宁东某小区建筑物开裂原因分析及加固措施

王 磊，郭 刚

(宁夏煤矿设计研究院有限责任公司，宁夏银川 750021)

地基与基础的质量，对建筑物的安全使用和耐久性影响甚大。基础或地基的质量问题常常带来地面的沉降、各种梁的拉裂、墙体开裂、柱子倾斜等，轻则使人对建筑有不安全感，重则影响建筑物的正常使用，甚至危及人们的生命。据有关单位对43起房屋不均匀沉降过大原因的调查分析得知，属于设计不周者占21%，属于施工单位问题者占70%，属于使用单位管理不善者占69%[1]。湿陷性黄土分布区地基受水浸湿而发生湿陷事故时，往往造成地基的不均匀沉降，如果其沉降差超出建筑物的限制要求，就会使建筑受到损伤[2]。本文结合一工程案例，进一步说明了尽管事故产生的原因是多方面的，而注意施工质量，则是避免事故发生的重要措施。

1 开裂建筑物概况

宁东某小区两栋4层宿舍楼建成于2011年12月，钢筋混凝土框架结构，独立基础，基础埋深介于1.8～2.0m之间，地基处理均采用整片3∶7灰土垫层，处理厚度1.0m，垫层每边外扩沿基础外边缘2.0m。

该两栋宿舍楼建成后3年多的时间内一直使用正常。从2016年1月2#宿舍楼墙面出现裂缝，共有32面墙体出现张拉裂缝，裂缝宽度约为0.2～12mm。其中：三层缝隙最大，二、四层次之，一层裂缝较轻。二、三层走廊内墙面伸缩缝盖板翘起约30mm，屋面女儿墙伸缩缝处两侧墙体前后位移约60mm。2017年2月4#宿舍楼墙

体发生裂缝，一层北侧宿舍楼的北墙裂缝最宽，裂缝呈现一、二层墙体裂缝多，三、四层墙体裂缝少的现象，裂缝主要集中在楼体的中间伸缩缝两侧，一至四层墙体共有122面墙体出现不同程度的裂缝，裂缝宽度约0.3～15mm不等；墙体裂缝导致8樘门开启困难，3个消防栓出现位移现象，墙面抹灰出现开裂和脱落。结构主体部分仅个别梁发现细微裂缝，主体构件柱、板没有发现缝隙。

2 建筑物开裂原因分析

2.1 场地工程地质条件

场区行政区划辖属宁夏灵武市宁东镇，地貌单元隶属灵盐台地缓坡丘陵区。根据收集的该场地岩土工程勘察报告和地基基础设计资料，场地地层自上而下依次为：①层第四系全新统人工填土（厚0.5～4.1m，均匀性差。干—稍湿，松散—稍密。该土层在开挖深度之列，基础施工已清除）；②层晚更新统黄土状粉土（厚2.00～6.50m，干—稍湿，多呈中密状态，具湿陷性。该土层为主要持力层，基础施工3∶7灰土垫层落于其上）；其下伏基岩为③层古近系砂质泥岩。在钻探深度范围内未见地下水。根据室内浸水（饱和）压缩试验成果，场地总湿陷量Δs=56～204mm，自重湿陷量Δzs=5～7mm，属Ⅰ级（轻微）非自重湿陷场地[3]。

根据建筑物开裂情况，为了进行地质资料对比，业主委托地勘单位对两栋宿舍楼地基进行了补充勘察。除钻孔揭露外，沿2#、4#宿舍楼散水外挖掘人工探井6个。各探井均挖穿填土、灰土、黄土状粉土，深入到基岩地层内。基础底面以下分布土层为：第②1层3∶7灰土垫层。属人工换填地基部分，厚度1.0～1.2m，以粉土为主，掺入石灰拌合碾压而成。土灰拌合不均匀，土中石灰含量不足，石灰常现团块状，未板结硬化。呈现高—低压缩性，土质很不均匀；第②层黄土状粉土。分布于3∶7灰土之下，残存厚度1.5～3.5m。土工试验结果表明，该层黄土状粉土含水量较大，基本呈很湿—饱和状态，在3#和6#探井约4.0～4.5m深度见地下水（见表1）。

