地基不均匀沉降引起的框架结构裂缝检测与处理

张 锟 （安徽建工检测科技集团有限公司，安徽 合肥 230031）

0 引言

地基不均匀沉降是指地基在不同位置或不同深度处沉降程度不同，导致建筑物产生倾斜、裂缝等建筑损伤问题，成为安全事故、舆论纠纷的诱发节点。为实现对不均匀沉降问题原因的准确判断，建筑单位通常需要通过检测鉴定的方式进行确认，避免因原因分析不到位导致不均匀沉降问题无法得到有效解决。在检测鉴定过程中，工作人员需要结合建筑结构、力学、岩土工程、测量等多方面的专业技能和理论进行检测鉴定与分析[1]。

建筑地基不均匀沉降主要由以下四种原因引起：地基自身土质的问题，比如不同种类的土质（未经处理的土）存在不同程度的空隙；建筑结构自身的问题，比如体型复杂、平面不规则的建筑导致的局部受力相差较大；勘察、设计、施工配合不到位的人为问题，比如勘察单位未提供准确的勘测数据、设计单位未根据现场实际情况进行设计、施工单位未按设计和标准施工；外在因素，比如邻近区域建筑开挖基坑施工、地下水流失等。

本文对某一框架结构住宅因地基不均匀沉降导致的填充墙体和混凝土裂缝展开检测鉴定与分析，最后对该建筑存在的问题提出了合理且有效的维修处理措施。

1 工程概况

本工程为某地小康示范村建设项目的一栋建筑，系地上2 层框架结构住宅。该工程抗震设防烈度8 度，设计基本地震加速度0.20g，设计地震分组为第二组，建筑抗震设防类别为丙类，设计使用年限50 年，结构安全等级二级。根据现有资料显示，该建筑由专业设计团队设计并施工，于2019 年8 月开工、2021 年6 月竣工，目前已完成验收并投入使用。由于住户墙体出现较多不同程度大小的裂缝，特此委托检测单位对此进行结构检测鉴定。

1.1 房屋概况

该户房屋位于西侧山坡，占地面积为12m×13m，房屋西侧距毛石挡土墙约5m。住户部分为两层框架结构，高度为6.3m，平面尺寸为12m×6m，纵向3跨，横向为单跨。厨房部分为单层框架结构，位于门前院子的西南角，平面尺寸为4.2m×3.6m，纵、横向均为单跨。房屋具体布置情况详见图1。

图1 住宅平面布置图

1.2 地基基础概况

由于本工程建设场地位于坡地，其中西侧场地采用回填土填平，外侧挡土墙采用毛石砌筑，高度约为5m，属于建设不利地段。

根据委托方提供的设计资料，本工程住宅、厨房基础采用柱下独立基础，院子围墙基础为墙下条基，基底标高均为-1.50m，标准冻土深度为0.80m，设计基底采用换填垫层进行处理，换填后地基承载力特征值应由静载荷实验确定，且不小于160kPa。

2 墙体裂缝分布及特征

经调查，该户墙体裂缝开展较严重，裂缝主要有两种形态，第一种为沿填充墙与框架梁柱接缝处开裂的水平或竖向直裂缝，该种裂缝较普遍，越靠近住宅西北角越严重，测得最大缝宽约为4.0mm；第二种为斜向裂缝，住宅西北角卫生间墙体上开展的最严重，测得最大缝宽约为8.0mm。另外，一层顶1-2/D 轴框架梁与1/D 轴框架柱连接处混凝土出现斜裂缝，典型裂缝见图2～图4。

图2 墙体水平、竖向裂缝

图3 墙体斜裂缝

图4 梁柱节点处混凝土裂缝

3 施工质量抽检

3.1 混凝土强度

抽取部分梁、柱构件采用回弹法对单个构件混凝土强度进行检测，结果见表1。

表1 单个构件混凝土强度检测结果汇总表（单位：MPa）

抽检单个构件现龄期混凝土强度推定值符合设计强度等级要求。

3.2 框架柱截面尺寸及钢筋抽检

抽取部分框架柱，使用仪器对其钢筋配置及截面尺寸进行抽检，结果见表2。

表2 框架柱钢筋配置及截面尺寸抽检结果

抽检柱主筋根数、截面尺寸及箍筋间距符合设计及《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB 50204-2015）[2]的要求。

