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第30章 任务一地基、基础的损坏与维修(1)

某高校新校区工程完成三个月后,下了一场大雨,雨后约半个月,发现多栋房屋的墙体出现不同程度的斜裂缝,不知道是何原因。该校区地基土为湿陷性黄土,房屋基础采用的是钢筋砼条形基础,宽1200—1500mm,厚250—350mm。墙体为240mm厚实砌砖墙,50号水泥砂浆,不知道与地基基础有无关系,如何维修?

教师活动

(1)播放一些因地基、基层的损坏引起房屋结构损坏的图片、录像(见教学资源包)。

(2)学生分组、下发作业单。

学生活动

让学生在作业单的引导下,边讨论边完成作业单(见表6—1)中相关内容的填写。

表6—1作业单

相关知识回顾答案

地基及其作用是什么?

基础及其作用是什么?

地基的类型有哪些?

建筑物损坏与地基损坏的关系?

建筑物损坏与基础损坏的关系?

什么时候对地基进行加固?

人工加固地基常用的方有哪些?

基础损坏常用的维修方法有哪些?

在建筑工程中,把建筑物与土壤直接接触的部分称为基础。基础是房屋极其重要的组成部分,它要承受建筑物的上部荷载,并将这些荷载传递给地基。地基是支撑建筑物重量的土层,地基虽然不是房屋的组成部分,但它是直接托住基础,承受包括基础在内的全部建筑物荷载。地基与基础结构如图6—1所示。

图6—1地基与基础结构地基分为天然地基和人工地基两类。天然土层本身具有足够的强度,能直接承受建筑荷载的地基称为天然地基;当天然土层本身的承载能力弱或建筑物上部荷载较大时,须预先对土壤层进行人工加固或处理,以提高地基的承载性能,承受建筑物荷载,这种经过处理的地基被称为人工地基。人工加固地基通常采用压实法、换土法、打桩法等,如图6—2所示。

图6—2人工地基处理示意图一、建筑物损坏与地基、基础的关系

地基基础的可靠性对上部结构的正常使用来说是十分重要的,一旦地基、基础出现病变或损坏引起房屋上部结构破坏,轻则墙体开裂、渗水、灌风、管道破裂,影响房屋的使用功能,造成使用者心理上的不安;严重的会引起墙倒屋塌,出现伤人事故和财产损失。因此作为一名物业管理人员,在日常的房屋管理过程中,对于一些因地基、基础的损坏引起的房屋上部结构的损害要根据表面现象及早发现,密切观察,选择科学合理的方法及时维修。

地基、基础常见的损坏有地基承载力不足和基础的强度、刚度不足两种情况。

(一)损坏的原因分析

房屋在使用期间,使用情况或周围自然条件的改变都可能导致地基、基础承载力的降低或不足,引起地基基础的沉降,可靠性也会相应降低。

由于基础埋在地下,难以用肉眼观察,一旦出现一些微小的病变、损坏反映不到地面以上的房屋结构上来,也就很难了解其损坏程度。为了了解地基基础的损坏,必须透过表面现象,从地基基础的损坏本质入手,才能判断出地基基础的病变及损坏原因。地基土的分层和构成复杂多变,房屋各部分的重量也不会完全相同,当地基被加载以后,会产生不同程度的压缩变形,地基的压缩使房屋产生相应的沉降和变形,当因变形产生的应力超过房屋的结构强度时,裂缝就会产生和发展。地基基础在使用情况和自然条件改变后,大致有以下几个损坏原因。

1不均匀沉降的影响

地基不均匀沉降是指同一建筑物或构筑物相邻两基础地基沉降有较大差异。过大的不均匀沉降对房屋基础和上部结构的间接作用会使房屋的墙、柱开裂,房屋倾斜甚至破坏。产生地基不均匀沉降的主要原因有:设计时计算的误差、使用荷载差异较大、地基承载力的变化、房屋高度不同等。

