卓林,李艳

(1.安徽省大禹水利工程科技有限公司 安徽省建筑工程质量监督检测站,安徽 合肥 230088 2.安徽省建筑工程质量监督检测站,安徽 合肥 230088)

砌体结构中墙体沉降裂缝是由地基基础沉降(或不均匀沉降)引起的,而导致沉降或不均匀沉降的原因有临近建筑抽排地下水、地基基础设计不当、地基基础施工不当、大面积不均匀堆载等。地基不均匀沉降产生的裂缝主要为斜裂缝、正八字形裂缝,他们随沉降的稳定而稳定,随沉降的发展而发展。对待这种裂缝,一般在裂缝稳定以后处理[1]。本文通过工程实例分析了大面积不均匀堆载对墙体裂缝的影响。

1 工程实例

1.1 工程概况

某粮站平房仓长60m,宽25m,檐口相对标高8.60m。屋面采用钢屋架体系屋盖,屋架支座下布置有钢筋混凝土构造柱,构造柱下采用混凝土独立基础,独立基础之间用条形基础相连。基础埋置深度约1.0m,柱下独立基础底宽2.0m×3.6m,墙下条形基础底宽2.0m。4.80m标高层以下粘土砖墙体厚620mm,以上标高层粘土砖墙体厚490mm。墙体内有五个标高层布置圈梁,圈梁高240mm。4-5轴间7.62m标高层处门过梁混凝土内没有设置钢筋,造成该标高层圈梁内钢筋不连通。砌筑砂浆强度等级为M5。

图1 平房仓平面布置图

1.2 场地地质条件

根据工程勘察资料,场地内埋深16.0m以上浅地基土自上而下可分为三个工程地质层:第①层耕土层;第②层粉质粘土层 fak=100kPa,E=3.44MPa;第③层细砂层fak=180kPa,E=15.00MPa。本工程基础坐落在第②层粉质粘土层,地下水稳定水位埋深1.2m~1.5m。

1.3 仓内堆粮及裂缝发展情况

从仓库北山墙开始堆放小麦约800t(小麦散装堆放,东西方向堆满整个车间跨度25m,北山墙向南约3.0m范围最高堆放达5.0m,向南堆放约12m~15m,)后发现4至5轴间大门及7.62m标高层处门过梁和圈梁连接处及以上墙体出现开裂现象。

10日后从仓库南部开始堆放小麦,当收购到1000t时发现7~8轴间大门及7.62m标高层处门过梁和圈梁连接处及以上墙体出现开裂现象。随后将南北堆放的小麦向中间摊平,堆放高度降低至3.0m左右,然后在中间堆放小麦,基本将仓库内小麦摊平均匀堆放,仓内小麦达到3000t时,堆粮高度基本保持在3m左右,墙体裂缝基本保持稳定,没有进一步发展。

1.4 大面积地面荷载作用对临近基础的影响

依据《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)[2]附录N按分层总和法对平房仓堆粮约800t时1/1/A点、2/A点的地基附加沉降量进行复核计算。

①1/1/A点:粮食堆载高度H=5.0m,等效均布地面荷载qeq=47.8kPa,基础内侧边缘中点地基附加沉降量sg=45.8mm,基础中心点地基附加沉降量s’g=25.9mm,基础内侧边缘中点相对于基础中心点的沉降差Δsg=19.9mm,1/1/A点相对于3/A点局部倾斜值分为0.051。

②2/A点:粮食堆载高度H=3.3m,等效均布地面荷载qeq=34.2kPa,基础内侧边缘中点地基附加沉降量sg=32.8mm,基础中心点地基附加沉降量s’g=17.8mm,基础内侧边缘中点相对于基础中心点的沉降差Δsg=17.8mm,1/1/A点相对于3/A点局部倾斜值分为0.055。

由计算结果可以看出:

1/1/A处和2/A处由于大面积堆载引起的基础内侧边缘中点相对于3/A基础局部倾斜值分为0.051和0.055,超出了建筑物地基变形允许值0.003的要求。

根据规范要求,当建筑物变形过大时,就会影响建筑物的正常使用,或者引起建筑物开裂,严重倾斜甚至破坏。

1.5 墙体裂缝成因分析

本工程的持力层第②层粉质粘土层为高压缩性土,此土层为软弱土层,且土层较厚,抗剪强度低,压缩性高,压缩性不一致,在自重应力和大面积不均匀堆载产生的附加应力作用下条形基础容易产生不均匀沉降。

根据现场调查,小麦堆放过于集中,地基土在大面积地面堆载作用下产生压缩变形,由于地面荷载作用不均匀,引起地基产生过大的沉降差,导致地基发生不均匀沉降。当小麦收购至800t时主要堆放在北侧的①轴~③轴间,而向南以外地方没有堆载,基础内侧边缘的局部倾斜率远大于建筑物地基变形允许值,即在此工况下基础产生明显的不均匀沉降。基础内侧边缘中点相对于基础中心点的沉降差为17.8mm~19.9mm,造成基础边缘和中心点的不均匀受压,导致基础向内侧倾斜,是引起圈梁外侧裂缝较宽,内侧裂缝较窄的原因。裂缝开展的性态、时间和开展次序均与平房仓内堆放小麦的时间和次序相吻合。

综上所述,该平房仓墙体与圈梁产生裂缝的主要原因是由于基础的不均匀沉降引起的,其次墙体整体刚度在门窗洞口处有较大的减弱,加剧了门窗洞口处的沉降,进而产生斜向裂缝,A轴7.32m标高层圈梁内的钢筋不连通加剧了墙体和圈梁的开裂。

1.6 地基不均匀沉降导致的墙体裂缝处理方法

①在堆粮过程中应严格按照作业规程操作,不宜过于集中堆载。

②对仓内粮食均匀堆放后,加强对平房仓的沉降观测,对观测资料进行分析,以确定沉降是否趋于稳定。如果不均匀沉降仍在发展,裂缝较严重且继续开展,应本着先加固地基后处理裂缝的原则进行。

③对墙体和不连通的圈梁进行加固处理,以确保墙体和圈梁的整体性。

④待仓内粮食清空后,对室内地坪进行处理,增加其刚度,以减轻地基基础的不均匀沉降。

⑤当沉降趋于稳定后,对墙体裂缝进行处理,对于缝宽在0.5mm~2.0mm且裂缝深度开展较浅的裂缝,宜采用填缝法进行处理。剔除墙体表面抹灰层,然后沿裂缝开凿U型槽,槽内用改性环氧砂浆或改性环氧胶泥填缝。裂缝处理后宜观察一段时间,裂缝不继续开展后再进行抹灰粉刷。对于门洞上方裂缝宽度大于2mm且开展深度较深的裂缝,应在保证结构安全的前提下将贯通缝按斜缝长方向局部砌体凿除后用微膨胀混凝土填实[3]。

2 结论

大面积堆载不仅会使地基产生竖向沉降,而且附带的地基侧向变形同样可以导致邻近建筑物地基产生受力和变形,严重的还会导致工程事故[4]。因此大面积堆载的厂房在施工过程中应加强施工质量控制,加强上部结构的刚度,提高墙体抗剪强度。其次地面堆载应均衡,应根据使用要求、堆载特点、结构类型和地质条件确定允许堆载量和堆载范围。