装配式建筑工程知识分享：城区改造施工中出现建筑裂缝问题的探讨

一、工程案例

位于沅江市沿河路的住宅小区工程,2007年被列入旧城城改造工程,该工程周边均为六七十年代建设的民房,天然基础,层高为一至四层不等的砖混结构。由于基础施工造成南面部分房屋墙面、地面裂缝,裂缝最宽处达1.5厘米宽。开发商和施工单位对此非常重视,在基础施工期间,对基坑的沉降、位移和裂缝进行连续的观测。同时,建设局和质监站等有关领导也非常关注此事,多次到工地现场指导工作。为了安全起见,开发商委托沅江市房地产管理局对裂缝最宽的房屋进行结构安全鉴定,检测结果该房屋满足安全及使用要求。在该工程基础完工后,裂缝的发展已经稳定,施工单位组织对裂缝进行修复,从而圆满解决了此事。

二、旧城改造中建筑裂缝产生的原因分析

在旧城改造中,由于新的建筑物多为高层建筑,地下室有一至三层不等。在基坑开挖施工过程中,周边建筑物经常受此影响产生墙面、地面裂缝。就此裂缝的产生而言,主要有以下几方面的原因:

1.基坑支护进度与锚固措施的影响。在基坑支护过程中,必须采取分层开挖,及时支护的措施,才能确保基坑的安全。如果土方开挖后不及时支护,容易造成土方塌落,产生周边建筑基础下沉、墙地面开裂等严重后果。而且基坑支护应尽量避免雨季施工。另外,锚固的深度对基坑的安全也是至关重要的。

2.基坑边距离建筑物太近。由于城中建筑物密集,开发时按红线划分后,相邻地块开发时间不同,造成部分建筑物离基坑的距离太近,有些房屋离基坑的距离甚至在五米以内。而旧城改造项目很多受到施工场地限制,只能垂直开挖,在开挖过程中势必影响附近的建筑物。

3.地下降水的影响。由于基础施工过程中必须保证基坑内无水作业,因此施工中要采取连续降水措施,这势必造成大面积地下水位下降,从而大大减少了周边建筑物的基础土层含水量。而旧城中多数建筑均为天然基础,承载能力差,容易引起不均匀沉降,从而产生裂缝。这是导致旧城改造周边建筑裂缝的最主要的原因。

据此分析,旧城改造中引起的裂缝属于变形裂缝。变形裂缝一般有三个阶段,一是潜伏期,二是发展期,三是稳定期。此种裂缝的修复一定要掌握时机,当裂缝进入稳定期不再发展时,一次性修复,不会再裂。

三、房屋裂缝的特性、类型及成因

1.房屋裂缝的特性。房屋裂缝,主要表现在混凝土结构和砌体结构上,大多发生在施工或使用过程。房屋在正常使用中,由于旧城城改造过程中的各种原因,使房屋产生裂缝,房屋裂缝有以下特性:

1.1裂缝易发性:工程实践说明,结构物的裂缝是不可避免的,房屋工程也是一样。因为微裂的存在,是材料本身固有的一种物理性质。在工程实践中,由于外力的作用,使房屋变形变化,引起的裂缝约占80%以上,由荷载引起的裂缝约占20%左右。裂缝有微观裂缝和宏观裂缝之分。微观裂缝是肉眼看不见的,肉眼可见裂缝范围一般以0.05mm为界(实际最佳视力可见0.02mm的裂缝)。小于0.05mm的裂缝,称为“微观裂缝”;大于或等于0.05mm的裂缝,称为“宏观裂缝”,宏观裂缝是微观裂缝扩展的结果。

1.2裂缝安全性:现实生活中,人们一看到房屋裂缝,就认为房屋不安全,就会垮。工程质量投诉人,持这种观点的屡见不鲜。其实不然,并不是所有的裂缝都是房屋危险的征兆,只有那些影响结构承载能力、稳定性、刚度以及节点构造可靠性的裂缝,可能危及建筑物的安全使用。而大量常见的裂缝,如温度、收缩、约束裂缝等,并不危及建筑结构安全。试验表明:普通混凝土构件内力不到极限荷载的30%(混凝土应力达到抗拉强度,钢筋应力达50~60Mpa左右),便出现裂缝,裂缝宽度在0.05~0.1mm左右,这种裂缝对结构的安全度没有影响,还可承受70%~80%的极限荷载。

