隨著中國新一輪城市建設的到來,各地政府都在對舊城區(qū)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(qū)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(qū)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(fā)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(xù)的觀測。同時,建設局和質監(jiān)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(fā)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(fā)展已經穩(wěn)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(fā)時按紅線劃分后,相鄰地塊開發(fā)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(yè),因此施工中要采取連續(xù)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(fā)展期,三是穩(wěn)定期。此種裂縫的修復一定要掌握時機,當裂縫進入穩(wěn)定期不再發(fā)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(fā)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(fā)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(wěn)定性、剛度以及節(jié)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(tài)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(qū)段的平均寬度。較寬區(qū)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(qū)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(tài)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(wěn)定運動是正常的。裂縫的不穩(wěn)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(wěn)定狀態(tài),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(wěn)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(fā)生裂縫,會產生滲漏。滲漏發(fā)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(guī)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(tài)同常規(guī)計算模型有出入,例如屋架按鉸接節(jié)點計算,實際混凝土屋架節(jié)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(jié)點裂縫。三是變形變化作用,發(fā)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(fā)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。