表1 沉降变形前后主要土层物理力学参数对比

2.2 地基湿陷性变形对建筑物的影响分析

前已述及，场地为Ⅰ级（轻微）非自重湿陷场地，开裂建筑物3∶7灰土垫层之下仍分布有1.5～3.5m厚黄土状粉土。

据现场调查，2#宿舍楼墙体开裂产生裂缝的时间多集中在2016年1月，期间暖气管爆裂，水沿管沟下渗到地基内，同时室内室外散水下沉裂，融雪沿缝下渗，最终表现为基础下沉，墙体开裂范围扩大，裂缝加大，门窗变形。4#宿舍楼墙体开裂产生裂缝的时间集中在2017年2月，亦因暖气管爆裂，暖气水下渗引起地基沉降，期间采用粘贴石膏饼方式进行简易裂缝观测，截止2017年9月，开裂情况明显变缓，趋向稳定。

现场钻探及人工探井揭露：第②1层人工3∶7灰土换填垫层，土灰拌合不均匀，土中石灰含量不足，石灰常现团块状，历经几年潮解作用未形成板结层，未取到良好加固防渗效果。土工试验结果表明:人工灰土垫层的干密度γ=1.42～1.45g/cm3，压实度不够[4]，存在湿陷性，其中，3#探井（楼体的中间伸缩缝处）湿陷系数δs=0.029，压缩模量4.7～29.6MPa，呈现高—低压缩性，土质很不均匀；第②层黄土状粉土含水量由原来的6.8%，提高至22%，呈很湿—饱和状态，并在3#和6#探井约4.0～4.5m深度处见地下水，受水的浸渗影响，该土层湿陷性退化并消除，压缩模量5.7～25.7MPa，呈中—低压缩性。

由此分析可知，2#、4#宿舍楼开裂主要原因为地基持力层3∶7灰土施工效果较差，未能板结形成防渗层等，其下部未处理黄土状粉土涉水敏感，特别是采暖期管道爆裂大量跑水入渗地基；其次是建筑物周边融雪及绿化水无法及时外排，长期下渗浸泡等多种因素导致下部黄土强度显著降低，在附加压力或附加压力与上覆土的自重压力下引起的湿陷变形引发了基础不均匀沉降，造成了建筑物墙体、楼板裂缝。该地基受水体浸渗后第②层黄土状粉土含水量w=15.5%～28.6%，湿陷性变形基本完结，呈现中—低压缩性；第②1层3∶7灰土垫层局部残存湿陷性，由于土的厚度不大、湿陷系数较小，其湿陷变形量甚微，地基已趋向稳定。2#、4#宿舍楼裂缝发生后，为更好地了解裂缝发展变化和建筑物沉降变形，对其进行了裂缝和地基沉降观测。监测表明，截止2017年9月2#、4#宿舍楼沉降已趋于稳定，建筑物墙体裂缝已不再发展。

3 加固措施建议

本文通过对建筑物开裂现场调查，并结合场地工程地质钻探及室内土工试验数据综合分析评价认为，场地内建筑物开裂的原因主要有以下2条：

（1）3∶7灰土垫层施工质量较差，石灰含量不足，压实度不够，未能起到板结硬化和减小渗透性的作用；

（2）3∶7灰土垫层下部未处理黄土受采暖期管道爆裂跑水及建筑物周边融雪、绿化水无法及时外排影响产生较大的湿陷变形。

针对以上原因，提出如下加固措施和建议：

（1）鉴于2#、4#宿舍楼的现状情况，可将建筑物地沟内的采暖干管全部更换，防止管道渗漏。

（2）宿舍楼周边绿化用水极易入渗进入建筑物地基，建议将绿化树木移除，重新规划布置，确保建筑物周边雨水外排畅通。

（3）对建筑物外围雨水管中存留的雨水进行有效的疏导，可采取砖砌明沟或暗埋软管进行雨水疏导，对散水与墙体间裂缝用混凝土进行修补，避免雨水管雨水再次渗漏到地沟内，对散水裂缝进行修补。

（4）现场调查和结构承载力验算表明，建筑物主体结构梁柱完好，不影响正常使用功能。沉降观测表明地基变形已趋于稳定，墙体裂缝已不在发展，可以对建筑物墙面进行加固、变形门窗等进行更换维修。