陶利榮

摘 要：砌體結(jié)構(gòu)取材方便，經(jīng)濟(jì)合理，安全可靠，在建筑工程中應(yīng)用非常廣泛，具有悠久的建筑歷史。但是由于砌體材料力學(xué)性能的局限性，即抗壓強(qiáng)度高，抗拉強(qiáng)度較低，屬于脆性材料，在墻體中出現(xiàn)裂縫是非常普遍的。輕微細(xì)小的裂縫影響美觀和使用功能，貫穿、寬大的裂縫嚴(yán)重影響砌體的承載力，甚至引起房屋倒塌。分析砌體裂縫產(chǎn)生的原因和預(yù)防措施對(duì)工程建設(shè)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。引起砌體裂縫產(chǎn)生的原因非常復(fù)雜，主要原因有：地基不均勻沉降;地基凍脹和融沉;濕陷性黃土地基沉降;膨脹土地基變形;鄰近建筑施工;溫度變化產(chǎn)生的伸縮;混凝土樓板圈梁和砌體的收縮差異;砌體承載力不足。

關(guān)鍵詞：砌體結(jié)構(gòu);裂縫;預(yù)防措施

中圖分類號(hào)：TU364 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2020）02-0124-02

1地基不均勻沉降造成的裂縫

地基發(fā)生不均勻沉降，在砌體內(nèi)部相對(duì)沉降大的部分和沉降小的部分之間產(chǎn)生相對(duì)位移，進(jìn)而在砌體內(nèi)部產(chǎn)生附加應(yīng)力，表現(xiàn)為主拉應(yīng)力和主壓應(yīng)力，當(dāng)主拉應(yīng)力超過砌體強(qiáng)度是，裂縫隨即產(chǎn)生。裂縫的方向大致與主拉應(yīng)力方向垂直，主拉應(yīng)力指向沉降大的部位。

預(yù)防此類裂縫應(yīng)根據(jù)造成地基不均勻沉降的原因來具體分析。常見的原因主要有：地基承載力和變形模量差異;建筑基礎(chǔ)的形式和布置;建筑體型復(fù)雜或荷載差異較大;地基內(nèi)存在局部軟弱土層或暗塘、暗溝等引起差異沉降;基礎(chǔ)承受荷載過大或加荷速率過快，引起較大沉降或不均勻沉降;大面積地面堆載或大面積填土。針對(duì)以上原因，可以采取的預(yù)防措施主要有：根據(jù)地質(zhì)報(bào)告合理設(shè)計(jì)建筑地基基礎(chǔ);建筑體型復(fù)雜或荷載差異較大、地基承載力相差過大的應(yīng)設(shè)置沉降縫，沉降縫應(yīng)從基礎(chǔ)斷開，縫寬符合規(guī)范要求;采用現(xiàn)澆樓板，設(shè)置圈梁、基礎(chǔ)梁等，加強(qiáng)建筑物的剛度和整體性，提高砌體的抗剪能力;加強(qiáng)施工質(zhì)量管理，保證基礎(chǔ)和主體的強(qiáng)度、剛度及整體性，認(rèn)真檢查驗(yàn)收地基子分部工程，發(fā)現(xiàn)不良地質(zhì)及時(shí)處理;控制施工速率，避免加荷不均;在建筑物的施工期避免地面大面積堆載或填土。

2地基凍脹和融沉造成的裂縫

當(dāng)?shù)鼗喜繙囟冉档搅愣纫韵聲r(shí)，凍脹性土體中的水分從地表開始凍結(jié)，下部地下水在毛細(xì)管作用下不斷上升進(jìn)入凍結(jié)層形成冰晶，其體積大約增加9%，抗壓強(qiáng)度提高，壓縮性減小，地基隆起，程度與溫度、凍脹土厚度和地下水水位高低有關(guān)，溫度越低，地下水位越高，凍結(jié)層越厚，隆起越大，凍脹力越大，并且是不均勻的，建筑物自重不足以抵抗，造成局部開裂。一般是在寒冷或嚴(yán)寒地區(qū)的一、二層小型建筑比較常見，表現(xiàn)為房屋四大角被頂起，墻體產(chǎn)生正八字形裂縫。當(dāng)氣溫上升，凍脹土凍結(jié)層開始融化，體積縮小，土體流動(dòng)性增加，地基下沉，引起房屋四角下落，墻體產(chǎn)生倒八字形裂縫。

預(yù)防凍融循環(huán)造成裂縫的首要措施是一定要將基礎(chǔ)埋置在冰凍線以下，包括房屋的內(nèi)墻和附屬結(jié)構(gòu);基礎(chǔ)實(shí)在不能做到冰凍線以下時(shí)，應(yīng)采用非凍脹土進(jìn)行換填，消除土體凍脹的隱患;當(dāng)采用獨(dú)立基礎(chǔ)時(shí)，應(yīng)用支撐于獨(dú)立基礎(chǔ)上的基礎(chǔ)梁承擔(dān)墻體荷載，基礎(chǔ)梁與土體之間要預(yù)留空隙，防止基礎(chǔ)梁和墻體被土體凍脹頂裂。