3.3 框架梁钢筋间距及截面尺寸检测

采用钢筋定位仪及钢尺对抽取的框架梁箍筋间距及截面尺寸进行检测，结果见表3。

表3 框架梁钢筋配置及截面尺寸检测结果汇总表

抽检框架梁截面尺寸及箍筋间距满足设计及《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB 50204-2015）[2]的要求。

3.4 框架柱垂直度

使用经纬仪，对西北侧框架角柱垂直度进行检测，该柱西侧面测得一层柱头处相对于一层柱根处向西偏6mm、二层柱头相对于一层柱根处向西偏1mm，该检测数据包括施工偏差，其垂直度满足《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB 50204-2015）[2]的相关要求。

4 结构验算

根据《建筑结构荷载规范》（GB 50009-2012）以及委托方提供的设计图纸进行荷载取值。楼面附加恒载，卧室、客厅取值1.5kN/m2，厨房、走廊、楼梯取值2.0kN/m2，卫生间取值6.0kN/m2；楼面活载，卧室、客厅、厨房、楼梯取值2.0kN/m2，走廊、卫生间取值2.5kN/m2；屋面附加恒载取值3.5kN/m2；屋面活载上人取2.0kN/m2，不上人取0.5kN/m2；风压、雪压均按50年一遇取值，分别为0.45kN/m2和0.40kN/m2。

根据现场检测的材料强度、构件截面尺寸以及委托单位提供的建筑、结构图纸，使用由中国建筑科学研究院开发的PKPM 2021版本软件进行建模验算。经验算，上部结构承载力以及原设计地基基础承载能力均满足标准要求。

5 裂缝原因及安全影响分析

根据检测结果，被测房屋墙体裂缝分布较广，裂缝越靠近西北角越严重，测得最大缝宽约为8mm，且西北角框架柱与框架梁连接处已出现裂缝。根据现场施工质量和验算结果，该房屋施工质量符合验收规范要求、现状结构承载力及构造满足规范要求。经综合分析，裂缝主要由于地基不均匀沉降引起。鉴于本建设场地为不利地段，结构存在安全隐患，应立即委托有资质单位出具具体的维修处理方案。在得到有效处理前应设置裂缝石膏观测点，注意缝宽发展情况，如裂缝有较快的增长，应立即上报相关单位并采取相应的处理措施（如停止使用）。

6 维修处理方案

针对地基不均匀沉降以及由地基不均匀沉降引起的裂缝，首先第一时间就要解决地基不均匀沉降的问题，待地基处理完毕且稳定后再考虑上部结构存在的裂缝问题。本文提出的处理方案的理念亦是如此，拟对其采取以下相应的维修处理措施。

6.1 地基维修处理措施

地基不均匀沉降是建筑工程事故中经常出现的一种，它会引起房屋倾斜和变形，严重的情况下会给建筑物带来结构安全隐患并导致居民的恐慌。因此，出现地基不均匀沉降应立即采取相应的有效措施。

地基不均匀沉降的处理方法有很多，主要有以下四种方式。①地基加固：通过加固地基来提高地基的承载能力，减少沉降。常用的方法包括压密注浆加固、深层加固和地基加固板等，其中压密注浆加固是最常用的方法之一，它的原理就是通过注入泥浆或砂浆填满土体空隙，以此增强地基周边土体承载能力，从而提高地基稳固性。②建筑物加固：通过加固建筑物来减少倾斜、裂缝等问题。常用的方法包括加固柱、墙、梁等。③调整地基：通过调整地基的高低差来达到平衡，减少倾斜。常用的方法包括填土、挖土等。④控制沉降：通过控制地基的沉降速度来减少倾斜、裂缝等问题。常用的方法包括加固地基、加固建筑物、控制荷载等。实际的工程需要根据具体情况选择合适的加固处理方法，同时要注意加固后的效果和安全性。

实际工程中，采用压密注浆法加固地基已取得众多成功案例，李林等[3]针对多层砌体结构的公寓因地基不均匀沉降问题采用压密注浆法对地基土层高压注浆，使水泥浆与土体胶凝成桩体来稳固土体，最终取得了很好的效果；徐苏杭等[4]采用压密注浆法对某一工业厂房因地基不均匀沉降导致的地坪开裂问题进行加固处理，处理前后通过地基土的取样对比发现，压密注浆后土体强度提升明显；李为国[5]通过两个工程实际案例侧面证明了压密注浆法对处理地基不均匀沉降问题的实用性和经济性。

