摘要:鹽漬土地基與一般土的工程性質(zhì)有顯著區(qū)別,建筑物經(jīng)常碰到裂縫的問題,但裂縫究竟是結(jié)構(gòu)問題,還是建筑表面的現(xiàn)象,這是界定結(jié)構(gòu)安全性的關(guān)鍵。本文主要介紹裂縫的產(chǎn)生及防治。

關(guān)鍵詞:混凝土裂縫;建筑裂縫;鹽漬土

鹽漬土地基由于所處地理環(huán)境、氣候條件和各自地質(zhì)成因等不同,而與一般土的工程性質(zhì)有顯著區(qū)別,并帶有一定的區(qū)域性。當(dāng)其作為建筑物地基時(shí),如果不注意這些特點(diǎn)就會造成建筑物裂縫。裂縫和產(chǎn)生變形對建筑物的危害主意表現(xiàn)在結(jié)構(gòu)安全性和房屋使用功能兩個(gè)方面,結(jié)構(gòu)受力裂縫的出現(xiàn)預(yù)示著結(jié)構(gòu)承載力可能不足,結(jié)構(gòu)變形的出現(xiàn)雖然對結(jié)構(gòu)抗壓承載力沒有直接影響,但貫穿性裂縫的形成會降低結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性和抗震性能。外墻、樓板和屋面結(jié)構(gòu)裂縫會影響結(jié)構(gòu)防水,造成房屋滲漏,明顯的結(jié)構(gòu)裂縫或較大的變形會影響建筑物的美觀。

鹽漬土具有“吸濕性、松脹性、膨脹性、侵蝕性和腐蝕性”的特點(diǎn),其地基承載力變化大,隨著季節(jié)和氣候的變化而變化,在干燥時(shí)鹽分呈結(jié)晶狀態(tài),地基承載力較高,一旦浸水后,晶體溶解變?yōu)橐后w,承載力降低,壓縮性增大;土中含硫酸鹽類結(jié)晶,體積膨脹,溶解后體積縮小,易使地基土的結(jié)構(gòu)破壞,強(qiáng)度降低并形成松脹鹽土;由于鹽類遇水溶解,使地基容易產(chǎn)生溶蝕現(xiàn)象,降低地基的穩(wěn)定性。在天然狀態(tài)下,鹽漬土為很好的地基,一旦因自然條件改變就會產(chǎn)生嚴(yán)重的溶陷、膨脹和腐蝕,使建筑物裂縫、傾斜或結(jié)構(gòu)被腐蝕破壞。

鹽漬土土層厚度不一,均勻性不一、不同部位處含水量的變化以及建筑物基底壓力不等等原因時(shí),就會導(dǎo)致地基土不均勻的隆起或下陷,使得建筑物產(chǎn)生墻體開裂、地面隆起或下陷等破壞。因此,必須對鹽漬土土場地進(jìn)行處理。

某建筑建于鹽漬土地帶,距鹽湖3km,建成后一年,在墻面、地面到處是裂口,墻面裂縫最大寬度達(dá)15mm,地裂延續(xù)長達(dá)40m,縫寬達(dá)100mm。為查明事故原因,在大樓內(nèi)外布設(shè)9個(gè)鉆孔。查明大樓中間門廳及西側(cè),在表層土層下,存在鹽漬土層,厚達(dá)8m,并且有一根地埋上水管接頭漏水,導(dǎo)致鹽漬土層濕化嚴(yán)重。

1 具體現(xiàn)象:

1.1 斜裂縫發(fā)生在縱墻的兩端,多數(shù)裂縫通過窗口的兩個(gè)對角,裂縫向沉降較大的方向傾斜,并由下向上發(fā)展。由于橫墻剛度較大(門窗洞口較少),一般不會產(chǎn)生較大的相對變形,所以很少出現(xiàn)這類裂縫。裂縫多在墻體下部,向上逐漸減少,寬度下大上小,經(jīng)常在房屋建成后不久就出現(xiàn),其數(shù)量及寬度隨時(shí)間而逐漸發(fā)展。

1.2 窗間墻水平裂縫。一般在窗間墻的上下對角處成對出現(xiàn),沉降大的一邊裂縫在下,沉降小的一邊裂縫在上。

1.3 豎向裂縫發(fā)生在縱墻中心的頂部和底層窗臺處,裂縫上寬下窄。當(dāng)縱墻頂層有鋼筋混凝土圈梁時(shí),頂層中心頂部豎向裂縫則較少。

1.4 房屋的頂層,特別是房屋兩端的縱橫墻體,裂縫沿屋頂圈梁與墻體交接面水平分布及墻體外角斜向分布,其次是門窗洞口45度斜向分布。有的房屋的圈梁處出現(xiàn)了水平裂縫,嚴(yán)重的呈連續(xù)狀。

1.5 現(xiàn)澆板跨中產(chǎn)生裂縫

1.6 混凝土和抹灰層的干縮裂縫

2 原因分析:

2.1 受力裂縫。受力裂縫多出現(xiàn)在抗震設(shè)防區(qū)的建筑物上,雖然有圈梁構(gòu)造柱、鋼筋混凝土現(xiàn)澆板等整體連接,但這也不能完全保證不出現(xiàn)裂縫。發(fā)生在房屋底層窗臺處的豎向裂縫,多數(shù)是由于縱墻開窗較大,地基受荷載后變形不均勻,窗臺墻起到反梁的作用而引起的。在鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)中,基礎(chǔ)內(nèi)一般均未設(shè)置基礎(chǔ)梁,僅靠圈梁、構(gòu)造柱等來加強(qiáng)建筑物的整體剛度,當(dāng)?shù)鼗芎奢d較大時(shí),窗臺墻因反向變形過大而開裂。

2.2 墻體和梁上出現(xiàn)斜裂縫,主要發(fā)生在不均勻土地基上,由于鹽漬土地基分布不均或鹽漬土溶陷后不均勻下沉,使墻體承受較大的剪切力,當(dāng)結(jié)構(gòu)剛度較差,施工質(zhì)量和材料強(qiáng)度不能滿足要求時(shí),導(dǎo)致墻體開裂。地基沉降差異是引起砌體結(jié)構(gòu)建筑物裂縫的一個(gè)主要的因素。由于地基沉降差異引起的裂縫多為斜裂縫,此類裂縫一般情況下裂而不鼓,往往貫通到基礎(chǔ)。尤其對于鹽漬土地基,當(dāng)?shù)鼗幚聿划?dāng)時(shí),很容易在底層墻體產(chǎn)生斜向裂縫和窗下墻豎向裂縫。在房屋縱橫墻地基不均勻沉降的情況下,將使墻體承受較大的剪切力,當(dāng)結(jié)構(gòu)剛度稍差、施工質(zhì)量和材料強(qiáng)度不能滿足要求時(shí),會導(dǎo)致墻體開裂。另外,當(dāng)房屋層數(shù)相差較多而沒有設(shè)置沉降縫時(shí),容易在交接部位產(chǎn)生豎向裂縫,這類裂縫常伴有較大的地基不均勻下沉。

2.3 窗間墻水平裂縫產(chǎn)生的原因是在沉降單元上部受到阻力,使窗間墻受到較大的水平剪力,而發(fā)生上下位置的水平裂縫。

2.4 房屋頂層的裂縫,產(chǎn)生主要是結(jié)構(gòu)溫度收縮變形不協(xié)調(diào)所致。該地區(qū)具有日照長,太陽輻射強(qiáng),晝夜溫差大,夏季受陽光直射時(shí)間較長,溫度可達(dá)40℃左右,而溫度最低值也可達(dá)10℃。所以這些地方氣溫變化很大,我們知道混凝土的線膨脹系數(shù)(10X10-6m/℃)遠(yuǎn)大于磚墻的線膨脹系數(shù)(5X10-6m/℃),這樣使得兩者的溫度變形差別很大,因此在圈梁和磚墻接觸處產(chǎn)生一個(gè)剪應(yīng)力使磚墻處于受剪及受拉狀態(tài)而出現(xiàn)裂縫。

2.5 鋼筋混凝土現(xiàn)澆板跨中出現(xiàn)裂縫,是由于地基沉降不均勻和溫度的雙重因素形成應(yīng)力而產(chǎn)生的,這種情形也歸為受力裂縫。如果地基不均勻沉降,將使鋼筋混凝土現(xiàn)澆板單邊下沉而其他邊又受到支座的約束,這樣會導(dǎo)致在混凝土現(xiàn)澆板內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力,而且,跨中多是施工縫的留置處,按照規(guī)范的要求:施工縫的位置宜留在結(jié)構(gòu)受剪力較小且便于施工的部位。所以,板在其他支座的約束下,由于混凝土內(nèi)部的拉應(yīng)力的作用,加上混凝土現(xiàn)澆板受溫差作用的影響,混凝土內(nèi)部產(chǎn)生的拉應(yīng)力在周圍支座的約束下,要求在現(xiàn)澆板的最薄弱位置釋放能量,于是在板跨中產(chǎn)生裂縫。

2.6 混凝土和抹灰層的干縮裂縫

砌體結(jié)構(gòu)中的混凝土相對于其他結(jié)構(gòu)更容易產(chǎn)生干縮裂縫。因?yàn)樵谄鲶w結(jié)構(gòu)當(dāng)中,混凝土在空氣中硬化時(shí),其中的水分更容易逐漸蒸發(fā), 使毛細(xì)孔中形成負(fù)壓,隨著空氣濕度的降低,負(fù)壓逐漸增大,產(chǎn)生收縮力,當(dāng)收縮受限制產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過其本身的抗拉強(qiáng)度時(shí)混凝土就會開裂而產(chǎn)生干縮裂縫。此類裂縫,無方向性,裂縫較細(xì)為0.1mm～0.3mm。

