季海峰 （山西省建筑科學研究院有限公司，山西 太原 030001）

0 工程概況

某小區(qū)地下車庫共地下一層，局部地下二層，結構形式為板柱剪力墻結構，地庫基礎形式為筏板基礎+柱墩。該地庫基礎、梁混凝土設計強度等級均為C35，剪力墻、柱構件混凝土強度等級為C40，地下一層頂板混凝土設計強度等級為C35P6。該地庫設計使用年限為50年，建筑抗震設防類別為標準設防類，抗震設防烈度為8度，設計地震分組為第一組，地震加速度值為0.20g。

該地下車庫始建于2017年5月，于2019年7月投入使用。2021年7月，相關人員發(fā)現該地下車庫部分軸段墻體存在明顯斜向裂縫，且地下二層多個混凝土柱構件及其獨立基礎亦存在開裂現象，存在一定的安全隱患。該地庫地下一層平面布置示意圖如圖1所示。

圖1 地下一層結構平面布置示意圖

1 現場檢測

1.1 地基處理情況檢測

現場在該地庫地下二層人工開挖3處探井，分別取樁間土樣和素土擠密樁的樁體土樣，對樁間的土濕陷性、樁體壓實性進行測試。同時從開挖探井位置對該筏板下部地基脫空情況進行了探查，發(fā)現該地庫地下二層西部范圍的筏板底部已經脫空，最大脫空距離約255mm，現場脫空現象如圖2所示。

圖2 筏板下部脫空情況圖

結合現場及土工試驗情況可知：

①該筏板基礎下部實際素土樁長度為 9.6m～10.0m，原設計地下二層筏板下部素土樁長度為10.7m，實際素土樁長度小于原設計要求的樁長。

②本工程原設計要求全部消除地基濕陷性，但從本次所取土樣試驗結果可知，T1探井9.0m處、10.0m處、10.50m處土樣均存在濕陷性，T2探井12.0m處所取土樣均存在濕陷性，T3探井10.0m處所取土樣存在濕陷性?？梢?，本工程地基樁間土濕陷性尚未完全消除。

③本工程T1、T2、T3探井實測樁體壓實系數、樁間土平均擠密系數與原設計對比情況如下表所示，從結果可見該工程樁體壓實系數、樁間土平均擠密系數均存在不足。

檢測結果與原設計對比情況

1.2 剪力墻構件裂縫檢測

從現場檢測結果看，該檢測范圍剪力墻構件裂縫主要為斜向裂縫，主要形態(tài)呈北高南低向分布，裂縫最大寬度約10.0mm；個別墻體靠近裂縫的下角部混凝土已經碎裂，表層混凝土已經脫落，脫落面積約0.5m2。結合地下二層(1/2D-B)軸段墻體裂縫總體分布可知，該軸段墻體裂縫總體呈現正八字形分布，2D-4軸西側墻體斜向裂縫呈現東高西低狀分布，2D-4軸東側墻體斜向裂縫呈現西高東低狀分布。全部墻體構件中，以地庫最西側及附近范圍墻體裂縫缺陷最為嚴重。該地庫剪力墻裂縫現狀如圖3所示。

圖3 剪力墻構件裂縫現狀情況圖

1.3 柱構件裂縫檢測

從現場檢測結果看，該檢測范圍地下二層柱構件裂縫主要分布在各柱東、西、北三個方向立面的下段，裂縫大多延水平方向發(fā)展，以北立面為中心向其他兩側立面斜向輻射出現，裂縫最大寬度約2.5mm，部分柱構件下角部混凝土局部碎裂。地下一層柱構件裂縫主要分布在各柱東、西、南三個方向立面的上段，裂縫大多延水平方向發(fā)展，以南立面為中心向其他兩側立面斜向輻射出現，裂縫最大寬度約0.24mm，部分柱帽也存在水平走向的裂縫。該地庫柱構件裂縫現狀如圖4所示。

圖4 柱構件裂縫現狀情況圖

1.4 梁、板構件裂縫檢測

從現場檢測結果看，該檢測范圍梁構件裂縫主要分布在梁側兩端，多為斜向裂縫，整體呈“正八字”形分布，裂縫最大寬度約0.45mm。梁構件典型裂縫分布如圖5所示。

圖5 梁構件裂縫現狀情況圖

從現場檢測結果看，該地庫地下二層板構件裂縫多為西南角向東北角延伸的斜向裂縫，裂縫最大寬度約0.50mm。該地庫地下一層檢測范圍的板構件，除檢測范圍東、西兩側端部的板構件存在明顯多條平行的斜向裂縫外，其余板構件均為不規(guī)則的平直狀、不規(guī)則狀裂縫，地下一層部分板構件裂縫已進行過注漿處理。

