工程中常见的共同作用质量事故分析

简介：本文对地基基础与上部结构共同工作中出现的质量事故进行了分析，以及通过实例论证了三者之间的共同作用是地基勘察、工程设计和施工中不可缺少的关键因素。关键字：地基基础，上部结构，共同作用，裂缝地基与基础质量，对建筑物的安全使用和耐久性影响甚大。基础或地基的质量事故，常常带来地面的塌陷、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，重则影响建筑物的使用，甚至于危及人们的生命。据有关单位对43起房屋过大不均匀沉降原因调查分析得知，属于设计不周者占21％，属于施工问题者占70％，属于使用单位管理不善者占9％。由此可见，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。一、裂缝的形式及其原因分析无论是设计不周，还是施工中没认真验槽和钎探使建筑物建造在软硬截然不同的两个地段上，都会使地基产生不均匀的沉降，沉降较大与沉降较小部位之间，出现了相对位移。位移的结果是使上部结构出现与地面呈45。左右夹角的裂缝。体形复杂的建筑物，没有按设计规范设置合理的沉降缝，或因施工造成沉降缝被杂物堵塞，都会造成墙体的开裂。下面我们根据裂缝的形式来分析其产生的原因及其防止的方法。1．墙身特别是顶层出现“八”字形缝，有时出现倒“八”字形缝。以上两种裂缝中，对于“八”字形裂缝，一般由于建筑物两端沉降较大，中部沉降较小的原因所致；对于倒“八”字形裂缝，一般则由于建筑物的中间沉降较大，而两端沉降较小所致。2．顶层墙身的水平缝，一般在平顶的檐口或圈梁下2~3皮砖的灰缝中。通常在外墙顶部，两端较严重，有时位于房屋的四角，出现抱角缝。四角处缝最大，中间逐渐减小。以上两种形式的裂缝产生的原因主要是温度变化或地基不均匀变形。其防治方法是：提高砂浆强度；提高砌筑质量；在易裂处设置水平钢筋；顶层采用保温层；合理的设置温度缝等。3．窗间墙两对角处出现水平裂缝，一般成对出现。产生原因主要是地基不均匀变形或沉降缝处理不当，沉降单元被顶住后，最易产生这种裂缝。4．发生在窗间墙、窗台墙、内墙或外墙上的斜裂缝（图3）。大部分裂缝是通过窗口的两对角，在紧靠窗口处缝宽较大，向两边和上下逐渐缩小。产生的主要原因是由于地基不均匀变形，墙身受较大的剪力，造成了砌体受主拉应力的破坏。裂缝往往是由沉降较大的一边逐渐向上发展。5．发生在纵墙的顶部或底层窗台墙上。产生原因主要是墙的两端沉降值较大，中间沉降数值小，使墙的上端或底层窗台中间受拉所产生。以上三种形式的裂缝的防治方法是：处理好地基，对高低差过大、建筑物过长、平面形状复杂、地基处理方法不同（如部分桩基、部分天然地基）、分期建设的建筑物，都应根据不同的条件，设有适当的沉降缝。沉降缝应有一定的宽度，施工时一般应先建重单元、后建轻单元。根据地质和钎探资料加强上层结构的刚度和调整好基础设计。6．底层窗台墙的裂缝多发生在底层窗口下面，二层以上少见。缝宽上大下小，一般发生在窗口中部1/2宽度范围内。其原因主要是地基不均匀变形，使窗台墙起反粮作用而引起；但也有的是窗间墙与窗台墙因荷载差异过大、灰缝压缩不一造成的，以及温度变形和干燥收缩产生裂缝。其预防措施是建议设计在窗口下砌体中配筋或调整基础宽度等。二、工程实例分析济南某五层砌体结构住宅楼位于小清河旁，平面呈“一”字形，东西长37m，南北宽9m，建筑面积1721m，采用无埋深筏板基础。在建筑场地平整后，先铺C10素混凝土垫层，厚100mm、在其上浇筑C20的钢筋混凝土筏板基础，筏板厚300mm，在筏板基础上砌砖墙。当主体工程施工至第五层时，发现东起第五开间中部筏板基础南北向整块横向断裂。经检查，从勘察报告、设计（依据勘察报告）和施工中均找不到原因，而是未处理好地基勘察、基础处理和建筑总平面的关系。对该楼地基土层重新进行勘察，新查明的地基土层和历史变迁如下：（1）表层为杂填土，西半部厚度1.1～2.4m，东半部厚度2.4～5.5m。（2）第二层为稻壳灰及淤泥层土，其中稻壳灰占70％～80％。淤泥极为弱：孔隙比高达e＝2.12～2.60；液性指数IL=1.57～2.47；天然重度很小，仅为γ=14.3～15.2kN／m3，标准压缩系数a1-2=2.05MPa-1，属于超高压缩性土，厚度2.0～2.9m，分布在场地西半部，杂填土下面。（3）第三层为淤泥层．厚度为1.3～1.5m。此淤泥层也分布在场地西半部，场地东半部无此淤泥软弱土层。（4）第四层为份土及粉细砂层，场地内普遍分布，层厚4～5m，土质良好。（5）经深入调查得知该场地原为一南北长70m、东西宽40～50m的水塘。附近餐饮业用户用稻壳作燃料后将稻灰倾倒在塘内，不久塘被填平，还曾用作烧砖窑场。该工程开工前半年多方平整场地修建住宅楼。由于该楼西半部置于原水塘内，东半部位于塘外岸上，塘内外土质突变是造成钢筋混凝土筏板基础受力不合理断裂，从而导致上部结构破坏的主要原因。本人参与下曾提供四个处理方案进行比较：方案一，将住宅楼五层全部拆至四层，并在四层顶部，加设钢筋混凝土封闭圈梁。方案二，在方案一的基础上，东半部场地土质较好，东部四间仍修复至五层。方案三，保留住宅楼为五层，自上至下拆除基础开裂这一开间，将一幢楼房分成东、西两幢楼。这样处理后，减小了建筑物的长高比．相对增加建筑物的刚度；并使东西两幢楼可以自由沉降。方案四，暂缓处理，待进一步沉降观测后，再分析处理。上述四个方案各有利弊。经多次研究讨论，最后采用卸荷处理方案，即将原设计建造的五层住宅楼，全部拆至四层，即采用方案一。后又进一步卸荷，将住宅楼全部拆成至三层。在该住宅楼已使用多年，观察到该按原来筏板基础断裂的裂缝已经稳定，没有再继续发展。住户已放心，消除了忧虑。但由于这一事故处理，拆除两层楼房，损失建筑面积40％。如不用卸荷处理方案，改用锚杆静压桩加固场地