隨著中國新一輪城市建設的到來,各地政府都在對舊城區進行改造,打造一個現代文明的城市,在改造中勢必會對原舊城區的建筑進行拆、修,由于各施工段施工的時間不一,周邊建筑受施工的影響普遍出現房屋裂縫等問題,本文即是對這方面工程施工問題進行分析和探討,并提出其解決方案。

一、工程案例

位于沅江市沿河路的住宅小區工程,2007年被列入舊城城改造工程,該工程周邊均為六七十年代建設的民房,天然基礎,層高為一至四層不等的磚混結構。由于基礎施工造成南面部分房屋墻面、地面裂縫,裂縫最寬處達1.5厘米寬。開發商和施工單位對此非常重視,在基礎施工期間,對基坑的沉降、位移和裂縫進行連續的觀測。同時,建設局和質監站等有關領導也非常關注此事,多次到工地現場指導工作。為了安全起見,開發商委托沅江市房地產管理局對裂縫最寬的房屋進行結構安全鑒定,檢測結果該房屋滿足安全及使用要求。在該工程基礎完工后,裂縫的發展已經穩定,施工單位組織對裂縫進行修復,從而圓滿解決了此事。

二、舊城改造中建筑裂縫產生的原因分析

在舊城改造中,由于新的建筑物多為高層建筑,地下室有一至三層不等。在基坑開挖施工過程中,周邊建筑物經常受此影響產生墻面、地面裂縫。就此裂縫的產生而言,主要有以下幾方面的原因:

1.基坑支護進度與錨固措施的影響。在基坑支護過程中,必須采取分層開挖,及時支護的措施,才能確保基坑的安全。如果土方開挖后不及時支護,容易造成土方塌落,產生周邊建筑基礎下沉、墻地面開裂等嚴重后果。而且基坑支護應盡量避免雨季施工。另外,錨固的深度對基坑的安全也是至關重要的。

2.基坑邊距離建筑物太近。由于城中建筑物密集,開發時按紅線劃分后,相鄰地塊開發時間不同,造成部分建筑物離基坑的距離太近,有些房屋離基坑的距離甚至在五米以內。而舊城改造項目很多受到施工場地限制,只能垂直開挖,在開挖過程中勢必影響附近的建筑物。

3.地下降水的影響。由于基礎施工過程中必須保證基坑內無水作業,因此施工中要采取連續降水措施,這勢必造成大面積地下水位下降,從而大大減少了周邊建筑物的基礎土層含水量。而舊城中多數建筑均為天然基礎,承載能力差,容易引起不均勻沉降,從而產生裂縫。這是導致舊城改造周邊建筑裂縫的最主要的原因。

據此分析,舊城改造中引起的裂縫屬于變形裂縫。變形裂縫一般有三個階段,一是潛伏期,二是發展期,三是穩定期。此種裂縫的修復一定要掌握時機,當裂縫進入穩定期不再發展時,一次性修復,不會再裂。

三、房屋裂縫的特性、類型及成因

1.房屋裂縫的特性。房屋裂縫,主要表現在混凝土結構和砌體結構上,大多發生在施工或使用過程。房屋在正常使用中,由于舊城城改造過程中的各種原因,使房屋產生裂縫,房屋裂縫有以下特性:

1.1裂縫易發性:工程實踐說明,結構物的裂縫是不可避免的,房屋工程也是一樣。因為微裂的存在,是材料本身固有的一種物理性質。在工程實踐中,由于外力的作用,使房屋變形變化,引起的裂縫約占80%以上,由荷載引起的裂縫約占20%左右。裂縫有微觀裂縫和宏觀裂縫之分。微觀裂縫是肉眼看不見的,肉眼可見裂縫范圍一般以0.05mm為界(實際最佳視力可見0.02mm的裂縫)。小于0.05mm的裂縫,稱為“微觀裂縫”;大于或等于0.05mm的裂縫,稱為“宏觀裂縫”,宏觀裂縫是微觀裂縫擴展的結果。

1.2裂縫安全性:現實生活中,人們一看到房屋裂縫,就認為房屋不安全,就會垮。工程質量投訴人,持這種觀點的屢見不鮮。其實不然,并不是所有的裂縫都是房屋危險的征兆,只有那些影響結構承載能力、穩定性、剛度以及節點構造可靠性的裂縫,可能危及建筑物的安全使用。而大量常見的裂縫,如溫度、收縮、約束裂縫等,并不危及建筑結構安全。試驗表明:普通混凝土構件內力不到極限荷載的30%(混凝土應力達到抗拉強度,鋼筋應力達50~60Mpa左右),便出現裂縫,裂縫寬度在0.05~0.1mm左右,這種裂縫對結構的安全度沒有影響,還可承受70%~80%的極限荷載。