2沉降量过大的影响

使用荷载超过地基设计值、地基土壤软弱、地基加固措施不当等都有可能使地基沉降量过大。

3地基、基础受腐蚀、老化的影响

房屋基础被深埋在地下,有的在地下水以下,有的在地下水以上,有些地下水本身带有腐蚀性,会对基础产生慢性腐蚀;有的基础则由于房屋散水、排水系统损坏,各种带有腐蚀性的液体渗入土中浸泡基础,最终使基础抗剪强度不足以支承上部结构的荷载,局部或整体被剪切破坏,部分荷载传给了地基,导致地基的不均匀沉降,引起上部结构的损坏。例如,房屋一层墙体产生的裂缝、倾斜,多数是由于基础的老化、变形,或长期受污水浸泡、腐蚀造成的病变与损坏。砼材料的老化和钢筋的锈蚀也会使地基基础的承载力降低,甚至丧失承载能力。

4地基基础受地质条件的影响

因地质上的特殊原因,或人为因素的影响,产生滑移、沉陷,地下水位的变化,地表水浸泡,贮水设备和地下管道渗漏等,使地基土软化,产生湿陷;或软化土分布不均,土层压缩、膨胀变形,导致不均匀沉降,引起上部结构的损坏。这种情况多发生在软土地区和湿陷性黄土地区。若附近地层内上下水管道的泄漏浸入地基,就会引起地基湿陷。建在坡地上的房屋,基础标高相差大,基础因斜坡地基的破坏而产生转动或移动,地下水升降对地基的承载力影响也很大。同时,随意在房屋基础边开挖,也会导致地基基础的病态变形。例如,在已建房屋附近开挖深基坑、打桩或大面积降低地下水位等,引起地面基础产生新的不均匀沉降或侧向位移,造成附近房屋的损坏。

5地基基础受毗邻建筑的影响

因毗邻建筑增大荷载或局部加层,地基受应力叠加的影响,产生附加沉降,引起上部结构的损坏。这种损坏,均发生在毗邻建筑主体结构基本完成或加层完成后。对于大型的房地产开发项目,后期楼盘在建设时将大量建材、机具重物堆放在已建成的建筑物附近也会导致荷载增加,给地基基础带来新的不均匀沉降。

6设计不当造成地基基础损坏

设计部门对地质情况了解不够,对软土地基处理不当,基础设计截面小、强度不够,房屋建成后地基变形值超过了允许值,作用在地基的荷载超过了地基承载力等,都会使地基遭到破坏,上部结构同地基一起失去稳定。这种损坏均发生在房屋建成后的一二年内,有时房屋还未交付使用就出现了损坏。

7基础施工质量差的影响

由于砖石、砂浆、砼标号低于规定,施工中不尊重科学,基础砼浇注出现蜂窝、麻面、鼠洞或减小基础截面,使基础天生刚度不足,在使用荷载长期作用下,出现破损、酥碎、断裂等损坏,影响上部结构。这种情况,在鉴定中只要通过验算,若地基基础有足够的承载力,房屋又出现沉降裂缝,那就可能与施工质量有关。

8外界动力的影响

由于外界动力荷载的影响,如爆破、机器、高速列车的振动等,使地基土产生液化、失稳和震陷,产生不均匀沉降,导致基础在上部荷载作用下,连同上部结构一起产生损坏。特别是位于砂土地基上或地基持力层内含有饱和粉细砂夹层时,由于振动的影响极易产生液化现象,一般在重工业、矿区或邻近铁路、施工现场附近的房屋最容易发生。

9使用不当的影响

使用不当造成地基基础损坏,随意改变房屋用途,在阳台或屋顶乱搭,使地基基础承受的荷载超过自身的抗剪力,产生局部沉降而引起房屋损坏。

(二)地基基础损坏所引起上部结构损坏的现象

一般来说建筑物的基础在一定范围内的沉降变形是正常的、无害的,只有当地基基础的变形超过了容许值,才会影响到上部结构的使用功能,甚至导致地基基础承载力降低或不足,引起结构性的损坏。这类不正常的基础变形,一般总是通过上部结构的损坏表现出来的,因而,在物业管理过程中,要学会分析和判断哪些上部结构的损坏是由于地基基础的损坏所引起的。