平常我們看到的有些面層空鼓的斜裂縫,往往也是由于墻體面層空鼓、水泥干縮引起的。陽臺欄板與磚砌體接槎處裂縫多由于混凝土二次澆筑引起。施工時(shí)未能在構(gòu)造柱上留出鋼筋進(jìn)行搭接和焊接,導(dǎo)致鋼筋混凝土欄板由于溫度變化而使混凝土產(chǎn)生收縮,形成裂縫。

3 治理方法

3.1 對于墻體產(chǎn)生裂縫首先應(yīng)作好觀察工作,注重裂縫開展規(guī)律

3.2 一般性裂縫,不影響結(jié)構(gòu)安全使用,采用涂兩遍環(huán)氧膠泥或貼環(huán)氧玻璃布,以及抹、噴水泥砂漿等方法進(jìn)行表面封閉處理,對有防水、抗?jié)B要求的結(jié)構(gòu);縫寬大于0.1mm的深進(jìn)或貫穿性裂縫,根據(jù)裂縫可灌程度,采用灌水泥漿或化學(xué)漿液(環(huán)氧、甲凝或丙凝漿液)方法進(jìn)行裂縫修補(bǔ),或者灌漿與表面封閉同進(jìn)采用。寬度不大于0.1mm的裂縫,由于后期水泥生成氫氧化鈣、硫酸鋁鈣等類物質(zhì),能使裂縫自行愈合,可不處理或只進(jìn)行表面處理即可。

3.3 對于影響安全使用的結(jié)構(gòu)裂縫,應(yīng)進(jìn)行加固處理:

3.3.1 對于因墻體原材料強(qiáng)度不夠而發(fā)生的裂縫,采用如下方法:

3.3.1.1 墻面可敷貼鋼筋網(wǎng)片,并配置穿墻壁拉筋加以固定,然后灌細(xì)石混凝土或分層抹水泥砂漿進(jìn)行加固。

3.3.1.2 剔縫補(bǔ)強(qiáng)法。在裂縫處每隔5皮磚剔開一道磚縫,每邊長50cm,深5cm,各埋入1φ6鋼筋,鋼筋端部加直鉤,鉤子深入磚墻裂縫中,用M10水泥砂漿灌縫。采用此法應(yīng)注意不要在墻體的兩側(cè)剔同一條縫,且必須在加固好一面、砂漿達(dá)到一定強(qiáng)度后再處理另一面,防止因擾動(dòng)而降低砂漿強(qiáng)度,另應(yīng)注意澆水養(yǎng)護(hù)。

3.3.1.3 加設(shè)拉條法。沿裂縫每隔5皮磚鉆孔4個(gè),分別埋入φ10螺栓和φ6S形鋼筋拉桿將裂縫兩側(cè)螺栓焊接,然后以M10水泥砂漿將磚洞及裂縫補(bǔ)抹。

3.3.2 對于梁板因強(qiáng)度不夠而發(fā)生的裂縫,采用如下方法:

3.3.2.1 環(huán)氧樹脂壓力注膠法。將裂縫用膠帶封閉,每隔250-350設(shè)置一個(gè)鉆眼,粘上膠嘴,壓力注膠至滿。

3.3.2.2 粘鋼法。在與裂縫垂直方向粘鋼板或碳纖維布,當(dāng)梁裂縫較寬或強(qiáng)度較低時(shí),需繞梁一周成封閉狀,撓度較大時(shí),尚應(yīng)在梁底角沿梁長方向粘通長鋼板或碳纖維布。

3.4 鹽漬土地基不均勻沉陷引起的裂縫,對結(jié)構(gòu)的承載能力和整體性有較大的影響,地基處理采用如下方法:

3.4.1 上部結(jié)構(gòu)加固法。在建筑物周圍出現(xiàn)裂縫的部分,增設(shè)鋼筋混凝土圍套、加鋼套箍等。通過加固上部結(jié)構(gòu),增強(qiáng)建筑物抵抗變形的能力。

3.4.2 生石灰樁加固地基法。在鹽漬土地基濕化的區(qū)域,通過洛陽鏟探明濕化區(qū)域和含水率,根據(jù)含水率和濕化深度確定生石灰樁的間距和深度,再通過洛陽鏟在建筑物外圍向地基內(nèi)斜向成孔,向孔內(nèi)填入生石灰塊。通過生石灰塊的吸水作用,加速鹽漬土的排水固結(jié),生石灰材料通過與鹽漬土的物理化學(xué)作用進(jìn)行鹽漬土的改性處理,以達(dá)到降低鹽漬土變化、增強(qiáng)強(qiáng)度和水穩(wěn)性的目的。具體來說:石灰的固化作用是由于鹽基交換、次生碳酸鈣膠結(jié)性、粘土顆粒與石灰相互作用形成新的含水硅酸鈣、鋁酸鈣等新礦物而顯現(xiàn)出來。

參考文獻(xiàn)

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[2]《建筑地基基礎(chǔ)勘察設(shè)計(jì)規(guī)范》DBJ13-17-91.

[3]《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》 GBJ79-91.

作者簡介:程京忍,高級工程師,運(yùn)城市建筑工程質(zhì)量監(jiān)督站。