关于某电站端墙裂缝问题的剖析

李西琴

1 工程简介

某电站是利用原厂启动锅炉房为新电站的锅炉房和除氧煤仓框架,与新建汽机房铰接连接,组成横向排架,纵向为框架的常规主厂房结构形成。两端墙采用防风柱结构。该站站址位于Ⅱ级自重湿陷性黄土场地上,地基处理采用灰土挤密桩,独立基础。电站汽机房侧的灰土挤密桩于1993年6月破土打桩,1995年6月竣工,1996年9月发现围护砖墙出现裂缝。与该电站毗邻的启动锅炉房是1993年2月开始沉降观测,共观测12次,时经 57个月,总沉降量在160mm～242mm之间,1997年11月平均沉降量仍有1.3mm,因此还不能说沉降变形已经完成,但基本趋于稳定。

2 裂缝位置及观测情况

裂缝出现在两个端墙的围护砌体上非常明显,以端墙靠锅炉房方向第一个砖墙柱下沉较大形成“正八字形”裂缝,在该柱7.0m标高处柱断面上有一条水平可见发丝拉裂缝,端墙顶中间有一条垂直裂缝,缝上宽下窄,两端墙情况基本一致。该建筑自施工开始一直进行沉降观测,记录沉降情况,厂房发生裂缝后,业主、施工单位及设计单位都很重视对其裂缝贴片观测,查找原因,及时对裂缝的数量、裂缝的宽度和长度进行观测分析,并采取切实有效的控制措施,同时多次开讨论会,分析裂缝原因,讨论处理办法。到1997年12月为止裂缝虽未见再发展,但沉降仍未稳定,为文明生产创造条件,经讨论认为可以采取措施予以改进。

3 裂缝发生原因分析

新建汽机房地基处理与其毗邻的原启动锅炉房做法上是完全一致的,该建筑0.00m标高为 493.80m,基础埋深3.50m,防水垫层0.50m,由489.80m 开始打桩,桩径400,桩距0.90m,桩长9.0m,根据地质勘测报告,复合地基下仍有8.0m左右的湿陷性土类,剩余湿陷量约200mm,刚刚满足设计要求。

在施工过程中,该地基曾遭雨水浸泡,局部复合地基含水量在24%,灰土挤密桩施工中也有这样那样的不足之处,导致了结构产生一定的压缩沉降变形。

地基不均匀沉降引起墙体裂缝的特征:裂缝向沉降较大的方向倾斜,沿着门窗洞口约成45°,呈正八字形。在房屋高差较大或荷载差异较大的情况下,裂缝位于层数低的,荷载轻的部分,并向上朝着层数高的荷载重的部分倾斜。地基反力不均匀,两个端墙荷载小于汽机外侧柱和锅炉房柱,所以汽机外侧柱和锅炉房未发现裂缝,而在两端墙出现倒八字形倾斜裂缝处,在端墙顶部也出现竖向裂缝。

由于建筑立面的错层,平面的变化引起荷载不均匀,也可以引起地基不均匀沉降。当房屋纵墙刚度较差时,由于土壤的应力扩散作用,房屋两端应力逐渐减小,可以引起地基不均匀沉降。

该电站是利用原启动锅炉房改建的发电站,由于厂房分期建造房屋的交界处沉降缝设置应有足够的宽度,建筑物越高,缝就越宽。新建部分与原启动锅炉房虽为铰接连接,但缝的宽度是按两者较低的一侧设置,缝的宽度稍窄。

有的地面被重型汽车、吊车等碾压,运行过程中各类管道长期有渗漏现象,水渗漏入地基土层中;建筑物周围的散水断裂、破损,使雨水渗漏入基础下的持力土层中;使地面水从板边缝隙流淌入地基土层中;使建筑的环境变化,地下水位下降或上升,都使湿陷性黄土地基局部浸水后软化而产生不均匀沉降。