3濕陷性黃土地基沉降造成的裂縫

天然狀態(tài)的濕陷性黃土具有較高的強(qiáng)度和變形模量，當(dāng)受水浸濕后結(jié)構(gòu)迅速破壞，強(qiáng)度、變形模量降低，壓縮性增大，產(chǎn)生顯著的附加沉降，造成墻體開裂。

防止此類裂縫的首要措施是做地基處理，消除地基的全部濕陷量或部分濕陷量;其次是防止地表水浸入地基，例如加大建筑物散水寬度，避免地基土發(fā)生濕陷;采用合理的建筑體型和布局，加強(qiáng)基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)的剛度，有效抵抗地基下沉造成的不良影響。

4膨脹土地基變形造成的裂縫

膨脹土的特點(diǎn)是吸水膨脹和失水收縮，產(chǎn)生顯著的變形，其主要成分是強(qiáng)親水性礦物，壓縮性較低，吸水膨脹率高，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)危害較大。

預(yù)防措施主要是穿過膨脹土，將地基置于有足夠承載力的非膨脹土上;由于膨脹土吸水膨脹、失水收縮沿深度是變化的，越往下變形越小，所以無法穿越膨脹土?xí)r，可以加大基礎(chǔ)埋深，減小土體膨縮對(duì)上部結(jié)構(gòu)的影響;如果膨脹土厚度不大，也可以采取換填的方式進(jìn)行地基處理;采用樁基獨(dú)立基礎(chǔ)，穿過膨脹土層;采用寬散水，在地基中設(shè)置保濕帷幕和保濕暗溝等排水或保濕措施。

5鄰近建筑施工造成的裂縫

鄰近建筑施工會(huì)引起墻體開裂的施工方式很多，主要有：新建工程基坑施工，包括基坑支護(hù)和基坑降水;天然地基施工，開挖基槽，人工降低地下水;樁基施工，包括人工挖孔樁、鉆孔灌注樁，有擠土效應(yīng)或者振動(dòng)效應(yīng)的打入式預(yù)制樁;有振動(dòng)效應(yīng)的地基處理;地鐵、地下管廊的施工等等，形式非常多。

鄰近建筑施工對(duì)既有建筑的影響主要把握幾點(diǎn)，一是地下水位的降低會(huì)在既有建筑的地基中產(chǎn)生附加應(yīng)力，引起水平變形和豎向變形，產(chǎn)生不均勻沉降，造成既有建筑傾斜，墻體開裂;二是基坑、基槽開挖，人工挖孔樁、鉆孔灌注樁和地鐵、地下管廊的施工會(huì)造成既有建筑地基的側(cè)向變形和附加沉降;三是有振動(dòng)效應(yīng)的打入式預(yù)制樁或者地基處理應(yīng)采取防止振動(dòng)波傳遞給既有建筑的措施;四是打入有擠土效應(yīng)的樁基時(shí)，應(yīng)保證樁基與既有建筑的安全距離，無法滿足時(shí)，應(yīng)采用隔離措施。

為避免鄰近工程的施工對(duì)既有建筑產(chǎn)生的影響，應(yīng)查明既有建筑的結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)形式、結(jié)構(gòu)狀態(tài)、建成年代和使用情況等，根據(jù)鄰近工程的結(jié)構(gòu)類型、荷載大小、基礎(chǔ)埋深、間隔距離以及地質(zhì)情況等因素，分析可能產(chǎn)生的影響程度，提出相應(yīng)的預(yù)防措施，編制施工方案。應(yīng)在既有建筑上設(shè)置水平變形和豎向變形觀測(cè)點(diǎn)。當(dāng)水平或豎向變形速率超過規(guī)定時(shí)，應(yīng)立即停止施工，分析原因，并采取相應(yīng)的技術(shù)措施，對(duì)可能發(fā)生的工程事故，應(yīng)制定應(yīng)急處理預(yù)案。

6溫度變化產(chǎn)生的裂縫

砌體結(jié)構(gòu)由于溫度變化產(chǎn)生的裂縫多種多樣，主要是砌體各部位溫度變化不均，墻體離散性大，強(qiáng)度不一致，熱脹冷縮造成的。最典型裂縫是分布在房屋頂層和次頂層的一至兩個(gè)端開間的外縱墻上，在窗洞的上面，樓蓋的下面產(chǎn)生“X”形裂縫，在窗臺(tái)下墻體中產(chǎn)生正“八”子形裂縫。