综上，本工程结合以往成功案例和现场实际情况，采取压密注浆法对地基进行处理。本工程考虑到西北角裂缝较多较大、沉降较厉害，因此采取由北向南注浆孔由密到疏、由外向内注浆孔由密到疏的原则进行布置。具体实施方案为最外围止浆帷幕注浆孔间距0.5m，距离外墙轴线3.0m；内部注浆孔间距1.0m，B 轴往南方向注浆孔间距1.5m，呈正三角形布置，注浆管需打入持力层以下0.5m。具体平面示意图详见图5。

图5 地基压密注浆维修平面图

压密注浆施工时需注意，在地基注浆加固中，注浆压力的控制是一个非常重要的环节，压力不足时，浆体难以被注入土体中，加固效果不明显；压力过大时，土体承受压力过大，会导致注浆孔周边的土体隆起或既有结构发生偏位或破坏。在加固黏性土时，注浆压力宜控制在0.2～0.3MPa[6]。此外，在浆体初凝前宜采用原注浆压力进行二次注浆以保障灌浆的饱满程度，避免浆液流失对加固效果造成不良影响。

由于需要设置数量众多的注浆点，注浆点的深度以及间距关系到加固的效果。注浆孔的埋深需根据地质勘探报告中要求加固的土体深度进行设置，注浆点之间的距离宜为1.0～2.0m。在注浆时，应先在加固区域的外围一圈进行注浆，以形成一道帷幕，避免浆液外流造成污染和浪费，中部区域注浆时应采用跳孔间隔注浆的方式，以防止相邻的点位串浆。

注浆过程中，应密切注意地基基础、上部结构以及周边挡土墙情况，如有异常，应立即停止施工；注浆检验应在注浆完成28d 后进行，检验点不应少于注浆孔数的2%～5%，检验点合格率小于80%时，应对不合格的检验区重新注浆。在注浆施工过程中及完成后，应对建筑物进行沉降和裂缝监测，直至稳定后方可进行上部结构维修施工。

6.2 裂缝维修处理措施

本工程地基的不均匀沉降使得填充墙出现了斜向裂缝以及梁柱交接处的水平和竖向裂缝，也使得西北角梁柱节点处出现混凝土裂缝。填充墙裂缝对结构构件的承载能力无影响，但对构件的整体性和使用功能有一定的影响，应对裂缝进行有效处理。混凝土梁、柱构件现存裂缝对构件的承载能力无影响，但裂缝的存在易使空气中的水蒸气及CO2等有害介质侵入，造成裂缝内部混凝土过早碳化、受力钢筋产生锈蚀，从而降低结构的耐久性，应对裂缝进行有效处理[7]。

本工程建筑西北角因地基不均匀沉降引起的裂缝状况尤为明显，因此，一层至二层西北角区域的墙体着重处理（图6和图7中斜线填充区域）。首先将裂缝处粉刷层剥除，然后采用108 胶水泥浆压力灌浆封闭裂缝，再采用内置钢板网进行维修（图8），最后待处理完毕后，粉刷层恢复原状。其余图中未示部位，若存在裂缝的墙体，采用压力灌浆封闭裂缝即可。

图6 一层墙体裂缝维修处理平面示意图

图7 二层墙体裂缝维修处理平面示意图

图8 框架柱、梁交接处墙体裂缝维修处理详图

针对西北角框架梁柱节点处的混凝土裂缝，对于缝宽小于0.2mm 的裂缝，采用表面封闭法处理，对于缝宽不小于0.2mm 的裂缝，采用环氧树脂浆液灌注处理。

7 结束语

本文针对某框架结构住宅因地基不均匀沉降引起的填充墙体和混凝土裂缝问题，提出了相应的维修处理方法。对地基不均匀沉降引起的裂缝处理不同于单纯的非结构裂缝处理方法，这首先要对地基进行处理，待地基处理完毕且稳定后才能处理上部结构裂缝问题，以期对类似工程检测鉴定与维修处理有所启发。