建筑地基工程沉降缝的施工技术研究

侯江波

（北京城建华夏基础建设工程有限公司，北京101111）

1 引言

在现代建筑工程中，设计与施工人员为了防止建筑物各部分在发生地基不均匀沉降问题时导致房屋建筑被破坏，会设置垂直沉降缝。具体的原理为：房屋建筑建设完成后，地下土层可能会发生变化。一旦房屋建筑相邻部分的高度、荷载、结构形式出现较大差别且地基不足以支撑这种改变时，出现不均匀沉降便是大概率事件，房屋建筑的某些薄弱部位会开裂，从而使房屋建筑变成“危房”。基于此，需要在复杂的平面或转折处、高度变化处等位置设置沉降缝，以保证房屋建筑的安全性。现阶段，国内外对建筑地基工程沉降缝的研究已经较为深入，本文对这些文章进行梳理，结合自身工作经验，围绕沉降缝施工技术的多个操作步骤进行重点讨论。

2 建筑地基工程中沉降缝的重要性分析

2.1 房屋建筑常见裂缝及发生原因

房屋建筑建设完成后，影响其结构安全性的主要原因之一便是地基不均匀沉降引起的墙体裂缝。常见的裂缝类型：（1）建筑斜裂缝。一般发生在建筑纵墙的两端，大部分裂缝会沿着窗口的两条对角线方向，向沉降幅度较大的方向倾斜并向上发展[1]。（2）窗间墙水平裂缝。主要在窗间墙的上下对角成对出现，沉降大的裂缝出现在下方，沉降小的裂缝出现在上方。（3）竖向裂缝。一般发生在建筑纵墙中央的顶部以及底层窗台位置，上方裂缝宽度大、下方裂缝宽度窄。这些裂缝出现后，会对建筑的结构稳定性、结构完整性产生破坏，对建筑安全性的危害极大。

对所有裂缝的发生原因进行分析，得出的结论为：（1）如果建筑建设在软土地基上，则出现地基不均匀沉降情况时，墙体会承受较大的剪切力。如果结构刚度较差，加上建筑施工质量和所应用的材料强度无法承受这种剪切力时，墙体便会开裂。（2）建筑空间中墙体发生不均匀沉降发生时，会受到较强的剪力作用，导致上下部位出现水平裂缝。（3）建筑窗间墙在不均匀沉降发生后，同样会承受荷载。此时，窗台会起反作用，一旦集中在上部地区的荷载较大时，对应的反作用力也会过大，最终使窗间墙变形严重而开裂。由此可见，建筑出现不同种类的裂缝均与地基不均匀沉降有关。

2.2 设置沉降缝的不可或缺性

为有效预防裂缝，需设置沉降缝。一般而言，针对层数差异较大、长度过长、平面形状较为复杂的房屋建筑，都应从地基基础区域开始，有目的性地断开成若干个部分[2]。通过这种方法，使建筑结构在沉降发生时能够保持均匀性。通俗而言，现代建筑多为钢筋混凝土结构，此种结构整体理论上可在结构内部各区域、各物件互相之间保持相对静止的情况下实现平移。如果出现不均匀沉降，意味着结构内部各物件的相对静止关系被破坏，造成了相对移动，那么结构稳定性势必被破坏。但如果有目的性地预设沉降缝，建筑发生沉降时依然能保持相对静止关系，使结构体整体位移，则建筑结构依然会保持稳定，出现墙体裂缝的概率会大幅度降低。

3 建筑地基工程中的沉降缝施工技术简析

3.1 沉降缝设计阶段的要素分析

在开展沉降缝施工之前，设计人员需要对建筑地基基础设计等级、在长期受到荷载作用下产生的地基变形、对建筑上部结构造成的影响程度等关键要素进行系统的计算。

1）针对轴心受压基础进行计算时，应该满足式（1）：

式中，Pk为荷载效应标准组合情况下，建筑基础地面处承受的平均压力，kPa；fa为经过修正后的建筑地基承载力特征值，kPa。

2）针对建筑偏心受压基础进行设计时，使用式（2）：

式中，Pk，max、Pk,min分别为荷载效应标准组合情况下，建筑基础底面边缘所承受的最大、最小压力值，kPa。

总体而言，在进行沉降缝施工之前，设计人员必须对建筑结构长期承受的荷载、在遭受作用力下会产生的变形值等要素进行系统性分析，最后编制出沉降缝的设计方案。

3.2 沉降缝施工技术的操作步骤

3.2.1 针对基层的处理

进行沉降缝施工时，首先应做好结构基层的处理工作。针对不同性质的地基及对应建筑物的高度的差异，预留的缝宽如表1 所示。针对高层建筑地基基础设置沉降缝时，应由技术人员进行更加深入、详细的计算、分析，之后方可确定所预留的沉降缝的宽度。处理基层时，首先应注意填充材料的问题。具体来说，很多沉降缝中的填充物如果处理不佳，则有可能使混凝土松动。因此，需要对这些材质进行清理。施工顺序应当按照从上到下的原则，即顶板→侧墙→底板，需严格遵守基层处理标准。