基础设计上采用了独立基础,这种沉降反应较敏感的形式,若采用能消除沉降的筏板式基础或者条形基础会更好一些。

在建筑物的墙体里设置圈梁和构造柱能增强建筑物的整体性,提高其抗弯刚度,在一定程度上能防止或减少裂缝的出现,即使出现了裂缝也能阻止裂缝的发展。

4 裂缝修复办法

对于裂缝的修复不能统一对待,对于不同的裂缝采取不同的处理措施。对于不影响结构安全使用的裂缝,可采用填缝修补或灌浆修补。填缝修补分为水泥砂浆填缝和配筋水泥砂浆填缝,工序为:先将裂缝清理干净,用勾缝刀、抹子、刮刀等工具将 1∶3的水泥砂浆或比砌筑砂浆高一级的水泥砂浆或掺有107胶的聚合物水泥砂浆填入砖缝;配筋水泥砂浆填缝则每隔4皮～5皮砖,在砖缝中先嵌入钢筋,然后按上述工序进行处理。灌缝修补是用压力设备把水灰比为0.7～1.0的水泥浆液压入墙体内,使裂缝粘合。

对于影响使用安全的裂缝,应进行加固处理。因墙体强度不够而发生的裂缝,墙面可敷贴钢筋网片,网片用φ 6@100～300双向钢筋网,并配置穿墙拉筋加以固定,然后灌细石混凝土或分层抹水泥砂浆加固。施工前墙体抹灰应刮干净,灌浆后应养护7 d左右。

加强上部结构刚度,可采用钢筋、型钢拉杆或在墙体上增设钢筋混凝土圈梁,圈梁用强度等级为C15～C20的混凝土,截面不小于120mm×180mm,配筋可采用纵向4φ 14箍筋φ 6@150～200,每隔1.5mm～2.5mm应有牛腿伸进墙体与墙体拉结好。浇筑圈梁时应将墙面凿毛,用水冲湿以加强混凝土圈梁与砖墙的粘结。

5 采取加固地基,杜绝继续裂缝的措施

由于复合地基在挤密桩施工时出现过雨水浸泡,土体含水量高等现象,运行中又有长期的渗漏现象,所以首先要做的是切断水源,防微杜渐保证地基不在泡水状态下运行,虽然桩顶有500mm厚的2∶8灰土防水层,但大量的漏水渗水已经浸入挤密桩,促使地基不均匀沉降产生;其次应查明灰土挤密桩地基施工不足的范围和深度,经业主、施工单位及设计单位多方讨论研究,确定采用高压旋喷桩的加固方法。高压旋喷桩的布置,首先对有缺陷的挤密桩范围进行加固补桩,再在荷载大沉降大的范围进行补桩,以提高地基承载力,减小地基沉降量;同时在出现裂缝处即荷载较小的基础下面,实施补桩起到抗拔的作用,三者同时作用,确保建筑物的稳定与安全。

修复后对电站各柱基础仍设点进行沉降观测,直至稳定。再未见裂缝出现。

6 结语

由于地基不均匀沉降引起的墙体裂缝,结构破坏甚至倒塌,应引起我们足够的重视。为了避免出现结构破坏我们应从沉降观测入手,确保:第一沉降观测点的设置要正确合理;第二沉降观测的次数和时间要适当;第三观测仪器及观测方法要讲究;第四沉降观测的图示与记录要精细。通过沉降观测,记录沉降情况,观察是否有裂缝产生,以及已产生裂缝的数量、宽度和长度,全面分析不均匀沉降产生的原因,采取切实有效的控制措施,把好施工质量关,创造良好的施工、运行条件,确保建筑物的安全与稳定。

[1]GB 50025-2004,湿陷性黄土地区建筑规范[S].

[2]JGJ 79-2002,J 220-202,建筑地基处理技术规范[S].

[3]GB 50007-2002,建筑地基基础设计规范[S].

[4]DL/T 5024-2005,电力工程地基处理技术规定[S].