1.5 高差變化趨勢檢測

1.5.1 地下二層板底高差變化趨勢測試

現場依據《建筑變形測量規(guī)范》（JGJ 8-2016）[1]的相關規(guī)定，采用水準儀，對該地下二層頂板板底高差進行了測量，地下二層頂板板底高差折線圖如圖6所示（說明：圖中數據以7/(1/A)軸段西側處標高為參考零點，水平軸測點方向由西向東，第一排～第六排測點方向由北向南）。

圖6 地下二層頂板板底相對高差折線圖

根據圖6結果可知，在東西方向，各排相對高差測試結果表明，由西向東，地下二層頂板相對標高逐漸增大，其中第一排板底最大相對高差為203mm、第二排板底最大相對高差為144mm、第三排板底最大相對高差為128mm，最大高差由北向南逐漸降低。在南北方向，對比各排所測相對標高分布情況，可見由第一排至第六排，板底相對標高呈現逐漸增大的趨勢，在3、(1/3)、4軸段處第一排與第六排相對高差分別為155mm、235mm、234.5mm，在10、(1/10)、(2/10)軸段處第一排與第六排相對高差分別為66mm、90mm、69mm。由此可見，該地庫地下二層頂板板底整體呈西低東高、北低南高狀分布，說明該地庫北側沉降大于南側、西側沉降大于東側。

1.5.2 地下一層板底高差變化趨勢測試

同理，對地下一層頂板板底高差進行了測量，地下一層頂板板底高差折線圖如圖7所示（說明：圖中數據以8/(1/A)軸段西側處標高為參考零點，水平軸測點方向由西向東，第一排～第六排測點方向由北向南）。

圖7 地下一層頂板板底相對高差折線圖

根據圖7結果可知，在東西方向，各排相對高差測試結果表明，由西向東，地下二層頂板相對標高逐漸增大，其中第一排板底最大相對高差為184mm、第二排板底最大相對高差為155mm、第三排板底最大相對高差為132mm，最大高差由北向南逐漸降低。在南北方向，對比各排所測相對標高分布情況，可見由第一排至第六排，板底相對標高呈現逐漸增大的趨勢，在3、(1/3)、4軸段處第一排與第六排相對高差分別為204mm、165mm、98.5mm，在 10、(1/10)、(2/10)軸段處第一排與第六排相對高差分別為49mm、42mm、16mm?？梢?，該地庫地下一層頂板板底整體呈西低東高、北低南高狀分布，說明該地庫北側沉降大于南側、西側沉降大于東側，地下一層與地下二層頂板板底變化趨勢基本一致。

2 裂縫原因分析

2.1 使用歷史情況

經與相關單位了解，該地庫于2019年7月建成投入使用，2021年4月前后，相關人員發(fā)現該地庫地下一層(15-Q)-(2D-B)/(2D-3)軸段剪力墻存在開裂現象，裂縫程度相對較輕。此后，在2021年6月至七月中旬當地雨水較為密集期間，該地庫檢測范圍內的剪力墻裂縫持續(xù)發(fā)展，裂縫數量持續(xù)增加，裂縫寬度逐漸增大。經統(tǒng)計，在該地庫剪力墻構件裂縫發(fā)展較快期間的50天期間，有降水的天數共有14天，且在7月16日～7月20日期間存在連續(xù)降水。

2.2 地基不均勻沉降原因分析

從本次現場勘察結果可知，該地庫地下二層筏板下部存在大范圍脫空，其中以西端部位置筏板下部脫空現象最為嚴重。該地庫地下二層部分原設計采用素土擠密樁進行地基處理，要求全部消除地基濕陷性，設計樁長10.7m，樁端持力層為第4層粉土層，樁體壓實系數不小于0.97，樁間土的平均擠密系數不應小于0.93。結合現場實測結果，該地庫實際樁長為 9.6m～10.0m，實際樁長明顯略小于設計樁長；該地庫樁體壓實系數平均值為0.88～0.92，樁間土擠密系數平均值為0.84～0.89，樁體壓實系數、樁間土擠密系數均不滿足設計要求；從該地庫人工探井所取土樣可知，該地基樁間土濕陷性尚未完全消除。

