某住宅楼基础断裂的原因及加固处理

摘要：本文作者结合工程实例介绍了某住宅楼基础断裂的基本情况，分析了基础断裂的原因，提出了基础及主体加固的方案，供大家参考。

关键词：住宅楼；基础断裂；原因；加固处理

中图分类号:TU3文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

1 工程概况

某住宅楼始建于2004年6月中旬，东西长65m，南北宽11m；砖混结构，地上六层，地下一层，由三个单元组成；采用条形基础，设计基础断面宽度为单元墙、阳台部位2.5m，其他部位1.8m。

该建筑场地处于奎屯河冲洪积扇中部。自然地面以下4m地层为细颗粒粘性土，下部以粗颗粒戈壁碎石土为主，地下水埋深大于10米。

设计的基础埋深为自然地面下2.0m左右，地基持力层为天然粘性土。设计要求地基承载力达到150kpa。2004年6月，基槽开始施工，为全开挖式。开挖至设计深度时，进行了验槽，发现基槽浅表层地基以浅黄色粉土及粉砂层为主，稍密。标贯实验（N63.5）成果显示，其浅表0~0.6m，天然地基承载力不满足设计要求，不能直接作为基础持力层，故施工中将此原深度大0.5、承载力大于150kpa的天然地基作为基础持力层，工程继续施工。

2 基础断裂的基本情况

2004年底至次年元月的冬期施工中，当六层主体全部砌完且封顶停工后不久，工地留守的工人听到从建筑物传来的断裂声，施工技术员当即进行了检查，在地下室及一楼墙体发现裂缝。据现场民工反映，断裂声发生得很突然，从声源方向判断，建筑物两侧几乎是同时发生断裂。经初步探查，未见地基浸泡现象，据此推测，这可能是由于气候寒冷、基础及地基土发生冻胀而引起的墙体断裂。为此开展了现场勘察，发现有两条断裂缝从地下室内外墙贯穿南北，断裂主要出现在相邻两单元阳台之间的墙体上，基本将三个单元的住宅楼从一层以下断裂分成三部分。为了判定断裂发生的原因及损坏程度，在南北外墙体裂缝部位沿外基础边缘布设了4个检查探井。挖至基础底面下，拨开断裂部位后，发现基础及地圈梁已完全断裂，裂缝向上沿地下室砖砌体延伸，至一层对应的窗台后消失。断裂缝下部较宽，约2～5mm，上部渐窄，裂缝之间的砖砌体呈现出明显压挤破碎特征，裂缝近于直立，且较为连续。

在平面方向，断裂缝均沿着基础宽度突变部位发生，同时有两条断裂带分布在基础宽度突变的应力集中部位，具有明显的规律性。

3 基础断裂的原因

经初步判定，基础断裂可能由以下五个原因造成：

一是地基被水浸泡后失效；

二是地基与基础发生冻胀；

三是基础施工质量未达到设计要求；

四是基础底部的天然地基持力层不满足设计要求；

五是基础设计本身存在问题。

通过组织设计、地质勘察、质量监督、施工等部门的技术人员到现场勘察、实验、分析，大家一致认为前四个原因基本可以排除，该建筑基础断裂显然是由于第五个原因，即设计的基础断面宽度不同。

我们知道，同一个建筑物，当其上部结构荷载传递到连续完整的刚性混凝土基础时，如果基础的断面宽度不同，且不同的断面宽度是以突变方式接触，势必使不同宽度基础两侧部位单位面积所受的应力大小不一致，从而在基础宽度突变接触带形成一个应力集中区域，当其应力积蓄超过混凝土基础材料的承受极限时，后者必然产生断裂，以使该区域的应力得以释放，这是造成基础断裂的主要因素。其次，基础下的粘性土地基具有柔性特征，当相同层面所承受的上部荷载不均匀时，必然产生相应变形，这是造成基础断裂的客观条件。形成上述论点的依据大致如下：

3.1 从事故发生后进行的地基土标贯试验结果来看，粘土承载力均能达到150kpa，地基中未发现浸水及冻胀特征，混凝土基础施工质量符合设计要求。

3.2 基础的断裂呈现明显规律性，均发生在两个单元之间基础宽度2.5m与基础宽度1.8的接触部位。

3.3 通过对基础及地下室等处断裂缝的跟踪观测发现，断裂无加宽及向上延伸的迹象。这说明断裂后应力得到释放，现有基础已趋于稳定。

3.4 将该住宅楼与距其北侧约20m处的另一幢住宅楼相比，二者上部结构形式相同（主体采用同一套图纸）；地基条件相同，均以浅黄色粉土为主；基础形式均为条形基础；唯一与断裂住宅楼不同的是，邻楼的基础宽均为2.0m，同期施工，且进度相近；由同一个建筑公司施工，有共同的施工技术人员及甲方。正是由于这一点，邻楼的基础至今完好。

4 基础及主体加固方案的选择

由于基础已断裂成三部分，而且底圈梁及地下室均发生断裂，该住宅楼整体结构的完整性显然受到了较大影响。从分析论证的情况看，虽然该楼的断裂在现有条件下一般不会继续发展，但今后一旦发生诸如地震震动及地基浸水等意外时，基础的安全就难以保证，主体断裂很可能加剧。因此，必须选择一个既安全、经济又便于施工的加固处理方案。经过充分论证，决定对基础及地下室部位采用钢板紧箍法，即用数条钢板将断裂成三部分的基础四周箍紧加强其整体性，以防止基础产生横向位移。

综合上述，住宅楼基础型式的设计必须十分慎重。那种未经充分论证及验算就选用不同尺寸基础宽度的做法是不科学的。其弊端是易导致基础因无法承受上部荷载作用造成的局部地段应力过于集中而断裂。为此，加固方案中采用了恢复基础整体性的钢板紧箍加固法，同时，建议对地基持力层进行加固。工程实践证明，此方案是简便有效的。