山西某建筑物墙体开裂变形原因分析

李 晶 晶

(煤炭工业太原设计研究院，山西 太原 030001)

1 工程概况

山西柳林某建筑物平面布置呈“L”型，该建筑物由住宅楼和综合办公楼两栋楼组合形成，两幢建筑物基础为断开形式，中间设一道沉降缝，其中住宅楼占地面积为9.6 m×30.9 m，5层框架结构，高度19.75 m，基础形式为筏板基础，无地下室，基础埋深2.0 m，要求地基承载力不小于90 kPa；办公楼占地面积为25.6 m×33.4 m，4层框架结构，高度15.80 m，基础形式为筏板基础，无地下室，基础埋深2.0 m，要求地基承载力不小于72 kPa。建筑地基处理采用整片换填3∶ 7灰土垫层的处理方法，处理范围以基础边线外扩1 m，换填厚度1.0 m。

2 场地工程地质条件

2.1 地基土构成

根据勘察资料显示，建筑物下地基土自上而下描述如下：

2.2 场地地下水

场地勘察深度范围内未见稳定水位，但第②层粉土层底、③层粉质粘土顶处土体非常湿，为饱和土体。

3 墙体开裂过程、现状

该建筑物于2009年—2013年施工完成，在使用过程中，2016年开始发现房屋的内外墙均出现了细微的裂缝，并持续发展，裂缝于整幢楼内各层均有发育，尤以中部较为严重，裂缝情况如图1,图2所示。

4 墙体开裂原因分析

根据建筑物开裂现状以及地质环境，分析造成建筑物开裂的原因有以下几点。

4.1 填土的湿陷性

建筑物于2013年施工完成，2016年开始出现裂缝，建筑物至今已经使用5年。通过勘察发现，①层素填土经建筑荷载5年的压密及填土自重固结后，该层土部分地段仍然为湿陷性土，可见，其余地段的填土可能在使用前也为湿陷性土。另外，根据原地基土与现地基土的对比发现，建筑物基底下地基土的含水量增高，由此可推断，对于勘察认为无湿陷性地段的土体，可能在使用期间已经产生湿陷，造成地基土下沉，从而引起建筑物开裂。

勘察湿陷地段填土的湿陷起始压力为43 kPa～69 kPa，而该地段的饱和自重压力为74 kPa～93 kPa，大于其湿陷起始压力，因此，本地段填土受水浸湿后，仍会产生湿陷。

4.2 填地基的不均匀性

勘察资料显示，两幢建筑物基底部分位于②层粉土原地层上，部分位于①层素填土上，素填土厚度为1.2 m～12.9 m，主要成分以粉土为主。而①层素填土承载力较低，其工程特性与②层粉土差异比较大，且在两幢建筑物南北方向上，①层素填土厚薄不同，建筑物南侧较厚，北侧比较薄。建筑物西侧、东侧基底持力层底面坡度均大于10%，持力层及其下卧层在基础宽度方向上的厚度差值大于0.05b，同时基底地层分布不均匀，故该建筑物地基属不均匀地基。

4.3 水对地基土的影响

根据勘察结果，场地第②层粉土层底、③层粉质粘土顶处土体处于饱和状态，而原勘察报告中显示，本场地无地下水，可见，建筑物在使用期间，建筑物下地基土已经受水浸湿，含水量增大，被水软化，导致其强度降低，在荷载的作用下产生压缩变形。

另外，根据本次勘察结果与建筑物修建前勘察结果相比，建筑物基底下同一位置处土体的含水量、饱和度、孔隙比及压缩模量均发生了改变，变化情况如图3～图6所示。

根据上述对比图可以看出，基底下填土、粉土的含水量、饱和度、压缩模量有明显增大趋势，孔隙比的变化不是很明显。压缩模量降低约50%，含水量增大约5%。可见，地基土在使用期间力学性质发生了改变，含水量增大，引起建筑物不均匀沉降，致使墙体产生开裂现象。

4.4 素填土的工程特性

人工填土由于土质疏松，密度差、均匀性差、抗剪强度小、承载力低。其压缩性与相同干密度的天然土相比要高得多，尤其是随着土中含水量的增加，压缩性会急剧增大。根据击实试验结果，场地内素填土最大干密度为1.81 g/cm3，最优含水量为14.4%。根据相关规范规定并结合设计要求，确定女工楼、综合楼场地填土压实系数不小于0.96。素填土的压实系数统计见表1。

表1 素填土钻孔土干密度随深度变化统计表

根据表1可以看出，两幢建筑物场地①层素填土的压实系数λc介于0.80～0.93，其压实系数小于设计要求的0.96。故该建筑物场地①层素填土为欠压密、不均匀的状态。

综上所述，引起建筑物出现不同程度的裂缝原因可归纳为：1)建筑物基底下填土具有湿陷性；2)建筑物基底下填土的不均匀性、欠压密性；3)地基土含水量增大，土体产生湿陷，强度降低；4)女工楼、综合楼建筑物的荷载存在差异。

5 加固方案建议

依据现场实际情况，本着安全、经济的原则，计算、分析和比选，建议采取以下两种加固治理方案：1)高压旋喷桩加固。采用高压旋喷桩提高地基土强度，并对基础进行托换加固。高压旋喷桩桩径700 mm，桩间距1.5 m，桩长进入第③层粉质粘土不小于2 m、布置范围在两幢建筑物中部裂缝严重部位。2)注浆加固。采用双液压力注浆法对地基土进行加固，改善其土质，以提高地基土强度，从而使地基稳定。设计注浆孔直径65 mm，注浆孔间距1.5 m～2.0 m，排距1.5 m，孔深要求穿透填土层进入粉质粘土层，布置范围在两幢建筑物中部裂缝严重部位。注浆材料采用水泥浆水玻璃混合双液。水泥采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，水灰比为0.9，水玻璃模数为3.2，浓度为40°Be，水泥浆与水玻璃体积比为1.3∶ 1。

6 结语

引起该建筑物出现不同程度的裂缝原因可归纳为：1)建筑物基底下填土具有湿陷性；2)建筑物基底下填土的不均匀性、欠压密性；3)地基土含水量增大，土体产生湿陷，强度降低；4)住宅楼和综合办公楼建筑物的荷载存在差异。因此，采用高压旋喷桩加固或对建筑物地基土进行注浆加固可有效提高地基土强度，防止建筑物继续下沉。