某砌体结构办公楼裂缝病害成因分析

来 成 香

(太原铁路局土地房产管理处，山西 太原 030013)



某砌体结构办公楼裂缝病害成因分析

来 成 香

(太原铁路局土地房产管理处，山西 太原 030013)

针对某砌体结构办公楼的裂缝现象，提出了采取地质查勘、结构整体倾斜和相对变形检测、裂缝监测和沉降观测相结合的方法对结构进行查勘和观测，并根据地质查勘、变形观测和结构检测的数据，分析了裂缝的成因，给出了整治加固的建议。

砌体结构，裂缝，全站仪，沉降量

1 工程概况

该建筑结构形式为砌体结构，底部首层单侧框架，基础形式为筏片基础，地基采用三七灰土换填。该结构原设计为3层，实际结构为4层，首层为车库，2层～4层为办公楼。楼梯间四角、外墙与内墙交接处均设构造柱，内纵墙与横墙交接处未设置构造柱，每层均设置圈梁。端部开间及楼梯间楼、屋面采用现浇混凝土，其余开间楼、屋面均采用预制空心板。该建筑于1983年4月开工建设，1984年12月竣工。结构模型如图1所示。

根据设计文件,该结构2层、3层地面做法为素水泥浆1道、1∶3水泥砂浆底、1∶2.5水泥砂浆抹面，实际调查该结构2层、3层、4层地面做法为地面砖楼面。3层、4层10-12/C-D房间作为档案室使用。

该结构1层～4层墙体均存在不同程度的开裂，以4层墙体裂缝数量较多，纵墙裂缝整体分布呈正“八”字形。内纵墙裂缝集中于门顶两侧角部，分布规律大致相同；外纵墙集中于窗洞口四角，南立面裂缝相对北立面存在数量多。横墙裂缝主要集中于4层，分布呈正“八”字形。结构墙体裂缝损伤处抹灰层空鼓较为严重。裂缝宽度变化规律整体为两边宽，中部墙体裂缝宽度小，以东侧1层宽度最大，门窗洞口裂缝均贯通，最大裂缝宽度5 mm。

根据现场调查，该办公楼北侧车库前室外散水多处存在开裂、下沉，和建筑主体脱开的现象，局部位置呈反向倒坡现象。

该建筑物所处场地范围及周边地下存在20世纪中后期所修建的地下人防工程，人防入口下部积水已升至坡道洞顶，且积水已达数年。位于该建筑西南侧邻近路面在2014年左右曾发生地面塌陷事故，塌陷后立即对其塌陷位置进行回填，该次塌陷未对该结构造成影响。

2 现场查勘及观测方案

2.1 损伤检测和裂缝监测方案

对该结构目前存在的损伤进行全面普查统计，记录每条裂缝的形态和位置，并采用示意图表示裂缝分布特征。结构整体损伤应每3 d观测一次，检查裂缝是否有发展和变化。

对主要受力构件上存在典型裂缝进行抽样监测，监测数量分别为1层2处，2层3处，3层4处，4层6处，定期监测其变化情况。

对抽检构件每条裂缝进行统一编号，并检测其裂缝最大宽度；采用抽样方式对裂缝进行监测，对监测裂缝布设观测标志，其中一组应在裂缝的最宽处，另一组应在裂缝的末端。

观测成果分析：对裂缝出现的部位，裂缝形态、数量进行分析，判断裂缝是否稳定。通过数据处理，研究被监测裂缝随时间变化规律，判别裂缝是否在限差范围内及是否影响建筑物和结构的安全。

2.2 结构整体倾斜和相对变形检测方案

采用全站仪对该结构整体倾斜和相对变形进行检测，根据观测数据分析结构整体倾斜和相对变形是否超过规范要求。

2.3 沉降观测方案

1)基准点布置。根据JGJ 8—2007建筑变形测量规范的具体要求，基准点布置在变形影响范围以外且稳定、易于长期保存的位置。结合本结构实际情况，为便于沉降观测作业以及基准点间的相互校核，在周边区域共布置6个浅埋钢管水准基点，编号依次为(J1，J2，J3)，(J4，J6，J7)两组，各组成闭合环，建立独立高程系统，其中假设J3点高程为817.5 m，J6点高程为818.0 m。

2)观测点布置。目前工程各建筑外立面已全部装修，根据设计图纸并结合现场实际条件，分别在该结构南、北侧柱(墙)布置沉降观测点4个，转点2个。

2.4 地质勘察方案

在该建筑北侧外立面2.7 m处布设6个钻孔，建筑物东南角外侧布设1个钻孔，共计7个钻孔，2个探井。其中深度视土质及地下工程情况而定，孔深20 m～25 m，取土孔4个，标贯孔3个。孔位在选择前应对现场场地实际情况进行选取，避开室外散水及地下管线等。

从地坪下1.5 m开始原始取样，地层以1.5 m间距取原状土层，密封保存；回填土层无法取原状土时，可取为扰动土，并取30 cm每段的全部岩芯，密封保存。

钻孔内按岩土层性质进行标贯测试及动探测试，采取原状土样、岩样。土样试验的项目包括：密度、含水率、比重、液、塑限、压缩、直剪。岩样试验的项目包括：密度、含水率、吸水率、饱和吸水率、干、湿抗压强度等。

