砌体结构工程质量事故与处理

第四章砌体结构工程质量事故与处理【学习要求】(1)了解砌体裂缝产生的原因；(2)熟悉刚度不足与稳定性不足事故的处理方法及选择；(3)掌握砌体裂缝通病的性质鉴别方法、砌体裂缝的处理方法及强度不足事故的处理方法；(4)了解常用砌体结构加固技术。由砖、石或砌块组成，并用砂浆黏结而成的砌体，称为砌体结构。由于砌体结构材料来源广泛、施工可以不用大型机械，手工操作比例大，相对造价低廉，因而得到广泛应用。许多住宅、办公楼、学校、医院等单层或多层建筑大多采用转、石或砌块墙体与钢筋混凝土楼盖组成的混合结构体系。虽然施工技术比较成熟，但质量事故仍屡见不鲜。砌体结构工程的质量事故，从现象上来看，主要有砌体开裂、砌体酥松脱皮、砌体倒塌等。引起事故的原因是多方面的，现综述如下。一、设计方面主要原因（1）设计马虎，不够细心。（2）整体方案欠佳，尤其是未注意空旷房屋承载力的降低因素。（3）有的设计人员注意了墙体总的承载力的计算，但忽视了墙体高厚比和局部承压的计算。（4）未注意构造要求。重计算、轻构造是没有经验的工程师的不良倾向。二、施工方面主要原因（1）砌筑质量差。（2）在墙体上任意开洞，或脚手眼未及时填补或填补不实，过多地削弱了断面。（3）有的墙体比较高，横墙间距又大，在其未封顶时，未形成整体结构，处于长悬臂状态。（4）材料质量把关不严。第一节砌体常见裂缝的分析与处理砌体工程中最常见的事故是裂缝，它是非常普遍的质量事故之一。砌体中发生裂缝的原因主要包括：地基不均匀沉降、地基不均匀冻胀、温度变化引起的伸缩、地震等灾害作用以及砌体本身承载力不足等5个方面。一、砌体裂缝产生的原因分析（一）地基不均匀沉降引起的裂缝当地基发生不均匀沉降后，沉降大的部分砌体与沉降小的部分砌体会产生相对位移，从而使砌体中产生附加的拉力或剪力，当这种附加内力超过砌体的强度时，砌体中便产生相对裂缝。这中裂缝一般都是斜向的，且多发生在门窗洞口上下。这种裂缝的特点是：（1）裂缝一般呈倾斜状，说明系因砌体内主拉应力过大而使墙体开裂；（2）裂缝较多出现在纵墙上，较少出现在横墙上，说明纵墙的抗弯刚度相对较小；（3）在房屋空间刚度被削弱的部位，裂缝比较集中。为防止地基不均匀沉降在墙体上产生的各种裂缝而采取的措施有：（1）合理设置沉降缝将房屋划分成若干个刚度较好的单元，或将沉降不同的部分隔开一定距离，其间可设置能自由沉降的悬挑结构。（2）合理地布置承重墙体，应尽量将纵墙拉通，尽量做到不转折或少转折。避免在中间或某些部位断开，使它能起到调整不均匀沉降的作用，同时每隔一定距离设置一道横墙，与内外纵墙连接，以加强房屋的空间刚度，进一步调整沿纵向的不均匀沉降。（3）加强上部结构的刚度和整体性，提高墙体的稳定性和整体刚度，减少建筑物端部的门、窗洞口，设置钢筋混凝土圈梁，尤其是要加强地圈梁的刚度。（4）加强对地基的检测，发现有不良地基应及时妥善处理，然后才能进行基础施工。（5）房屋体形应力求简单，横墙间距不宜过大。（6）合理安排施工顺序，宜先建较重单元，后建较轻单元。【例4—1】某居民住宅楼，构造柱，圈梁，长宽高，使用十几的裂年，墙内外大量缝分布广泛——地基。图4-1地基不均匀沉降引起的裂缝鉴定，地基不好，二级湿馅性黄土——处理，质量不高；湿馅性黄土——浸水后土的结构破坏而发生显著附加变形的土地下水管泄漏，地基水浸泡。处理——基础静压桩，承载力大、使用年限长，施工速度快；目前采用的PHC管桩：预应力高强度混凝土管桩，因此具有较强的抗弯能力；密实性好，因此抗渗性和耐腐性强。（二）地基冻胀引起的裂缝地基土上层温度降到0℃以下时，冻胀性土中的上部水开始冻结，下部水由于毛细管作用不断上升到冻结层中形成冰晶，体积膨胀并向上隆起。图4-2地基冻胀引起的裂缝防止冻胀引起裂分的主要措施：（1）基础的埋置深度一定要置于冰冻线以下。（2）在某些情况下，当基础不能埋到冰冻线以下时，应采取换土(换成非冻胀土）等措施消除土的冻胀。（3）用单独基础，采用基础梁承担墙体重量，其两端支承于单独基础上。