某老旧小区房屋安全抗震检测鉴定及墙体裂缝原因分析
时间：2023-06-26 09:05:04 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
宋娟SONG Juan；
程阿青CHENG A-qing；
罗国波LUO Guo-bo；
张训ZHANG Xun
（①贵阳市工程设计质量监督站，贵阳 550006；
②贵州中建建筑科研设计院有限公司，贵阳 550006）
老旧小区建筑以砖混结构为主，砖混结构因造价低、取材方便、施工简单而被普遍使用，墙体出现裂缝也较为常见，一般分为受力裂缝和非受力裂缝。引起裂缝的原因也较多，地基基础不均匀沉降、温缩裂缝、材料本身质量问题、施工砌筑质量等。砖混结构相较于框架结构和钢结构而言，整体性、抗震性差，墙体裂缝的产生，不仅影响砖混结构的整体性和抗震性能，耐久性也会受到一定影响。据统计，地基基础不均匀沉降导致的裂缝在砖混结构中比例很高[1-7]，因此针对裂缝产生的原因，具体分析问题、解决问题显得尤为重要。
贵州贵阳市某老旧小区房屋分为Ⅰ区域和Ⅱ区域，均为砖混结构。Ⅰ区域一层至三层砖混结构修建于1987 年，第四层修建于上世纪90年代，2012 年增加钢结构屋架层；
Ⅱ区域一层至二层砖混结构修建于1987 年，第三层修建于上世纪90 年代，地基基础为浆砌毛石基础，相关建筑资料缺失。该建筑修建于山体之上，经过多次扩建和加层，后期进行过加固改造。
该建筑物建成后作为办公楼使用，经过多次扩建、加层，且进行过加固。经检查，楼面板上无异常堆载，屋顶局部有覆土存在。目前周边没有振动源，但上部主体结构出现墙体裂缝，因此对该建筑开展以下相关项目的检测工作：
2.1 上部主体结构检测结果
经现场检测，该建筑平面形状极不规则，具体详见图1 建筑平面布置示意图。建筑垂直度最大值小于《民用建筑可靠性鉴定标准》第7.3.10 条对Cu 级垂直度限值的规定，满足规范要求。
图1 建筑平面布置示意图
对建筑材料强度、构件截面尺寸、混凝土构件钢筋隐蔽情况数据进行采集，并经结构计算软件YJK 进行计算，均满足承载力和抗震性能。
建筑上部承重结构的连接及构造基本满足相关规范要求。
建筑上部承重结构及围护结构的裂缝或缺陷情况如下：
Ⅰ区域办公楼砖混部分：部分墙体出现水平、竖向、斜向裂缝，最大斜向贯穿裂缝宽度22mm；
墙体砌筑质量差，局部灰缝不饱满。
Ⅱ区域办公楼砖混部分：个别构件混凝土出现蜂窝孔洞、不密实现象，钢筋锈蚀，浇筑质量差；
部分墙体出现水平、竖向、斜向裂缝，最大斜向贯穿裂缝宽度22mm；
部分纵横墙体交接处出现竖向通缝，最大竖向通缝宽度为10mm；
部分墙体渗水；
个别外墙与基础连接处脱开，最大裂缝宽度15mm；
墙体砌筑质量差，局部灰缝不饱满。
经现场检查，所抽检1～5 号探坑上部主体结构墙体存在因地基基础不均匀沉降引起的开裂、变形或位移。
该建筑砖混部分基础形式为条形基础（局部为独立柱基础），基础采用浆砌毛石基础，砌块间砂浆强度低，砌块间空隙大，砂浆强度不饱满，粘结不牢；
基础埋深较浅，Ⅱ区域办公楼部分的建筑埋深最小的仅为250mm，不满足现行相关规范要求。
图2 墙体裂缝图
图3 墙体裂缝图
2.2 地基基础检测结果
采用开挖探坑和采用麻花钻的方法对基础尺寸、埋深、持力层现状是否满足规范要求进行检测，并取土进行室内试验，确定持力层地基承载力是否满足安全使用要求。本次检测开挖5 处探坑并取土样，对地基基础土样进行试验，力学参数如表1 所示。
表1 地基基础土样力学参数
经检测，1、2、3、4、5 号探坑基础均为毛石条形基础，埋深分别约1900mm、1400mm、250mm、900mm、400mm。经计算地基承载力特征值均大于基础底面最大压力值，地基持力层承载力满足要求。
