砌体结构房屋差异沉降与加固

李　丹

[摘要]目前，岩土工程中的环境保护问题已经成为工程设计、施工中应该考虑的重要环节，而且要求也越来越高，由原先的以强度为控制指标逐渐转变为以变形为控制指标。基坑开挖引起的支护结构后地表的差异沉降对砌体结构房屋的影响较为显著。鉴于此对砌体结构房屋差异沉降与加固方法进行探讨。

[关键词]砌体结构差异沉降加固

中图分类号：TUB文献标识码：A文章编号：1671-7597(2009)0610108-01

一、建筑物产生差异沉降的原因

在建筑工程中，房屋的沉降变形是一个不容忽视的问题，尤其是差异沉降，地基的差异沉降是引起砌体结构开裂的主要原因之一，裂缝的存在会削弱墙体截面，破坏墙体的整体性、降低构件的承载能力及抗震性能。我国《民用建筑可靠性标准》明确规定，当砌体结构构件非受力裂缝宽度大于1.5mm时，即应采取加周措施。实际工程中引起砌体结构的产生差异沉降的原因一般有两种：一是因为建筑物自重产生的或者地面发生超载产生，可能在建筑物本身的重量作用下，地基土质差异较大产生建筑物的差异沉降，或者是在建筑物的使用过程中，地面出现大量堆载等造成地面超载，使地基负荷增大，从而导致地基相对应的约束变形，造成建筑物的差异沉降；二是因为基坑开挖、隧道开挖等岩土工程活动改变了土体中的应力状态、约束性态等，导致土体的变形，进而影响邻近建筑物产生差异沉降。

二、砌体结构房屋的墙体在差异沉降作用下产生裂缝的形态特点

不同结构对差异沉降的敏感性不同，依次将建筑结构分为三种；刚性、柔性和沉降敏感的结构。由于砌体结构的整体刚度较差，砌体结构的材料本身抗拉、抗剪能力低，属于对沉降敏感的结构，较小的相对差异沉降即可导致显著的开裂，裂缝将削弱墙体截面、破坏墙体的整体性、降低构件的承载能力及抗震性能。地基差异沉降引起砌体的裂缝在房屋的外纵墙、横墙上均可见，对等高的长条形房屋位置大多在两端附近，其他形状的房屋裂缝均在差异沉降变化剧烈处附近。主要分布形式有正八字、倒八字和单向斜裂缝。一般可以分为盆形沉降引起的墙体裂缝、局部沉降引起的墙体裂缝、两端沉降差异较大引起的墙体裂缝、一端沉降较大引起的墙体的裂缝。基坑开挖引起的墙体裂缝往往是靠近基坑一端的地基发生位移与变形引起差异沉降较大而导致墙体开裂。当建筑物的长高比较大或地基中部软弱端部坚硬、荷载相差悬殊等，使建筑物形成中部沉降大，端部沉降小的弯曲，产生正弯矩，结构中下部受拉，端部受剪，由于端部地基反力梯度很大，墙体的剪应力很高，而砌体因其抗拉、抗剪强度很低，故在剪力高峰区将由主拉应力引起斜裂缝，呈正八字，局部差异沉降引起的正八字裂缝。当地基中部坚硬端部软弱，或者由于建筑物荷载差异悬殊，使两端的沉降大于中部时，会形成负弯矩并受到剪切作用，墙体反向挠曲，裂缝呈倒八字。一般来说斜裂缝均是向沉降较大的位置倾斜地向上延伸的，对于门窗洞口处，对墙体的削弱作用，造成洞口角隅应力集中，常常是最先开裂的位置，且开裂裂缝的宽度一般较大。对于基坑开挖造成的靠近基坑端的沉降较大时，可能在房屋顶部出现裂缝并向下延伸，当裂缝开裂严重时可贯穿房屋全高，水平裂缝较为少见，有的出现在窗角，靠窗处裂缝较宽，有的是因为地基局部塌陷造成，裂缝宽度一般较大。

