地基不均勻沉降引起的框架結構裂縫檢測與處理

張 錕 （安徽建工檢測科技集團有限公司，安徽 合肥 230031）

0 引言

地基不均勻沉降是指地基在不同位置或不同深度處沉降程度不同，導致建筑物產生傾斜、裂縫等建筑損傷問題，成為安全事故、輿論糾紛的誘發節點。為實現對不均勻沉降問題原因的準確判斷，建筑單位通常需要通過檢測鑒定的方式進行確認，避免因原因分析不到位導致不均勻沉降問題無法得到有效解決。在檢測鑒定過程中，工作人員需要結合建筑結構、力學、巖土工程、測量等多方面的專業技能和理論進行檢測鑒定與分析[1]。

建筑地基不均勻沉降主要由以下四種原因引起：地基自身土質的問題，比如不同種類的土質（未經處理的土）存在不同程度的空隙；建筑結構自身的問題，比如體型復雜、平面不規則的建筑導致的局部受力相差較大；勘察、設計、施工配合不到位的人為問題，比如勘察單位未提供準確的勘測數據、設計單位未根據現場實際情況進行設計、施工單位未按設計和標準施工；外在因素，比如鄰近區域建筑開挖基坑施工、地下水流失等。

本文對某一框架結構住宅因地基不均勻沉降導致的填充墻體和混凝土裂縫展開檢測鑒定與分析，最后對該建筑存在的問題提出了合理且有效的維修處理措施。

1 工程概況

本工程為某地小康示范村建設項目的一棟建筑，系地上2 層框架結構住宅。該工程抗震設防烈度8 度，設計基本地震加速度0.20g，設計地震分組為第二組，建筑抗震設防類別為丙類，設計使用年限50 年，結構安全等級二級。根據現有資料顯示，該建筑由專業設計團隊設計并施工，于2019 年8 月開工、2021 年6 月竣工，目前已完成驗收并投入使用。由于住戶墻體出現較多不同程度大小的裂縫，特此委托檢測單位對此進行結構檢測鑒定。

1.1 房屋概況

該戶房屋位于西側山坡，占地面積為12m×13m，房屋西側距毛石擋土墻約5m。住戶部分為兩層框架結構，高度為6.3m，平面尺寸為12m×6m，縱向3跨，橫向為單跨。廚房部分為單層框架結構，位于門前院子的西南角，平面尺寸為4.2m×3.6m，縱、橫向均為單跨。房屋具體布置情況詳見圖1。

圖1 住宅平面布置圖

1.2 地基基礎概況

由于本工程建設場地位于坡地，其中西側場地采用回填土填平，外側擋土墻采用毛石砌筑，高度約為5m，屬于建設不利地段。

根據委托方提供的設計資料，本工程住宅、廚房基礎采用柱下獨立基礎，院子圍墻基礎為墻下條基，基底標高均為-1.50m，標準凍土深度為0.80m，設計基底采用換填墊層進行處理，換填后地基承載力特征值應由靜載荷實驗確定，且不小于160kPa。

2 墻體裂縫分布及特征

經調查，該戶墻體裂縫開展較嚴重，裂縫主要有兩種形態，第一種為沿填充墻與框架梁柱接縫處開裂的水平或豎向直裂縫，該種裂縫較普遍，越靠近住宅西北角越嚴重，測得最大縫寬約為4.0mm；第二種為斜向裂縫，住宅西北角衛生間墻體上開展的最嚴重，測得最大縫寬約為8.0mm。另外，一層頂1-2/D 軸框架梁與1/D 軸框架柱連接處混凝土出現斜裂縫，典型裂縫見圖2～圖4。

