變化，其機理主要有垂直應力增加、剪切應力產生、彎曲應力增大等。不均勻沉降是地下室墻體裂縫產生的主要原因之一，裂縫的出現不僅影響地下室的防水性能和使用功能，還可能對結構安全造成威脅，并且長期的地基沉降還會導致地下室外墻的整體穩定性降低，特別是在裂縫擴展和變形加劇的情況下，墻體可能發生傾覆或倒塌[2]。

2"地下室外墻裂縫的成因分析

2.1"結構設計不合理引發的裂縫問題

地下室外墻裂縫的成因中，結構設計不合理是一個重要的因素，這種不合理設計可能直接導致混凝土墻體在受力、溫度變化及其他外部因素作用下產生裂縫。例如：墻體形狀不合理會降低其承載能力和抗裂性能，復雜的墻體形狀也可能導致應力集中現象的出現，在應力集中部位，混凝土的拉應力可能超過其抗拉強度，進而引發裂縫[3]，具體如表1所示。

2.2"材料質量與施工工藝對裂縫的影響

地下室外墻裂縫的成因復雜多樣，其中材料質量與施工工藝是兩大關鍵因素。它們直接關系到混凝土結構的強度、耐久性，以及在外部環境作用下的抗裂性能。

2.2.1材料質量對裂縫的影響

水泥的安定性、強度等級、不同品種的特性（如普通硅酸鹽水泥與礦渣水泥的收縮性差異）都會直接影響混凝土的收縮性和強度發展，具體如表2所示。

水泥質量不合格或選擇不當，容易導致混凝土內部應力分布不均，從而產生裂縫；而其中骨料的級配、粒徑、含泥量、針片狀含量等因素也會影響混凝土的密實度和工作性，級配不合理、含泥量高會增加混凝土的干縮性和滲透性，也會促進裂縫的形成[4]。

2.2.2施工工藝對裂縫的影響

施工工藝也會對地下室外墻裂縫產生影響，如混凝土配合比是否精確會直接影響其工作性、強度、耐久性和抗裂性；攪拌不均勻也會導致混凝土各組分分散性差，影響混凝土性能；此外，澆筑速度過快、分層過厚、振搗不足或過度振搗均會影響混凝土的性能，導致內部缺陷和應力集中，進而產生裂縫[5]。

3"地基沉降對地下室外墻裂縫的預防措施

3.1"優化結構設計，以減少應力集中

3.1.1合理設置沉降縫

對于不同地下室的建筑物，應合理設置沉降縫。沉降縫可以有效地將建筑物分割成多個獨立的部分，使各部分能夠各自沉降，從而避免因地基沉降不均而產生的應力集中和裂縫。

3.1.2增強墻體與基礎的連接

在墻體與基礎之間增加連接梁、連接板等構件，以增強它們之間的連接強度，通過增加墻體與基礎之間的錨固鋼筋，提高錨固性能，使墻體和基礎能夠更好地協同工作，減少應力集中。

3.1.3采用合理的墻體構造

在地下室外墻的關鍵部位（如轉角處、洞口邊緣等）適當增加墻體厚度，以提高墻體的抗彎剛度和抗裂性能。例如：在墻體中設置構造柱，可以有效增強墻體的整體性和穩定性，減少因地基沉降而產生的應力集中和裂縫。

3.2"高性能材料與施工工藝

在建筑工程中，地下室外墻裂縫常由地基沉降引起，這不僅影響建筑的美觀性，還可能對結構的安全性和耐久性造成威脅。為了有效預防因地基沉降而導致的地下室外墻裂縫，采用高性能材料與先進的施工工藝至關重要。

3.2.1高性能混凝土

在選擇高性能混凝土時，應根據地下室外墻的具體要求合理設計，同時需嚴格控制原材料質量，因為混凝土的配比會直接影響其工作性能和力學性能，而合理的配比能夠有效減少混凝土內部的微裂縫和孔隙。

3.2.2先進施工工藝

通過技術引入先進的施工工藝，如二次振搗、真空吸水、激光找平等技術，能夠顯著提高混凝土的密實度和平整度，有效提高結構的剛度和抗變形能力，減少因地基沉降而產生的裂縫。