之所以會(huì)產(chǎn)生這種裂縫是因?yàn)榛炷翗巧w的熱脹冷縮率大約比砌體結(jié)構(gòu)高一倍，《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010確定的線膨脹系數(shù)是1×10-5/℃，《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50003規(guī)定的燒結(jié)普通磚線膨脹系數(shù)是5×10-6/℃。房屋伸縮在底層受地基約束比較大，伸縮量小，到了上部，特別是頂層約束最小，頂層屋蓋和外縱墻長(zhǎng)度最長(zhǎng)，同時(shí)溫度是最高或者最低，絕對(duì)伸縮量最大，差異伸縮量也是最大，從而造成砌體開裂。

預(yù)防此類裂縫的措施首先是嚴(yán)格按《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》設(shè)置伸縮縫，控制房屋的長(zhǎng)度;其次屋頂設(shè)置保溫層和隔熱層，減少屋蓋和頂層墻體的溫度變化;再次是在屋頂樓蓋的下面，窗洞的上面和頂層墻體窗臺(tái)下面設(shè)置水平鋼筋;最后是嚴(yán)格控制砌體結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量，確保砌體強(qiáng)度和整體性，增強(qiáng)砌體的抗裂性。

7混凝土樓板圈梁和砌體的收縮差異造成的裂縫

混凝土澆筑成型后體積一直會(huì)收縮，早期收縮比較大，后期收縮越來越小，砌體同樣會(huì)收縮，只是砌體的收縮小于混凝土的收縮?！镀鲶w結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》給出的燒結(jié)普通磚收縮率是-0.1mm/m，《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》沒有規(guī)定混凝土的收縮率，也沒有給出混凝土收縮率的計(jì)算公式，交通運(yùn)輸部的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定了一個(gè)計(jì)算公式，根據(jù)公式計(jì)算，混凝土澆筑三年后的收縮率大約是-0.3mm/m。即混凝土的收縮率大約是燒結(jié)普通磚砌體的三倍，正是因?yàn)閮煞N材料存在差異伸縮，造成在樓板與下部墻體交界的部位由于混凝土樓板收縮拉裂墻體，出現(xiàn)細(xì)微的裂紋。

預(yù)防的措施主要是減小混凝土的收縮，即嚴(yán)格控制水灰比，加強(qiáng)混凝土澆筑時(shí)的振搗，切實(shí)做好養(yǎng)護(hù)工作;加強(qiáng)砌體工程質(zhì)量控制，提高砌體強(qiáng)度。

8砌體承載力不足造成的裂縫

如果砌體承載力不足，在荷載作用下會(huì)產(chǎn)生各種各樣的裂縫。一般情況下砌體是受壓，在壓力的作用下，砌體內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生主拉應(yīng)力，當(dāng)主拉應(yīng)力超過砌體抗拉強(qiáng)度，裂縫隨即開展。此類裂縫對(duì)建筑結(jié)構(gòu)危害巨大，必須嚴(yán)格限制，杜絕發(fā)生。

防范此類裂縫的重要措施是嚴(yán)格按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》、《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行設(shè)計(jì);嚴(yán)格按《砌體工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》進(jìn)行施工管理，確保工程質(zhì)量，保證砌體強(qiáng)度。

9地震作用造成的裂縫

砌體結(jié)構(gòu)抗震性較差，地震作用下會(huì)產(chǎn)生多種多樣的裂縫，最典型的是內(nèi)外墻上的“X”形裂縫，其次是內(nèi)外墻交接處的豎向裂縫、外墻的外傾或倒塌、頂層四大角外墻的坍塌等等。地震作用下要求砌體結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生裂縫一般是做不到的，《抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》只是要求地震作用下少開裂，不開大裂，做到“大震不倒，中震可修，小震可用”。為了實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)，砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須嚴(yán)格遵守《抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》，進(jìn)行細(xì)致周到的結(jié)構(gòu)計(jì)算，圈梁和構(gòu)造柱的設(shè)置應(yīng)符合規(guī)范要求;必須嚴(yán)格按《砌體工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》進(jìn)行施工，磚砌筑前必須灑水潤(rùn)濕，禁止干磚上墻，保證砂漿的飽滿度，砌體的砌筑方式符合施工規(guī)范的規(guī)定，內(nèi)外墻應(yīng)同時(shí)砌筑，不能同時(shí)砌筑的，接槎應(yīng)符合施工規(guī)范的規(guī)定。筆者曾到過汶川地震現(xiàn)場(chǎng)，部分砌體開裂或者倒塌明顯是施工質(zhì)量有缺陷造成的，所以一定要切記保證工程質(zhì)量，保護(hù)人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。

以上是筆者結(jié)合自己的工作經(jīng)歷對(duì)砌體結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因和預(yù)防措施的初淺分析，由于本人認(rèn)識(shí)和能力的局限，不妥之處請(qǐng)各位專家指正。

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