1.3裂縫特狀性:裂縫的形狀有表面的、貫穿的、縱向的、橫向的、上寬下窄的、“棗”核形的、對角線式的、垂直的、斜向的、外寬內窄的、縱深的(深度達1/2厚度)等。裂縫形狀與結構受力狀態有直接關系,一般裂縫的方向同主拉應力方向垂直,但在砌塊結構中和結構物的變截面處,剪應力可能同裂縫平行(純剪裂縫)。同一條裂縫的寬度是不均勻的。裂縫寬度是指較寬區段的平均寬度。較寬區段,是指該裂縫長度10%~15%的較寬范圍,此段的平均裂縫寬度為該裂縫的最大寬度,以δmax表示。在裂縫長度的10%~15%較窄區段內,確定的平均寬度為該裂縫的最小裂縫寬度,以δmin表示。在最大與最小之間取平均裂縫寬度,以δ表示(為最大與最小的平均值)。對裂縫狀態的客觀描述,起碼應能給出有關裂縫間距及裂縫寬度的最大、最小及平均值,即使是一條裂縫,其寬度也應有最大、最小及平均值,這會更加接近實際工程狀況。

1.4裂縫運動性:裂縫運動性有兩種意思:一是裂縫寬度的擴展與縮小;二是裂縫長度的延伸及裂縫數量的增加。裂縫的穩定運動是正常的。裂縫的不穩定運動,是不正常的,要防止。結構物建成后的最初二、三年內,裂縫的運動較為顯著,隨著時間的推移,裂縫的波動幅度逐漸衰減,最后趨于穩定狀態,只在微小的變動幅度內運動。結構上任何裂縫及變形縫,在周期性溫差或周期性反復荷載作用下,產生周期性的擴展或閉合,這就是裂縫的運動。例如,許多防水工程冬季滲漏,夏季停止,就是這種道理。有些裂縫產生不穩定性的擴展,應考慮加固措施。

1.5裂縫滲漏性:裂縫引起的各種不利后果中,滲漏水占60%。水分子的直徑約0.3×10-6mm,可穿過任何肉眼可見的裂縫(以0.05mm為界)。但實際情況不是這樣的,如上述試驗資料。裂縫在0.1~0.2mm,雖然不能完全膠合,但可逐漸自愈。

1.6裂縫危害性:房屋裂縫的危害,不言而喻,眾所周知。荷載裂縫、膨脹裂縫及不均勻沉降裂縫,達到嚴重程度時,會導致地基基礎、主體結構的破壞,從而造成房屋垮塌和人員傷亡。有防水要求的屋面、樓面、外墻面,發生裂縫,會產生滲漏。滲漏發生,影響正常使用,導致腐爛,造成不必要損失。

2.房屋裂縫的類型及成因。房屋裂縫,可以說是因“力”而生。這有幾種情況:一是由外荷載(如靜、動荷載)作用,直接應力(即常規計算的主要應力)引起的裂縫。二是由外荷載作用,結構次應力引起的裂縫。許多結構物的實際工作狀態同常規計算模型有出入,例如屋架按鉸接節點計算,實際混凝土屋架節點卻有顯著的彎矩和切力,這里所稱的彎矩和切力即為次應力,它們時常引起節點裂縫。三是變形變化作用,發生應力引起的裂縫。因溫度、收縮、膨脹及不均勻沉陷等因素,引起變形變化。當變形得不到滿足才引起應力,應力超過一定數值才引起裂縫。裂縫出現后,變形得到滿足或部分滿足,同時剛度下降,應力就發生松弛、消失。

概而言之,裂縫分為兩大類:即荷載裂縫和變形裂縫。有關資料表明,變形變化(溫度、收縮、不均勻沉陷)引起的裂縫占80%以上,由荷載引起的裂縫約占20%左右。在前述80%的裂縫中,也包括變形與荷載共同作用,但是以變形變化為主所引起的裂縫。同樣,在20%的裂縫中,也包括變形變化與荷載共同作用,但是以荷載為主所引起的裂縫。