圖2 墻體水平、豎向裂縫

圖3 墻體斜裂縫

圖4 梁柱節點處混凝土裂縫

3 施工質量抽檢

3.1 混凝土強度

抽取部分梁、柱構件采用回彈法對單個構件混凝土強度進行檢測，結果見表1。

表1 單個構件混凝土強度檢測結果匯總表（單位：MPa）

抽檢單個構件現齡期混凝土強度推定值符合設計強度等級要求。

3.2 框架柱截面尺寸及鋼筋抽檢

抽取部分框架柱，使用儀器對其鋼筋配置及截面尺寸進行抽檢，結果見表2。

表2 框架柱鋼筋配置及截面尺寸抽檢結果

抽檢柱主筋根數、截面尺寸及箍筋間距符合設計及《混凝土結構工程施工質量驗收規范》（GB 50204-2015）[2]的要求。

3.3 框架梁鋼筋間距及截面尺寸檢測

采用鋼筋定位儀及鋼尺對抽取的框架梁箍筋間距及截面尺寸進行檢測，結果見表3。

表3 框架梁鋼筋配置及截面尺寸檢測結果匯總表

抽檢框架梁截面尺寸及箍筋間距滿足設計及《混凝土結構工程施工質量驗收規范》（GB 50204-2015）[2]的要求。

3.4 框架柱垂直度

使用經緯儀，對西北側框架角柱垂直度進行檢測，該柱西側面測得一層柱頭處相對于一層柱根處向西偏6mm、二層柱頭相對于一層柱根處向西偏1mm，該檢測數據包括施工偏差，其垂直度滿足《混凝土結構工程施工質量驗收規范》（GB 50204-2015）[2]的相關要求。

4 結構驗算

根據《建筑結構荷載規范》（GB 50009-2012）以及委托方提供的設計圖紙進行荷載取值。樓面附加恒載，臥室、客廳取值1.5kN/m2，廚房、走廊、樓梯取值2.0kN/m2，衛生間取值6.0kN/m2；樓面活載，臥室、客廳、廚房、樓梯取值2.0kN/m2，走廊、衛生間取值2.5kN/m2；屋面附加恒載取值3.5kN/m2；屋面活載上人取2.0kN/m2，不上人取0.5kN/m2；風壓、雪壓均按50年一遇取值，分別為0.45kN/m2和0.40kN/m2。

根據現場檢測的材料強度、構件截面尺寸以及委托單位提供的建筑、結構圖紙，使用由中國建筑科學研究院開發的PKPM 2021版本軟件進行建模驗算。經驗算，上部結構承載力以及原設計地基基礎承載能力均滿足標準要求。

5 裂縫原因及安全影響分析

根據檢測結果，被測房屋墻體裂縫分布較廣，裂縫越靠近西北角越嚴重，測得最大縫寬約為8mm，且西北角框架柱與框架梁連接處已出現裂縫。根據現場施工質量和驗算結果，該房屋施工質量符合驗收規范要求、現狀結構承載力及構造滿足規范要求。經綜合分析，裂縫主要由于地基不均勻沉降引起。鑒于本建設場地為不利地段，結構存在安全隱患，應立即委托有資質單位出具具體的維修處理方案。在得到有效處理前應設置裂縫石膏觀測點，注意縫寬發展情況，如裂縫有較快的增長，應立即上報相關單位并采取相應的處理措施（如停止使用）。

6 維修處理方案

針對地基不均勻沉降以及由地基不均勻沉降引起的裂縫，首先第一時間就要解決地基不均勻沉降的問題，待地基處理完畢且穩定后再考慮上部結構存在的裂縫問題。本文提出的處理方案的理念亦是如此，擬對其采取以下相應的維修處理措施。

6.1 地基維修處理措施

地基不均勻沉降是建筑工程事故中經常出現的一種，它會引起房屋傾斜和變形，嚴重的情況下會給建筑物帶來結構安全隱患并導致居民的恐慌。因此，出現地基不均勻沉降應立即采取相應的有效措施。

地基不均勻沉降的處理方法有很多，主要有以下四種方式。①地基加固：通過加固地基來提高地基的承載能力，減少沉降。常用的方法包括壓密注漿加固、深層加固和地基加固板等，其中壓密注漿加固是最常用的方法之一，它的原理就是通過注入泥漿或砂漿填滿土體空隙，以此增強地基周邊土體承載能力，從而提高地基穩固性。②建筑物加固：通過加固建筑物來減少傾斜、裂縫等問題。常用的方法包括加固柱、墻、梁等。③調整地基：通過調整地基的高低差來達到平衡，減少傾斜。常用的方法包括填土、挖土等。④控制沉降：通過控制地基的沉降速度來減少傾斜、裂縫等問題。常用的方法包括加固地基、加固建筑物、控制荷載等。實際的工程需要根據具體情況選擇合適的加固處理方法，同時要注意加固后的效果和安全性。