（三）温度差引起的裂缝热胀冷缩是绝大多数物体的基本物理性能，砌体也不例外。由于温度变化不均匀使砌体产生不均匀收缩，或者砌体的伸缩受到约束时，则会引起砌体开裂。由于房屋过长，室内外温差过大，因钢筋混凝土楼盖和墙体温度变形的差异，有可能使外纵墙在门窗洞口附近或楼梯间等薄弱部位发生向竖向贯通墙体全高的裂缝，这种裂缝有时会使楼盖的相应部位发生断裂，形成内外贯通的周圈裂缝。另外，当房屋空间高大时，墙体因受弯在截面薄弱处（如窗间墙）会出现水平裂缝。图4-3中列举了一些常见的因温度变化而引起的裂缝。图4-3常见的因温度变化而引起的裂缝防止收缩和温度变化引起裂缝的主要措施有：（1）在墙体中设置伸缩缝。将过长的房屋伸缩缝应设在因温度和收缩变形可能引起应力集中、砌体产生裂缝可能性最大的地方。（2）屋面设保温隔热层。屋面的保温隔热层或刚性面层及砂浆找平层应设分隔缝，分隔缝的间距不宜大于6m，并与女儿墙隔开，其缝宽不小于30㎜.屋面施工宜避开高温季节。（3）楼（屋）面板下设置现浇钢筋混凝土圈梁，并沿内外墙拉通，房屋两端圈梁下的墙体宜适当设置水平钢筋。（4）遇有较长的现浇屋面混凝土挑檐、圈梁时，可分段施工，预留伸缩缝，以避免砼伸缩对墙体的不良影响。（5）在施工中要保证伸缩缝的合理做法，使之能起作用。（四）地震作用引起的裂缝与钢结构和混凝土结构相比，砌体结构的抗震性是较差的。抗震设防烈度为6度时，地震对砌体结构就有破坏性，对设计不合理或施工质量差的房屋就会引起裂缝。当遇到7至8度地震时，砌体结构的墙体大多会产生不同程度的裂缝，标准低的一些砌体房屋还会还会发生倒塌。地震引起的墙体裂缝大多呈X形，是由于墙体受到反复作用的剪力所引起的。除此之外还会产生水平裂缝和垂直裂缝和竖直裂缝，甚至整个纵墙外倾或倒塌。如图4-3是常见的X形裂缝。图4-4常见地震X形裂缝对于此类问题常采用的措施主要有以下几种：（1）应按《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）的要求设计圈梁，注意圈梁应闭合，遇有洞口时要满足搭接要求。圈梁截面高度按设计规范来，遇到地基不良或空旷房屋等还应适当加强。（2）设置构造柱。按规范设置构造柱，构造柱应与圈梁连接，下边不设单独基础，但应伸出室外地面500mm或锚入地下。（五）砌块房屋的裂缝本节着重讨论变形裂缝的成因和表现形式。1）小型砌块砌体的力学性能特点小型砌块砌体与砖砌体相比，力学性能有着明显的差异。在相同的块体和砂浆强度等级下，小型砌块气体的抗压强度比砖砌体的高许多（见表4-4）。砌体抗压强度设计值（单位：Mpa）表4-1砌体抗拉、抗剪强度设计值（单位：Mpa）表4-22）砌块房屋裂缝特点3）砌块房屋裂缝防治对砌块裂缝的处理方法有以下几种常见的：(1)加固补强法:一般是由于墙体裂缝之影响建筑物的正常使用,墙体处于不稳定状态,主要用于砖柱或小墙肢,把角钢锚固在砖柱的两侧,把原有的水泥砂浆面层剔凿,重新抹上一遍,使角钢与砖柱形成一个整体;(2)钢筋网修补法:对于墙体中较多裂缝,但不影响墙体的刚度,可以先在墙体裂缝处用钢钉镶上钢丝网,然后用水泥砂浆进行涂抹、找平;(3)填充材料法:对于一些裂缝,经过几个冬夏季交换,裂缝的宽度不再变化,可采用环氧树脂与水泥砂浆,用一定的比例配成水泥砂浆胶,堵在裂缝处,然后再用水泥砂浆加107胶抹裂缝表面与原面层找平;(4)新旧墙体连接时,沿新旧墙体两侧沿高度每隔五皮砖剔凿一道长1000㎜、深3㎜的灰逢,埋入2Φ6的钢筋,钢筋的端部加直钩,直钩伸入砖墙竖缝中,然后,用1:2膨胀水泥砂浆灌缝,灌缝前应将新旧墙体裂缝处用水湿润,再用水泥砂浆将缝修补平整,并按时浇水养护;采取以上措施处理后,实践证明墙体裂缝能得到有效的控制。日常工程施工中,杜绝墙体裂缝的困难很大,有时即使严格按照规范施工,也很难保证砌体不出现裂缝,这就要求设计单位、建设单位、监理单位、施工单位及建设主管部门齐抓共管,从结构、材料、施工等环节入手,严格按照国家标准规范设计、施工,一旦裂缝出现,制定切实可行的处理原则,确保处理工作的安全实施。