一般的房屋建筑传力树为:屋面荷载—屋盖—屋面梁(屋架)—墙(柱)—基础—地基;楼面荷载—楼板—梁。从传力树可知,基础是房屋受力最大的构件,没有一个坚固耐久的基础,房屋上部结构就是建造得再坚固也要出问题。地基产生病变无疑会影响基础,使基础产生损坏。若基础产生病变,会直接传送到上部结构,首先是墙、柱。

房屋地基基础的损坏,主要通过地基的不均匀沉降而发生有害变形,反映到房屋上部结构主要是出现裂缝、倾斜和变形,从而削弱和破坏结构的整体性、耐久性、稳定性,危及房屋的正常居住和使用安全,严重时地基基础丧失承载力还会导致房屋倒塌。为了达到准确鉴定地下隐蔽部分的损坏程度、危险状态,就要掌握地基基础各类病变及不同部位引起的不均匀沉降在上部结构反映的特征。一般情况下有以下几个特征。

1斜向的沉降裂缝

由于地基基础病变产生的不均匀沉降,墙体内产生附加应力。当墙体内应力超过了砌体的极限强度时,首先在墙体的薄弱处产生斜向裂缝。对于体积较大、平面不规则的建筑物,则在变截面处产生竖向裂缝,并随着沉降量的增大而不断发展和扩大,它的特征很明显:裂缝的走向以斜向较多,竖向较少,大多数情况下,斜裂缝通过门窗洞口的对角,紧靠门窗处缝宽较大,向两边逐渐减小,其走向往往是沉降小的一边向沉降大的一边向上发展。纵墙上正“八”字、倒“八”字斜裂缝如图6—3和图6—4所示。

竖向裂缝一般产生在纵墙的顶部或底层的门窗上下,墙顶的竖向裂缝是由于房屋两端沉降值较大、中间沉降值较小而产生的,墙底层竖向裂缝是由于房屋中间沉降值较大、两端沉降值较小产生的。竖向裂缝是因墙体受弯矩作用形成的。

345°的斜向裂缝

荷载不均匀造成的沉降裂缝均产生在大小荷载分界处,一般为45°的多条斜裂缝。建筑物分界处斜裂缝如图6—5所示。

图6—5建筑物分界处斜裂缝4相邻影响下的附加变形裂缝或房屋倾斜

毗邻建筑荷载加大影响地基局部应力叠加而造成不均匀沉降,对上部结构的损坏,要看房屋的刚度如何,当房屋的刚度较差时,造成的墙体裂缝多为45°斜裂缝;当房屋的刚度较好时,会造成房屋整体倾斜。新增建筑物引起原有建筑物开裂如图6—6所示。地铁引起某小区房屋倾斜如图6—7所示。

膨胀土对含水量非常敏感,含水量增大,土膨胀;含水量减少,土则立即收缩。一般情况下,随着室内

图6—8水平裂缝含水量的消失土壤干缩,从而引起墙身、楼面、地坪的开裂。室外部分与大气相接触,容易受到影响,当气候干燥,室外土壤因失水干缩时,基础向外倾斜,严重时能引起墙身断裂。这种裂缝一般是水平的,然而,由于土壤分布和房屋构造不完全一致,造成的裂缝——水平、倾斜、阶梯形都会出现。水平裂缝如图6—8所示。