钻孔完成后，以素土分层回填夯实，压实系数不低于原始土层。

此外，对防空洞的历史与现状进行调查了解。

3 检测数据及分析

3.1 结构整体垂直度现状检测

现场采用全站仪对路局机关南楼结构的整体垂直度现状进行了检测。结构整体垂直度检测结果如图2所示，图2中数据表示结构顶点的倾斜方向与倾斜量。

根据图2观测结果，该建筑结构顶点侧向位移矢量存在明显的整体向南的倾斜规律，目前结构最大顶点侧移矢量值为70.4 mm，已超过规范限值。

3.2 结构相对沉降现状检测

现场采用全站仪对结构南、北立面相对沉降进行观测。结合现场检测条件，选取北立面2层、4层和南立面3层、4层窗顶边线为基准进行测量，相对沉降观测结果如图3～图6所示。图中数据为各测点的相对高差，小数数据单位为m，整数数据单位为mm。

根据图3～图6中观测结果，目前该建筑北立面表现出东低西高、中部相对沉降较大的整体沉降规律；南立面表现出东高西低的整体沉降规律。

3.3 沉降观测

1)累计沉降量、不均匀沉降差及平均沉降量见表1～表3。

2)沉降过程曲线。

根据本次观测成果，建筑沉降观测的等沉降曲线图如图7所示。

按日平均沉降量确定该建筑百日观测周期，并按此周期进行了后继观测。根据最后一期的观测结果汇总出该楼的末期沉降数据统计表(见表4)。

表1 沉降量统计表

表2 不均匀沉降差统计表

表3 不均匀沉降斜率统计表 ‰

表4 最后一期沉降数据统计表

周期沉降量/mm沉降速度/mm·d-1点名:最大点名:最小点名:最大点名:最小平均沉降量/mm3d6:0.573:-0.536:0.1901:-0.0070.09

3)沉降分析。

从该楼按目前沉降过程和沉降速率情况看，本次沉降观测周期短，频次高，建筑南侧整体沉降较为均匀，沉降量小；北侧目前沉降呈现东侧沉降量大、西侧沉降小的趋势，存在地基不均匀沉降，最大整体倾斜斜率0.000 1远小于GB 50007—2011建筑地基基础设计规范第5.3.4条建筑物的地基变形允许值中高层建筑的整体倾斜允许值。

3.4 裂缝监测

根据裂缝观测结果，本阶段该楼墙体未出现新裂缝，裂缝宽度未明显扩展。随着温度升高，部分裂缝宽度存在轻微增加。本阶段内所监测裂缝基本稳定。

3.5 地质查勘

本次勘察中，4号钻孔(距本楼东墙外墙皮往西11.0 m，距本楼北外墙皮2.2 m)钻探到8.5 m深度时，发现青砖，并钻取出几块青砖，后担心钻穿，遂停止钻探，综合判断，该处可能打到了防空洞顶部。5号钻孔(距本楼东墙外墙皮往西18.26 m，距本楼北墙外墙皮2.2 m)钻探到11 m深度时，存在明显漏水现象，据该处地层粉土的土质情况，不应出现如此明显的漏水，因此，判断该处可能钻孔紧邻防空洞洞边。7号钻孔(距本楼西外墙皮往东12.0 m，距北外墙皮2.2 m)钻探到12.0 m时，感觉下边有异常，提起岩心管，发现取出的土样中，在11.5 m处有青砖，依次往下约有十层属较新的、可能系近年来的砌砖，故，亦判定，该处也正好打到防空洞上了。

据区域性地质资料，该场区应属湿陷性场地。防空洞开挖、衬砌时期，防空洞所穿越的地层，必定为非饱和湿陷性黄土，地下水位应远大于本建筑的压缩层深度。这就意味着，地基土的充分浸湿应发生于防空洞形成之后。该浸湿现象导致了湿陷的发生，并同时将非饱和土的压缩，转变成了饱和土的压缩。防空洞存在于地基的局部位置，浸水亦属不均匀分布。这就导致了地基土不均匀变形，进而发生楼房的不均匀沉降。

至于水从哪里来，根据已掌握的情况看，既有远端输入地道，亦有本楼车库长期洗车渗水浸入。防空洞的充水是不均匀沉降的主要诱发原因。

目前来看，该楼变形已经稳定。在不增加防空洞充水和地表大量渗水的情况下，短期内不致发生进一步变形。

由于存在上述情况，今后，需对该院子已知防空洞的充水情况和该楼变形趋势进行日常监测，尤其是雨季。发现异常，及时采取措施。

4 结语

1)该结构裂缝损伤的产生是由于场地内人防工程严重积水对地基土体充分浸湿造成地基不均匀沉降和结构整体变形所致，现阶段沉降观测结果尚不能评价地基不均匀沉降是否进入稳定阶段，应继续后续沉降观测。后续沉降观测不影响地基加固工程。

2)该建筑所处场地目前稳定水位已至人防工程洞顶，长期大量积水及季节性水位交替变化的反复作用对周围土体和结构存在很大安全隐患，建议采用发泡混凝土回填处理。

3)建议对该结构地基采取高压旋喷桩帷幕进行加固，底层采用双面钢筋混凝土板墙加固、内框柱及内纵梁增大截面法加固，2层～4层采用单面钢筋网水泥砂浆面层加固，以提高结构的整体性和综合抗震能力。该结构适修性尚好，宜予修复。

Analysis on office building cracking diseases of the masonry structure

Lai Chengxiang

(TaiyuanRailwayBureauLandPropertyAdministrationDepartment,Taiyuan030013,China)

In light of the masonry structure office building cracking phenomenon, the paper puts forward structural survey and observing methods by combining geological survey, structural integrity inclination, corresponding deformation detection, cracks monitoring with settlement observation, analyzes cracking causes according to geological survey, deformation observation and structural detection data, and finally puts forward strengthening and reinforcing suggestions.

masonry structure, cracks, total station, settlement

1009-6825(2017)15-0039-03

2017-03-13

来成香(1966- )，女，工程师

P624

A