1.3裂缝特状性:裂缝的形状有表面的、贯穿的、纵向的、横向的、上宽下窄的、“枣”核形的、对角线式的、垂直的、斜向的、外宽内窄的、纵深的(深度达1/2厚度)等。裂缝形状与结构受力状态有直接关系,一般裂缝的方向同主拉应力方向垂直,但在砌块结构中和结构物的变截面处,剪应力可能同裂缝平行(纯剪裂缝)。同一条裂缝的宽度是不均匀的。裂缝宽度是指较宽区段的平均宽度。较宽区段,是指该裂缝长度10%~15%的较宽范围,此段的平均裂缝宽度为该裂缝的最大宽度,以δmax表示。在裂缝长度的10%~15%较窄区段内,确定的平均宽度为该裂缝的最小裂缝宽度,以δmin表示。在最大与最小之间取平均裂缝宽度,以δ表示(为最大与最小的平均值)。对裂缝状态的客观描述,起码应能给出有关裂缝间距及裂缝宽度的最大、最小及平均值,即使是一条裂缝,其宽度也应有最大、最小及平均值,这会更加接近实际工程状况。

1.4裂缝运动性:裂缝运动性有两种意思:一是裂缝宽度的扩展与缩小;二是裂缝长度的延伸及裂缝数量的增加。裂缝的稳定运动是正常的。裂缝的不稳定运动,是不正常的,要防止。结构物建成后的最初二、三年内,裂缝的运动较为显着,随着时间的推移,裂缝的波动幅度逐渐衰减,最后趋于稳定状态,只在微小的变动幅度内运动。结构上任何裂缝及变形缝,在周期性温差或周期性反复荷载作用下,产生周期性的扩展或闭合,这就是裂缝的运动。例如,许多防水工程冬季渗漏,夏季停止,就是这种道理。有些裂缝产生不稳定性的扩展,应考虑加固措施。

1.5裂缝渗漏性:裂缝引起的各种不利后果中,渗漏水占60%。水分子的直径约0.3×10-6mm,可穿过任何肉眼可见的裂缝(以0.05mm为界)。但实际情况不是这样的,如上述试验资料。裂缝在0.1~0.2mm,虽然不能完全胶合,但可逐渐自愈。

1.6裂缝危害性:房屋裂缝的危害,不言而喻,众所周知。荷载裂缝、膨胀裂缝及不均匀沉降裂缝,达到严重程度时,会导致地基基础、主体结构的破坏,从而造成房屋垮塌和人员伤亡。有防水要求的屋面、楼面、外墙面,发生裂缝,会产生渗漏。渗漏发生,影响正常使用,导致腐烂,造成不必要损失。

2.房屋裂缝的类型及成因。房屋裂缝,可以说是因“力”而生。这有几种情况:一是由外荷载(如静、动荷载)作用,直接应力(即常规计算的主要应力)引起的裂缝。二是由外荷载作用,结构次应力引起的裂缝。许多结构物的实际工作状态同常规计算模型有出入,例如屋架按铰接节点计算,实际混凝土屋架节点却有显着的弯矩和切力,这里所称的弯矩和切力即为次应力,它们时常引起节点裂缝。三是变形变化作用,发生应力引起的裂缝。因温度、收缩、膨胀及不均匀沉陷等因素,引起变形变化。当变形得不到满足才引起应力,应力超过一定数值才引起裂缝。裂缝出现后,变形得到满足或部分满足,同时刚度下降,应力就发生松弛、消失。

概而言之,裂缝分为两大类:即荷载裂缝和变形裂缝。有关资料表明,变形变化(温度、收缩、不均匀沉陷)引起的裂缝占80%以上,由荷载引起的裂缝约占20%左右。在前述80%的裂缝中,也包括变形与荷载共同作用,但是以变形变化为主所引起的裂缝。同样,在20%的裂缝中,也包括变形变化与荷载共同作用,但是以荷载为主所引起的裂缝。

装配式建筑作为一种新兴的建筑施工方法，其很多优点都是传统建筑无法比拟的。因此，在现代建筑业快速发展的时代，我们应该转变观念和思路，投入更多的人力、物力来研究和发展装配式建筑，使其成为现代建筑业发展的主流方向，为现代人们提供更多更好的舒适安全、绿色环保的居住空间，促进现代建筑业的发展。以上内容就是“装配式建筑工程知识分享：城区改造施工中出现建筑裂缝问题的探讨”，更多精彩内容可继续关注环球网校!点击下方免费下载，可领取装配式精华考点/课程讲义。