從現場實際檢查可知，該地庫沉降最為明顯的區(qū)域為地庫的西南角范圍，該局部墻體及地面均較為潮濕，這表明該區(qū)域存在外來水源侵入的可能。

結合該地庫設計圖紙及現場調查可知，該地庫(15-Q)-(2D-B)/(2D-3)軸段剪力墻與地庫A軸擋土墻間為填土，填土頂部標高為小區(qū)室外地面（與地庫頂部覆土頂齊平），該部分填土地表土體裸露，土體未進行硬化，同時地表排水不暢。在雨水較為集中時節(jié)，這極有可能導致該處及附近不及排出的雨水經由地表不斷下滲，直至侵入(15-Q)-(2D-B)/(2D-3)軸段剪力墻附近地基，導致該區(qū)域未消除濕陷的土體產生濕陷，逐漸在該地庫西南角附近區(qū)域的筏板下部形成脫空區(qū)。且隨著時間的積累，該雨水滲透的范圍和深度也逐漸增加，筏板下部土體濕陷量也逐漸增大，導致筏板下部脫空間距及脫空區(qū)范圍也隨之擴展。

此外，從現場情況看，該地庫A軸擋土墻西側為道路，道路表面有混凝土硬化層，但道路排水組織尚未明確，在雨水集中期間，雨水也極有可能經由此處地表下滲，直至侵入該處擋墻下部及附近地庫地基。從本次該擋墻外側探井勘察結果可知，該探井內土體含水量為20.3%～24.0%，土體干濕狀態(tài)為“濕”，土體飽和度達到76.8%～93%，這也表明該處土體已經受水侵入，且侵入深度至少達到本次勘察取土最低位置（地下8.0m處）。

該地庫于2019年7月投入使用，至2021年7月中旬，已有兩年時間。在此期間內，每逢雨季來臨，尤其在雨水較為集中時，當地表雨水不能及時排出，地表雨水就會經由土層不斷下滲，直至侵入地庫地基土層，致使地基土體受水侵入，該地庫下部地基尚未消除濕陷的土體受水浸泡產生濕陷，進而導致該地庫地基出現不均勻下沉現象。

2.3 混凝土構件裂縫原因分析

2.3.1 基礎、剪力墻、柱、梁構件裂縫原因分析

①該地庫地下二層獨立基礎側面豎向裂縫、基礎頂面裂縫的產生主要是由于該地庫地基不均勻沉降所致，從現場檢測情況看，該地庫部分獨立基礎底部已經處于脫空狀態(tài)，這導致獨立基礎原有的傳力體系已經發(fā)生明顯改變，上部結構的荷載已無法經由獨立基礎直接傳導至下部持力層，僅可向周邊已經處于架空狀態(tài)的筏板傳遞，目前基礎的實際受力狀態(tài)已于原結構設計假定的受力狀態(tài)極不相符，這會導致基礎原先結構計算假定作用效應較小部位實際卻承受較大的作用效應，甚至基礎原先假定承受負彎矩的區(qū)域卻承受著相反的作用效應，致使基礎現狀承載力存在不足，進而產生開裂現象。上述裂縫的存在對獨立基礎的承載力、耐久性等均存在不利影響，建議對存在裂縫的獨立基礎進行有效加固處理。

至于獨立基礎與承臺梁交接處拉開，這主要是由于地庫獨立基礎與承臺梁均為獨立構件，兩者并無鋼筋連接；另一方面，現該地庫地基已經產生明顯不均勻沉降，這導致地庫基礎與主樓基礎沉降存在較大差異，進而致使地庫獨立基礎與主梁承臺梁交接處拉開。

②從現場檢查可知，該地庫多數混凝土剪力墻構件存在斜向裂縫，裂縫傾斜角度大致呈45°，裂縫向沉降較大的方向傾斜。在本次檢測范圍內，以西南角區(qū)域附近的剪力墻開裂最為嚴重，裂縫最大寬度達到10.0mm，墻體局部混凝土已經碎裂、脫落。