表1 针对不同性质地基的沉降缝宽度设置

除此之外，当出现表2 中的情况时，需要进一步提高沉降缝的施工精度。

表2 一些需要提高沉降缝施工精度的情况

在选择沉降缝位置时，应根据地基基础结构的实际情况，科学决定。具体如图2 所示。

图2 沉降缝位置选择

3.2.2 提高钻孔设置的合理性

进入钻孔设置阶段时，施工人员应重点围绕钻孔的排布位置进行反复确定。理想状态下，钻孔应该布置在沉降缝的两侧，具体排布情况应该十分均匀——相邻两个钻孔之间的距离应在500～800 mm，除了极特殊的情况之外，钻孔间距不得超过这一规定范围。现代沉降缝钻孔施工一般会选择在钻孔中加入高压化学灌浆管，在使用之前必须先检查是否有异状，如外观变形，接头是否压紧。设置这种管时，应确保双头弹簧（橡胶套）必须套进接头处，放置深度必须达到“能够贯穿止水带底部”的要求，进而确保止水带的功能达到要求。

3.2.3 在注浆作业过程中全程保持高压状态

注浆作业的主要目的是对沉降缝灌注材料，应确保材料可以准确无误地达到止水带的下方。具体要求是，在灌注作业过程中，应全程确保灌注压力，至少要保持在2 MPa 之上，且每一次连续高压灌注的时间不得低于10 min。现阶段，使用的灌注主材料是TPT-2 水溶性聚氨酯，遇水后会二次膨胀，理论上能够有效填充沉降缝。但为了确保沉降缝不发生渗漏情况，在基础注浆作业施工完成后，还可以增设一个沉降缝堵漏施工环节。首先，可选择合适位置，将整条缝开成5 cm×10 cm 的V 形槽。有钢筋的要把钢筋下的混凝土块打掉一部分，方便埋管。其次，清理V 形槽，必须去除浮灰，松动的混凝土块，用水冲洗V 形槽后埋管。再次，使用注浆材料埋管封堵，之后抽出埋管，形成注浆通道，确保浆液能够顺利流入其中。最后，将材料注入其中，完成封堵。

3.2.4 后续处理作业

完成第一次注浆作业之后，施工人员应依次进行空腔预埋、橡胶嵌入、二次注浆、防水密封等作业。具体而言：

1）沉降缝预留之后，如何做好防水、防守漏工作便是一项重要工作。尽管按照上文所述方式，已经向沉降缝内部注入了封堵材料，甚至进行了埋管封堵，但取得的效果可能并不明显。基于此，需要在第一次注浆作业完成后，另外灌注一层注浆材料，进而形成“空腔”。这样做的目的在于能够使沉降缝的稳固程度得到提升。

2）为了使灌注材料能够紧密、充实地填满沉降缝，可向其中加入具有遇水膨胀功能的橡胶，之后添加聚合物等灌注材料，可进一步提高施工效果。

3）当第一次注浆材料的强度达到预期值的90%后，才能开展二次注浆作业。需要注意，两次注浆作业所用的材料必须相同，灌注作业期间的注浆压力、灌注时间选择同样应该相同（第一次灌注时间如果是早上8 点，那么第二次同样应该是早上8 点）。进行二次注浆作业的目的是建立第二防水层，这一防水层与之前已经添加进施工缝的橡胶会在彼此相互作用下，形成功能更加强大的止水带，有助于进一步丰富沉降缝的功能。事实上，完成该环节的作业后，当建筑出现不均匀沉降时，沉降缝对建筑沉降能够提供一种缓冲力，可有效降低建筑沉降过程中出现损坏问题的概率。

4）当所有注浆工作完成后，需进行表面密封处理作业——在混凝土表面覆盖一层注浆材料，从而完成密封[3]。

4 结语

在建筑地基工程中设置沉降缝的意义在于防止建筑物受荷载作用或地基承载力不均匀的情况下发生不均匀沉降，进而产生不规则裂缝，导致结构物被破坏。预先设置好沉降缝之后，能够使大概率会发生的建筑裂缝处于可控状态。总体而言，设置沉降缝能够提高建筑物的稳定性，还可以在一定程度上起到防渗作用，全方位提高建筑的安全性。