1、2 号探坑经麻花钻钻取土样，钻取深度为5.0m，基础底部为红黏土，无危害工程安全性的不良地质现象存在。
3 号探坑经麻花钻钻取土样，基底红黏土在2.8 至3.4m处出现土洞，3.4m 至4.1m 为红黏土，4.1m 以下为岩石。
4 号探坑经麻花钻钻取土样，钻取深度为为4.6m，为红黏土，基础底部无危害工程安全性的不良地质现象存在。
5 号探坑经麻花钻钻取土样，钻取深度为2.8m，为红黏土，2.8m 以下为岩石。毛石基础砌筑质量差，松散，存在孔洞等不满足规范要求的情况。
图4 毛石基础砌筑质量差
图5 麻花钻钻取土样
根据检测结果，结合土样室内试验数据及相关资料分析，造成建筑墙体开裂原因为基础沉降产生的沉降裂缝，主要由以下几点引起基础沉降：
①根据现场检测，基础持力层为红黏土，红黏土具有孔隙比大、含水率高、体积随含水率降低而大幅收缩的特性（胀缩性）[8]，贵州红黏土常见自然含水率为30%~65%。根据地基基础土工试验报告，所抽检土样含水率为31.3%~40%，接近常见含水率下限值。查阅该地区2015 年至2022 年份气象资料，2022 年5 月至10 月平均温度同比明显增高且主要以晴天为主，部分地区出现植被因缺水枯萎现象；
1 号探坑和2 号探坑周边存在大树，大树蒸腾作用进一步加剧地基基础土壤水分流失。综上所述，因2022 年5 月至10 月极端高温天气导致土壤含水率降低，引起红黏土失水收缩，造成基础发生沉降，从而引起上部主体结构产生沉降裂缝。
②该建筑修建于山体之上，基岩起伏变化较大，基底下红黏土层厚度差异大，房屋地基持力层不均匀。经现场勘察发现，3 号探坑（Ⅱ区域）发现基础持力层在2.8m 至3.4m 处存在土洞，基础埋深较浅，受环境影响很大，因此红黏土更容易失水，造成基础发生沉降，引起上部主体结构产生沉降裂缝。
图6 钢筋笼、钢管桩加固基础
图7 钢筋笼、钢管桩加固基础
图8 自动化监测设备点位图
③建筑基础采用浆砌毛石基础，砌块间砂浆强度低，砌块间空隙大，砂浆强度不饱满，粘结不牢，整体性差，在地基持力层出现沉降时，容易造成基础沉降，从而引起上部结构墙体出现裂缝。
④该建筑周边（Ⅰ区域）存在植物根系深入基础和持力层情况，在干旱缺水的环境下，植物吸水更严重，从而导致地基土失水更为严重，进而加剧了地基基础沉降。
⑤建筑抗扰动性差，抗震性能极差：该建筑平面形状特别不规则，且未设置构造柱及圈梁，建筑整体抗扰动能力差，建筑上部结构在轻微扰动下即会产生明显的响应。
该建筑墙体裂缝主要为沉降裂缝，立即对地基基础开挖，采用支护钢筋笼和钢管桩相结合的加固处理方法。钢材采用Q345，钢筋直径为C12，钢管采用热轧无缝钢管，钢管直径43mm，壁厚为3mm。主要施工工艺流程为：开挖地基基础—测量放样—钢管制作安装—绑扎钢筋笼及安装—模板支护—注浆。由于局部地基基础埋深达1900mm，本次加固采用分段混凝土浇筑，预留钢筋焊接。
对地基基础加固处理后的建筑，采用徕卡MS50 全站仪结合静力水准仪对变形情况进行自动化观测。根据变形监测结果，监测期内建筑沉降最大点CJ-6，累计沉降1.36mm，平均速率为0.09mm/d；
建筑最大倾斜率变化点为QX-1，X 方向倾斜率变化为0.02‰，Y 方向倾斜率变化为0.65‰；
综合变形监测数据分析，建筑变形已达稳定状态。
对该建筑上部承重结构及地基基础进行检测鉴定，综合分析建筑墙体出现裂缝的原因，是地基基础环境复杂和极端天气造成贵州红黏土失水收缩较大，建筑平面布置极不规则，上部主体结构在轻微扰动下即会发生明显的响应。同时针对问题采用钢筋笼和钢管桩相结合的加固方法进行处理，对处理后的建筑进行自动化沉降监测数据分析，建筑变形已达稳定状态。
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