從現場檢測可知，該地庫地基存在明顯不均勻沉降，其中以地庫西南角區(qū)域范圍沉降程度最為嚴重。從探井揭露情況可知，西南角區(qū)域的筏板與基礎脫空間距達到255mm，并且從此脫空位置可見2D-3/2D-B處附近的剪力墻基礎下部已處于脫空狀態(tài)。剪力墻下部基礎產生不均勻沉降后，會在沉降區(qū)域的剪力墻構件內部產生約45°方向的斜向拉應力，進而導致剪力墻在垂直于主拉應力方向產生斜向裂縫。

本次檢測中，地下二層(15-1)-(2D-3)/(15-Q)、地下二層(15-Q)-(2DB)/(2D-3)、地下一層(15-Q)-(2D-B)/(2D-3)軸段剪力墻構件裂縫寬度較大，裂縫最大寬度達到10.0mm，同時墻體局部混凝土已經碎裂、脫落。上述三個軸段剪力墻結構缺陷已經較為嚴重，結構已經殘損，加固利用價值已經不大，建議相關單位對上述三個軸段墻體進行拆除重做。對于該檢測范圍內其余存在裂縫的墻體構件，建議進行有效加固處理。

③從現場檢查可知，該地庫存在部分混凝土柱構件傾斜超限，大量柱構件存在多條水平向裂縫，裂縫最大寬度約2.5mm，部分柱構件下角部混凝土被壓碎。該地庫柱構件存在的上述裂縫等缺陷，主要系地庫地基不均勻沉降所致，地基不均勻下沉致使該地庫混凝土柱構件產生較大的附加彎矩，進而導致混凝土柱構件受彎承載力不足而出現開裂。

從現場檢查可知，該地庫地下二層多數混凝土梁構件均已經出現開裂，裂縫主要分布在梁側兩端范圍，且多為斜向裂縫，裂縫整體呈“正八字形”分布，裂縫最大寬度約0.45mm。該地庫地下二層梁構件存在的上述裂縫，主要系地庫地基不均勻沉降所致，導致該地庫混凝土構件應力重新分配，在混凝土梁構件端部產生附加彎剪應力，致使混凝土梁構件彎剪承載力不足，進而導致混凝土梁端范圍產生斜向開裂現象。

上述裂縫的存在對混凝土梁、柱構件的承載能力及耐久性能均有不利影響，建議對存在裂縫的梁、柱構件進行有效加固處理。

2.3.2 板構件裂縫原因分析

本次該地庫委托范圍內的地下二層頂板、地下一層頂板均存在大量裂縫。該檢測范圍地下二層板構件裂縫多為自西南角向東北角延伸的斜向裂縫，裂縫最大寬度約0.50mm。該檢測范圍地下一層板構件，除檢測范圍東、西兩側端部的板構件存在明顯多條平行的斜向裂縫外，其余板構件均為不規(guī)則的平直狀、不規(guī)則狀裂縫?；诓煌牧芽p形態(tài)分布特征，本次對裂縫的成因進行如下分析。

第一類裂縫，包括地下二層板構件斜向裂縫，裂縫多為自西南角向東北角延伸的斜向裂縫；地下一層東、西兩側端部的板構件存在的多條平行斜向裂縫；此類裂縫主要系地庫地基不均勻沉降所致，導致豎向墻柱構件及梁構件產生相應的位移變形，致使在混凝土板構件產生自與其相連接的梁邊、柱邊或墻邊延伸的斜向裂縫，該裂縫主要系樓板受彎拉作用承載力不足所致。第二類裂縫，主要包括地下一層板構件存在的平直狀、不規(guī)則狀裂縫，此類裂縫主要系混凝土材料收縮作用所致。

建議對第一類裂縫進行有效的加固處理，對第二類裂縫結合裂縫寬度，進行表面封閉或注漿修復處理。

3 結論

①本工程地基不均勻沉降的主要原因在于經素土擠密樁處理后的樁間土濕陷性尚未完全消除，地基尚未消除濕陷的土體受水侵入產生濕陷，進而導致該地庫地基出現不均勻下沉現象。

②通過對混凝土結構構件的外觀檢查，對各類結構構件的裂縫分布、裂縫寬度等進行記錄，為裂縫原因的分析及后期結構的加固處理提供相應的參考依據。

③通過對該地庫地下二層、地下一層頂板板底的高差分布情況進行測試，對該地庫沉降趨勢進行判斷，輔助確定該地庫主要的沉降范圍。

④結合現場檢測數據及相關使用歷史情況的調查結果，對該地庫產生不均勻沉降的原因進行了分析，同時具體對各類混凝土構件裂縫產生的原因及處理建議進行了詳細闡述。