3.3"加強地基處理與基礎加固措施

地質勘察是地基處理的前提，通過詳細的地質勘察可以了解地基土層的分布、性質、厚度、地下水位等情況，為地基處理提供依據，建設單位應委托具有資質的地質勘察單位進行勘察，并根據勘察結果對地基穩定性進行評估，確定地基處理的必要性和方案。

3.3.1加強地基處理

對于地基承載力不足的軟弱土層，可以采用換填法進行處理，即挖除部分軟弱土層，換填承載力較高、壓縮性較低的材料（如碎石、砂礫等），并分層夯實；或通過向地基中注入水泥漿、水玻璃等漿液，填充地基中的孔隙和裂縫，提高地基的強度和穩定性。

3.3.2基礎加固措施

地基沉降的基礎加固措施可以采取在基礎底部增設一定厚度的墊層（如碎石墊層、砂墊層等）的方法，以分散上部荷載，提高基礎的承載力和穩定性，另外，適當增加基礎的埋深，將基礎置于承載力較高、壓縮性較低的土層上，減少地基沉降對地下室外墻的影響；或通過增設圈梁、構造柱等構件，加強上部結構的剛度，提高其對地基沉降的抵抗能力，同時確保砌體結構施工過程中嚴格執行規范規定，如磚澆水潤濕、提高砂漿強度等，以提高墻體的抗剪強度。

4"裂縫監測與修復技術

4.1"裂縫監測技術及其應用

裂縫監測技術主要利用各種先進的傳感器和測量設備，對地下室外墻的表面及內部裂縫進行實時監測和數據采集。將裂縫監測設備與實時預警系統相結合，當監測到裂縫的長度、寬度、發展速率超過預設閾值時，系統能自動發出警報，提醒相關人員及時采取措施，這種實時預警系統有助于減少因人為疏忽而錯過的最佳處理時機；或可以利用裂縫監測技術可以連續、準確地采集裂縫的相關數據，并通過數據分析軟件對數據進行處理和分析的能力，通過分析裂縫的發展規律和趨勢，可以評估地基沉降對地下室外墻的影響程度，為制定預防和處理措施提供科學依據；在地下室外墻出現裂縫后，裂縫監測技術還可以指導修復加固工作，即通過監測裂縫在修復過程中的變化情況，評估修復效果是否達到預期目標，從而確保修復加固工作的有效性和可靠性。

4.2"裂縫修復材料與方法

地基沉降造成的地下室外墻裂縫的修復材料較多，并且不同修復材料具有不同的性質和適用范圍，具體如表3所示。

4.3"裂縫修復后的效果評估與維護

裂縫修復后的效果評估一般包括裂縫閉合情況、修復材料性能、墻體穩定性、防水性能、環境適應性5個方面。第一，評估修復后裂縫是否完全閉合，可以通過目視檢查、裂縫測量儀等工具進行測量和記錄；第二，檢查修復材料是否與墻體表面良好粘結，無空鼓、脫落等現象。同時，評估修復材料的強度、耐久性等性能是否滿足設計要求；第三，通過觀察墻體表面是否出現新的裂縫、變形或位移等現象，評估墻體的整體穩定性，必要時可以進行專業的結構檢測，如使用應力應變計等設備監測墻體的應力狀態。

5結論

綜上所述，本文通過對地下室外墻在不均勻地基沉降中的應力分布與裂縫成因的深入分析，提出了一系列裂縫預防和修復措施，確保了修復工作的可靠性和持久性。未來的研究應繼續關注新材料、新技術在地下室外墻裂縫預防和修復中的應用，以及環境變化對地下室外墻穩定性的影響。

參考文獻

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[2]趙洪斌.地基處理技術在房屋建筑工程施工中的應用分析[J].居舍，2023（33）：66-69.

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[4]唐茂林.考慮地基不均勻沉降的底部框架砌體混合結構加固參數優化研究[D].長沙：長沙理工大學，2022.

[5]李鐵純，岳慶力，武龍飛，等.某商住小區地下室剪力墻裂縫成因分析[J].粉煤灰綜合利用，2020，34（4）：14-17.