實際工程中，采用壓密注漿法加固地基已取得眾多成功案例，李林等[3]針對多層砌體結構的公寓因地基不均勻沉降問題采用壓密注漿法對地基土層高壓注漿，使水泥漿與土體膠凝成樁體來穩固土體，最終取得了很好的效果；徐蘇杭等[4]采用壓密注漿法對某一工業廠房因地基不均勻沉降導致的地坪開裂問題進行加固處理，處理前后通過地基土的取樣對比發現，壓密注漿后土體強度提升明顯；李為國[5]通過兩個工程實際案例側面證明了壓密注漿法對處理地基不均勻沉降問題的實用性和經濟性。

綜上，本工程結合以往成功案例和現場實際情況，采取壓密注漿法對地基進行處理。本工程考慮到西北角裂縫較多較大、沉降較厲害，因此采取由北向南注漿孔由密到疏、由外向內注漿孔由密到疏的原則進行布置。具體實施方案為最外圍止漿帷幕注漿孔間距0.5m，距離外墻軸線3.0m；內部注漿孔間距1.0m，B 軸往南方向注漿孔間距1.5m，呈正三角形布置，注漿管需打入持力層以下0.5m。具體平面示意圖詳見圖5。

圖5 地基壓密注漿維修平面圖

壓密注漿施工時需注意，在地基注漿加固中，注漿壓力的控制是一個非常重要的環節，壓力不足時，漿體難以被注入土體中，加固效果不明顯；壓力過大時，土體承受壓力過大，會導致注漿孔周邊的土體隆起或既有結構發生偏位或破壞。在加固黏性土時，注漿壓力宜控制在0.2～0.3MPa[6]。此外，在漿體初凝前宜采用原注漿壓力進行二次注漿以保障灌漿的飽滿程度，避免漿液流失對加固效果造成不良影響。

由于需要設置數量眾多的注漿點，注漿點的深度以及間距關系到加固的效果。注漿孔的埋深需根據地質勘探報告中要求加固的土體深度進行設置，注漿點之間的距離宜為1.0～2.0m。在注漿時，應先在加固區域的外圍一圈進行注漿，以形成一道帷幕，避免漿液外流造成污染和浪費，中部區域注漿時應采用跳孔間隔注漿的方式，以防止相鄰的點位串漿。

注漿過程中，應密切注意地基基礎、上部結構以及周邊擋土墻情況，如有異常，應立即停止施工；注漿檢驗應在注漿完成28d 后進行，檢驗點不應少于注漿孔數的2%～5%，檢驗點合格率小于80%時，應對不合格的檢驗區重新注漿。在注漿施工過程中及完成后，應對建筑物進行沉降和裂縫監測，直至穩定后方可進行上部結構維修施工。

6.2 裂縫維修處理措施

本工程地基的不均勻沉降使得填充墻出現了斜向裂縫以及梁柱交接處的水平和豎向裂縫，也使得西北角梁柱節點處出現混凝土裂縫。填充墻裂縫對結構構件的承載能力無影響，但對構件的整體性和使用功能有一定的影響，應對裂縫進行有效處理?；炷亮?、柱構件現存裂縫對構件的承載能力無影響，但裂縫的存在易使空氣中的水蒸氣及CO2等有害介質侵入，造成裂縫內部混凝土過早碳化、受力鋼筋產生銹蝕，從而降低結構的耐久性，應對裂縫進行有效處理[7]。

本工程建筑西北角因地基不均勻沉降引起的裂縫狀況尤為明顯，因此，一層至二層西北角區域的墻體著重處理（圖6和圖7中斜線填充區域）。首先將裂縫處粉刷層剝除，然后采用108 膠水泥漿壓力灌漿封閉裂縫，再采用內置鋼板網進行維修（圖8），最后待處理完畢后，粉刷層恢復原狀。其余圖中未示部位，若存在裂縫的墻體，采用壓力灌漿封閉裂縫即可。

圖6 一層墻體裂縫維修處理平面示意圖

圖7 二層墻體裂縫維修處理平面示意圖

圖8 框架柱、梁交接處墻體裂縫維修處理詳圖

針對西北角框架梁柱節點處的混凝土裂縫，對于縫寬小于0.2mm 的裂縫，采用表面封閉法處理，對于縫寬不小于0.2mm 的裂縫，采用環氧樹脂漿液灌注處理。

7 結束語

本文針對某框架結構住宅因地基不均勻沉降引起的填充墻體和混凝土裂縫問題，提出了相應的維修處理方法。對地基不均勻沉降引起的裂縫處理不同于單純的非結構裂縫處理方法，這首先要對地基進行處理，待地基處理完畢且穩定后才能處理上部結構裂縫問題，以期對類似工程檢測鑒定與維修處理有所啟發。