三、砌体结构房屋加固

(一)工程保护措施

在施工中，可以考虑采取的有效的工程保护措施主要有：(1)及时调整开挖方案，适当放慢基坑开挖的速度，放坡进行周边土层挖处，考虑保留中心岛，以及逐层开挖逐层施加支撑，直到最后支撑都支撑好以后，再挖除中心岛；(2)对基坑内土体采用化学注浆等方式进行预加固，对基坑底垫层可以适当加厚，而且随挖随铺筑，配以环形带区布置钢筋；或者对坑底的软土进行加固处理，防止塑性流动、管涌等现象发生，增加基坑的稳定性；(3)合理的调整基坑内降水，保证地下水位的高度，因为虽然降水可以减少支护结构的变形，但是降水会引起支护结构后面地表产生附加沉降，而且如果降水控制不利还会增大差异沉降的作用，所以施工过程中应该合理的进行降水；(4)考虑优化支撑设置，合理选择支撑类型、刚度、间距、层数、布置，对于设置钢支撑时应该及时地施加预加轴力，加大支护结构的刚度，从而减少支护结构的水平位移以及由此引起的地表沉降。

(二)砌体结构房屋的加固时机的选择

1、基坑施工之前应该做的一些准备工作

在基坑开挖之前，首先应该根据工程经验，及已有的估算方法对基坑开挖的影响范围进行预估，选择基坑开挖可能影响到的房屋进行开挖前的结构调查，主要应该包括以下几个方面：(1)收集房屋相关的建筑、结构施工图纸，地质勘察资料等技术资料，走访原房屋建设管理单位和相关人员了解房屋当时建设和施工的实际情况，对于无图纸资料和现状与图纸相比有变动的，还应该到现场进行实际调查，充分了解房屋的结构布置情况；(2)对于砌体的结构房屋进行检测了解房屋材料的实际强度，对已经开裂、破损的地方可以采用图纸、照片等方式进行记录(调查时最好能将主要结构构件暴露出来，以防止装修层掩盖住某些微小的初始损伤等情况)；(3)了解房屋基础的实际布置情况，如有必要可以局部挖开进行调查；(4)引入沉降观测基准点，对房屋的沉降及倾斜进行初始的观测，作为初始值，根据具体的现场保护要求制定具体的监测方案；(5)根据现场调查情况，应该对房屋底层墙体进行受压计算，考虑房屋的材料强度降低80％，在实际荷载作用下，房屋的承载力极限状态能否满足要求。

2、加固时机的选择

(1)对于房屋底层墙体进行验算承载力不能满足要求的结构构件应该在基坑施工之前采取临时加固措施，确保基坑开挖过程中有一定的安全储备；(2)对于基坑开挖造成的门窗开启不灵，应该及时地进行处理，防止门、窗上玻璃因过度变形碎裂或脱落伤人，无法正常关闭发生偷盗等现象发生，尤其应该注意小段墙体的变形开裂，防止因其破坏对其余结构构件造成不良影响，可以考虑采用临时加固措施，等基坑开挖的影响稳定再进行全面加固；(3)对于砌体结构房屋在基坑开挖过程中因差异沉降而产生的开裂，则应该等基坑施工完毕，或现场监测表明房屋沉降已趋稳定，不再继续增大时，方可进行加固，通常采用钢筋网水泥砂浆法加固已经开裂的砖墙(孔径大于15mm的空心砖墙体、砌筑砂浆强度等级小于M0.4的墙体以及墙面不能保证砂浆粘结的墙体不宜采用)。

总之，对于基坑开挖过程中邻近砌体结构房屋，应该根据施工现场监测数据进行统计分析与预测，当支护结构的水平位移或者地表沉降超过警戒值，应及时反馈给相关人员调整施工工艺，采取相应的保护措施。