(三)地基基础损坏的鉴定原则

地基基础损坏的鉴定必须由专业的房屋安全鉴定中心来完成,一是根据地基基础的承载能力;二是根据地基基础的变形和不均匀沉降的现象。确定已有房屋地基基础的承载力是很困难的,但是地基基础的有害变形、不均匀沉降、滑移和承载力不足,而引起上部结构的裂缝、倾斜和变形是很容易测定的。当地基基础发生较大沉降或沉降差时,房屋上部结构必然要出现因沉降产生的裂缝(沉降裂缝)或设备运行不正常现象,一般情况下,参照《危险房屋鉴定标准》(JGJ125—99),通过对上部结构损坏程度的检测,就可以较准确地鉴定地基基础的危害程度。房屋上部构件达到下列损坏程度即属危险构件,基础亦属危险。

1沉降

通过用精密水准仪检测,地基沉降速度连续两个月大于2mm/月,并且短期内无终止趋向。

2倾斜与裂缝

地基产生不均匀沉降,其沉降量大于现行国家标准《建筑地基基础设计规范》规定的允许值,上部墙体产生沉降裂缝宽度大于10mm,且房屋局部倾斜率大于1。

3滑移

由于地基不稳定而产生的滑移,水平位移量大于10mm,速度连续两个月大于2mm/月,并对上部结构有显着影响,且仍有继续滑动迹象。

4承载力

基础承载能力小于基础作用效应的85(R/r0S085)。

5病变状态

基础老化、腐蚀、酥碎、折断,导致结构明显倾斜、位移、裂缝、扭曲等。

二、既有建筑地基基础的维修方法

既有建筑地基基础因上部的建筑物已经投入使用,其维修是一项专业性很强的技术,因此要求施工人员具备较高的素质和丰富的地基基础工程维修经验,并能较准确地判断损坏原因,清楚所承担基础加固工程的加固目的、加固原理、技术要求和质量标准。在保证上部建筑和使用者安全的前提下,有针对性地选择有效的、经济的、合理的处理方案。基础维修工作流程如图6—9所示。

图6—9基础维修工作流程图(一)既有建筑物地基常用的维修方法

一些不良地基往往导致上部结构出现病害、缺陷,引起房屋建筑物的结构破坏或造成使用上的不良影响,因此要设法改善不良地基,达到、恢复或提高地基土的承载力,控制或调整一些不利变形的发展。对地基进行加固处理是改善不良地基的有效措施。由于地基加固是在建筑物存在的情况下进行的,又要保证房屋建筑安全,施工起来比较困难,所以处理时要查明病因,从技术上先进、施工条件可行、经济合理及安全的角度出发,综合比较选定加固方案,必要时还应针对地基实际情况,综合采用多种方法。常用的几种地基加固方法有以下几种。

1挤密桩加固法

挤密桩加固法是用打桩机将带有特质桩尖的钢制桩管打入所要处理的地基土中至设计深度,拔管成孔,然后向孔中填入砂、石、灰土或其他材料,并加以捣实成为桩体。此法的加固机理是靠桩管打入地基中,对土产生横向挤密作用,在挤密功能作用下,土粒彼此移动,小颗粒填入大颗粒之间的空隙,颗粒间彼此靠紧使土密实,地基土的强度也随之增强,地基的变形随之减小,桩体与挤密后土共同组成复合地基,共同承担建筑物荷载。

由于成桩方法不同,在松散砂土中成桩对周围砂层产生挤密作用的同时也产生振密作用。采用冲击法或振动法往砂土中下沉桩管和一次拔管成桩时,由于桩管下沉对周围砂土产生很大的横向作用力,这就是挤密作用。有效挤密范围可达3—4倍桩直径。采用振动法往砂土中下沉桩管和逐步拔出桩管成桩时,下沉桩管对周围砂层产生挤密作用,拔起桩管对周围砂层产生振密作用,有效振密范围可达6倍桩直径左右。图6—10所示为挤密桩施工图。

图6—10挤密桩施工图【适用范围】主要应用于处理松软砂类土、素填土、杂填土、湿陷性黄土等。

【施工机具】打桩机、钢制桩管等。

【建筑材料】砂、石、灰土或其他材料。

【施工步骤】清理施工场地—打桩—拔管成孔—填料—分层捣实。

【施工要点】

①先清理好施工用的地基场地。

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