（六）因承载力不足产生的裂缝如果砌体的承载力不能满足要求，那么在荷载作用下，砌体将产生各种裂缝，甚至出现压碎、断裂、崩塌等现象，使建筑物处于极不安全的状态。这类裂缝的产生，很可能导致结构失效，应该加强观测，主要观察裂缝宽度和长度随时间的发展情况，在观测的基础上认真分析原因，及时采取有效措施，避免重大事故的发生。对因承载力不足而产生的裂缝，必须进行加固处理。图4-5所示为一些因承载力不足引起的裂缝。图4-5因承载力不足引起的裂缝。二、砌体裂缝的性质鉴别下面主要以工程实践经验为基础，从裂缝位置、形态特征、开裂时间、发展变化、建筑特征、使用条件和建筑变形方面介绍三类裂缝的鉴别方法。（1）温度变形（2）地基不均匀沉降（3）承载能力不足三、砌体裂缝的处理方法及选择砌体结构出现裂缝后，是否需要处理，要符合国家标准中相关的规定。建筑物出现裂缝后，首先要正确区别受力和变形两类不同性质的裂缝。当确认为变形裂缝时，应根据建筑物使用要求、周围环境条件及预计可能造成的危害，做适当处理。若变形裂缝已经稳定了，一般仅做恢复建筑功能的局部修补，不做结构性修补。对明显的受力裂缝均应认真分析，其中尤其应重视受压砌体的竖向裂缝、梁或梁垫下的斜向裂缝、柱身的水平裂缝以及墙身出现明显的交叉裂缝。只有在取得足够的依据时，才可不做处理。（一）砌体结构裂缝的鉴别砌体结构中常见的温度裂缝，一般不会危及结构安全，通常都不必加固补强；但若裂缝是由于砌体承载能力不足引起的，则必须及时采取措施加固或卸荷。因此，根据裂缝的特征鉴定裂缝的不同性质是十分必要的。砌体结构裂缝的鉴别方式见表4-3。表4-3砌体结构裂缝的鉴别方式（二）砌体结构裂缝的处理原则１．需要处理的裂缝砌体结构裂缝是否需要处理和如何处理，主要取决于裂缝的性质及其危害程度。对以下情况的裂缝，应及时采取措施加以处理。（１）明显的受压、受弯等荷载裂缝。（２）缝宽超过１．５ｍｍ的变形裂缝。（３）缝长超过层高１／２、缝宽大于２０ｍｍ的竖向裂缝，或产生缝长超过层高１／３的多条竖向裂缝。（４）梁支座下的墙体产生明显的竖向裂缝。(5)门窗洞口或窗间墙产生明显的交叉裂缝、竖向裂缝或水平裂缝。２．常见砌体裂缝的处理原则一般情况下，温度裂缝、沉降裂缝和荷载裂缝的处理原则是：温度裂缝一般不影响结构安全，通过观测判断最宽裂缝出现的时间，用保护或局部修复方法处理即可。对沉降裂缝，要先对沉降和裂缝进行观测，对那些逐步减小的裂缝，待地基基本稳定后做逐步修复或封闭堵塞处理；若地基变形长期不稳定，沉降裂缝可能会严重恶化而危及结构安全，这时应进行地基处理。荷载裂缝一般因承载能力或稳定性不足而危及结构安全，应及时采取卸荷或加固补强等处理方法，并应立即采取防护措施。（三）砌体结构裂缝的处理方法１．灌浆修补（１）原理。灌浆修补是一种用压力设备把水泥浆液压入墙体的裂缝内，使裂缝黏合起来的修补方法。（２）修补工艺。灌浆法修补裂缝可按下述工艺进行：１）清理裂缝，使其成为一条通缝。２）确定灌浆嘴位置，布嘴间距宜为５００ｍｍ，裂缝交叉点和裂缝端均应布设。厚度大于３６０ｍｍ的墙体，两面都应设灌浆嘴。在设灌浆嘴处，墙体先钻出孔径大于灌浆嘴外径的孔，孔深为３０~４０ｍｍ，孔内应冲洗干净，并用纯水泥浆涂刷，然后用１∶２水泥砂浆固定灌浆嘴。３）用１∶２水泥砂浆嵌缝，以形成一个可以灌浆的空间。嵌缝时，应注意将原砖墙裂缝附近的粉刷层剔除，用新砂浆嵌缝。４）待封闭层砂浆达到一定强度后，先在每个灌浆嘴中灌入适量的水，然后进行灌浆。灌浆顺序自上而下，当附近灌浆嘴溢出或进浆嘴不进浆时方可停止灌浆。灌浆压力控制在０．２ＭＰａ左右，但不宜超过０．２５ＭＰａ。发现墙体局部冒浆时，应停灌约１５ｍｉｎ，或用水泥临时堵塞，再进行灌浆。在靠近基础或楼板处灌入大量浆液仍未饱灌时，应增大浆液浓度或停灌１２ｈ后再灌。５）拆除或切断灌浆嘴，抹平孔眼，冲洗设备。２．填缝修补砖砌体填缝修补的方法有水泥砂浆填缝和配筋水泥砂浆