某框架结构基础梁开裂分析与加固

李小芳，崔晓克

（1．中国建筑设计咨询有限公司，北京 100120；2．北京固瑞恩科技有限公司，北京 100013）

1 项目情况

某项目为培训中心，位于8度区，抗震等级为二级，投入使用近30年。项目分2部分：游泳中心和篮球场，2部分之间设置沉降缝断开。游泳馆部分为地上1层，局部2层，框架结构，屋顶采用轻钢网架，局部采用现浇板；基础形式为单桩承台加防水板，沉管灌注桩。篮球场部分地下1层，地上1层局部2层，框架结构，屋顶采用轻钢网架，基础形式为三桩及四桩承台。房屋平面及剖面如图1所示。

2 地质条件

场地系围海造田区，场地西侧距离湖泊段200m，与湖水相通，场地土分布不均匀：淤泥质土和粉土层相互夹杂，土层厚度不均匀。土层分布如表1所示。

图1 项目平面及剖面

3 项目现状

目前项目场地东南即篮球场局部干燥，其他区域已被地表水淹没。项目周边及主体结构存在不同程度的沉降和裂缝。

1）房屋周边地面有不同程度下沉开裂，室外台阶与房屋主体脱离，其中建筑南侧地面开裂最为严重，如图2所示。

2）游泳池部分框架柱基础承台及地梁均已断裂，裂缝宽度4～20mm，部分地梁上有明显的剪切性斜裂缝，剪压区混凝土有压碎的迹象，如图3所示。

3）游泳池侧壁开裂、渗水严重，游泳池西北部框架柱轴基础有明显淹积水情况，基础排水不畅，原回填土均有较大程度下沉（见图4）。

4）游泳池Ⓙ轴一侧室内地面明显下陷并向泳池一侧倾斜，地面有通长裂缝，裂缝宽度1．2～20．0mm，裂缝两侧最大高差25mm。

5）网架两端支座最大高差达43～51mm，不满足GB 50205—2001《钢结构工程施工质量验收规范》支座最大高差限值30mm的限值。

6）从建筑物沉降观测结果中可看出，倾斜主要集中在游泳池西部和北部：北侧[12]轴的沉降东西向倾斜，西侧轴南北向倾斜严重。这2个部位的地面裂缝、基础积水及基础梁剪切裂缝最多。

通过现场可看出，游泳池的部分基础梁已剪切破坏，游泳池壁渗水严重，游泳池上部楼板有不同程度的开裂，周围地面开裂严重，上部梁柱及建筑外墙外观基本正常。篮球馆部分局部墙面有渗水、起壳、龟裂情况。游泳池部分结构存在影响正常使用的安全隐患，严重影响房屋结构的整体承载，必须立即采取处理措施；篮球馆部分可正常安全使用。

表1 土层分布

图2 室外地面开裂

图3 基础梁支座开裂

图4 基础淹积水、回填土下沉

4 情况分析

4.1 常见裂缝成因分类

钢筋混凝土结构裂缝成因复杂且多变，根据其产生的原因大致有：荷载引起的裂缝、温度引起的裂缝、基础不均匀沉降引起的裂缝、钢筋锈蚀引起的裂缝和混凝土收缩引起的裂缝。

4.2 裂缝成因分析

综合地质以及现场情况，该项目已投入使用30年，建筑物使用功能并无改变，荷载沉降应已基本完成，需要从基础方面寻找原因。建筑地面开裂及基础梁部分剪切破坏，应为不均匀沉降引起。

1）由于该场地与湖泊水系相通，水系水位变化发生频繁，且桩基周围是淤泥质土及泥质碳土，长期排水不畅，引起基础不均匀沉降。

2）基础不均匀沉降引起附加应力，进而引起结构构件开裂。特别是游泳池池壁裂缝引起水的外渗，使基础不均匀沉降加剧。这是游泳池开裂和地基沉降的互相影响。

3）游泳池部分采用单桩承台，柱底弯矩由基础拉梁平衡，基础的不均匀沉降引起的附加弯矩促使基础拉梁支座部分剪切破坏。

5 处理措施和加固方法

目前工程加固技术成熟，对地基部分的加固方法有锚桩加压纠偏、锚杆静压桩、换填垫层、注浆法等。针对基础加固方法有钢筋混凝土加大基础底面积、基础加腋加固等。根据项目实际情况，从安全、环保和经济角度，提出以下加固措施和加固方法。

1）地基部分 因为本项目已经使用多年且与水系相连，从环保角度出发，不宜采用注浆加固法。此次对建筑物外进行局部降水，促使沉降均匀。在①轴～Ⓙ-外侧布置3口降水管井，管井深至游泳池基础底板下500mm，进行不间断降水，使该部位产生沉降。待周围土的含水量低于35%可停止降水。同时对游泳池进行排水，减少池壁内外水压力差。

2）基础梁的加固 本楼[12]轴、轴及Ⓙ轴梁支座裂缝基本贯穿，对此类梁的支座进行剔凿，检查钢筋并无破坏，对该部位采用高强灌浆料处理。

工艺流程为：基层表面清除灰尘—打磨裂缝，保持裂缝干燥—在梁侧面设置灌浆嘴—裂缝四周用封闭—灌浆、封口。对于出现剪切裂缝宽度小于0．2mm的基础梁可进行表面处理，用封闭胶封闭裂缝，密封检查。

3）对于外墙及楼板上的裂缝进行灌浆处理 用钢丝刷或角磨机清除裂缝周围露出混凝土基层表面。沿裂缝走向每隔300mm设置1个注浆底座，中心对准裂缝用结构胶贴安设底座，用环氧树脂将裂缝封严，待环氧树脂固化后开始灌注胶，慢慢加压使裂缝内胶水充分饱满，胶水在常温下养护72h固化，然后清除注胶底座。

通过对建筑物周围布置沉降观测点（见图5），并经过3个月的沉降观测，沉降速率已趋于零，沉降变形已经稳定。

图5 沉降变形观测点布置

6 结语

建筑物的使用周期为50年，期间环境多变，工况复杂，设计应从基本面着手，使结构体系更加合理，同时对项目的重点部位进行加强。

1）对于超过规范规定长度的建筑物，设置变形缝将建筑物分为较为简单合理的结构单元。该项目的篮球馆无明显裂缝，受影响不大，可正常使用。

2）本工程和水系相连，水位多变；地基为淤泥质土，水不易排出；建筑物下部为游泳池；这些因素都使建筑物工况更为复杂。建筑物要进行整体及局部抗浮验算以及沉降计算分析等。同时要对重要构件，如游泳池的基础、游泳池部分的外墙部分进行详细分析，对其适当加强。

3）对于单桩承台，柱底弯矩由该方向的基础梁平衡；两桩承台，承台只能抵抗1个方向的柱底弯矩，另一个方向柱底弯矩由此方向的基础梁抵抗。因此基础拉梁更应加强。

4）地基与基础处理方式多样，根据工程实际情况，选择合理经济并环保的加固方案，而非盲目的加固和加强。

参考文献：

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［2］王自文，于志华．钢管桩复合土钉墙的研究与应用［J］．城市住宅，2016（6）：118-120．

［3］张杰锋．某工程基础地梁裂缝分析及处理方法［J］．建材与装饰，2012（9）：75-76．

［4］蒋隆敏，唐从青，易翔，等．混合加固法在钢筋混凝土梁柱节点中的应用［J］．城市住宅，2017（8）：113-116．

［5］云南特斯泰工程检测鉴定有限公司．房屋建筑结构安全检测鉴定报告［R］，2016．