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1、膨胀土地基建筑物开裂机理和对策 摘 要：论述了膨胀土地基建筑物开裂的特征，分析了裂缝产生的机理，提出了对应的对策和治理方法关键词：膨胀土；裂缝；约束应力；对策膨胀土在我过分布较广，膨胀土地基对建筑物产生的危害虽早已被大家所关注，因为膨胀土通常强度较高，压缩性低，常被大家认为是良好的地基，由此产生的裂缝在部分建筑物中时有发生。所以，正确了解膨胀土地基建筑物裂缝成因，了解裂缝产生的通常机理，有利于设计、施工部门采取对应方法，有效避免此种危害的发生。1、裂缝产生的特征纵墙竖向裂缝。这种裂缝易出现在平面长度较大的建筑物的纵墙中间部位，在整个墙体高度内呈上宽下窄的贯通状态。建筑物长高比较大，裂缝数量越多
2、，宽度也越大。纵墙水平裂缝。这种裂缝出现在墙体高度的中、下层，由树条大小不一样的裂缝组成，部分裂缝贯通，呈外宽内窄状态。横墙裂缝。a在和外纵墙交接处、楼面板板底部位，横墙出现枝状裂缝，裂缝呈上宽下窄贯通性状态，其长度通常不会延伸到该层楼、地面，开裂程度从顶层到底层依次减弱，造成纵墙局部脱离。b横墙门洞内侧上角出现12条贯通性裂缝，钢筋混凝土过梁端部和墙体脱离。c部分横墙呈内高外低、和地面成45贯通性裂缝，裂缝宽度较小。外墙八字形裂缝。房屋底层端部四角呈八字形裂缝。楼面裂缝。在房屋端部12开间内，或坡度较大的场地上处于坡脚部位建筑物的端部楼面产生数条裂缝。裂缝和横墙平行、通长贯通、上宽下窄，开裂
3、程度从顶层到底层依次减弱。2、裂缝产生的根本原因膨胀土中粘性成份关键由亲水性矿物组成，遇水湿润极易膨胀，失水则干裂收缩，有显著的膨胀性。当干燥的地基土体经浸水后，含水量增加，原来积蓄的膨胀潜势得以释放，土体体积膨胀增大。此时，大地可近似看成一个刚性体，对地基土的膨胀力起到了严格的约束作用，土体体积不能向侧向及下方扩展。当地基土的膨胀力大于基底压力时，土体积垂直向上扩展，抬高地基，使建筑物产生裂缝。当地基土体失水较多，尤其是在场地大坡度大，重力排水条件好的情况下，土体失水更加快，此时土体含水量减小，土体体积收缩，地基沉降引发建筑物开裂。3、开裂机理土体膨胀力经过基础传到建筑物的上部结构时，大致受
4、到以下多个方面的约束。外墙及圈梁的纵向水平约束。纵墙墙体可近似看作深梁，产生弯曲应力，当建筑物两端沉降相对比中间部位大，或中间部位地基土的膨胀变形相对比两端大时，“梁”的上截面受拉，下截面受压。当建筑物中间沉降相对比两端大时，或两端地基土的膨胀变形相对比中间部位大时，“梁”的上截面受压，下截面受拉。受拉区的变形受到墙体本身及圈梁的纵向水平约束，当水平约束应力超出砌体抗拉强度时，墙体便产生裂缝。约束应力在深梁的顶部达最大值，自上而下渐次衰减裂缝呈上宽下窄形式。同理，深梁下部受拉，墙角产生八字形裂缝，基础开裂楼、屋面板、横墙的侧向水平约束。当外墙两侧地基土变形不均匀时，基础连同上部墙体有向两侧转动
5、的趋势，这个过程受到上部结构楼、屋面板、横墙的侧向水平约束。当基础和墙体向内侧翻转时，上部结构的楼、屋面板、横墙受到了外墙传来的侧向压力。通常来说，房屋的侧向刚度足以抵御这种压力，对墙体变形完全能够取到约束作用，裂缝不会产生。而当基础和墙体向外翻转时，楼、屋面板、横墙对外墙产生拉结约束力，且楼、屋面板、横墙对外墙的约束力超出砌体的抗拉极限强度，在约束拉力最大部位即纵横墙交接处局部拉脱，外墙墙体外闪，并有外宽内窄的水平裂缝产生。楼、屋面板、圈梁的竖向约束。墙体的升降对上部结构的板端及圈梁产生拉应力，于此同时墙体也受到了板端及圈梁的竖向约束，尤其是在同一建筑物多个基础混用，和采取不一样结构承重的情
6、况下，地基土变形对上部结构的影响存在很大差异，墙体的受到的约束力也极不平衡，使板端和圈梁对墙体的竖向约束应力局部集中，引发楼面板支承反力重分布，在板内产生新的附加内力，在新的附加内力作用下，斜截面受剪承载力不足而造成楼、屋面板的开裂、破坏。总而言之，结构在约束状态下，首先要求有变形的余地，如结构没有条件满足此要求，则必需产生约束应力，超出砌体或混凝土构件的抗拉、抗剪强度，造成结构开裂。裂缝开展的过程就是地基土变形的能量释放过程，对应的，结构的约束力伴随裂缝的开展越来越小直至消失。4、对策设计方面慎重选择场地，尤其避免在坡度较大的场地建造房屋。这类场地重力排水条件好，基槽在雨季最易浸水，在旱季有
7、最易失水，含水量改变很大，当然也最轻易引发地基土的膨胀和收缩，对建筑物的上部结构产生破坏作用。建筑平面力争简单，竖向体型力争规则，结构刚度力争平衡，基础类型和上部结构承重方法力争单一。如不能满足这些要求，应合适提升结构刚度和延性，增强结构抗力，落实“抗”的标准。在建筑平面的转折部位，竖向体型有显著改变的部位和基础类型及上部结构类型显著差异部位，设置沉降缝以释放地基变形能量，表现“放”的标准。“抗”和“放”是建筑物变形破坏的两道防线，详细在设计上应以“放”为先，其次才考虑“抗”。认真分析工程地质勘察汇报，正确判别地基土的性质，做好验槽工作。施工时如发觉实际情况和地质勘察汇报不符，应通知相关单位处
8、理，对膨胀土地基不能简单依据室内试验所得到的抗剪强度指标C、值确定地基承载力，因为土的胀缩特征，室内剪切试验不能反应土的实际抗剪强度，应依据现场载荷试验或现行膨胀土地基设计规范确定。正确采取地基处理方法，如土性改良，基底换土砂石垫层、深基础，尽可能避免地基土的膨胀变形对上部结构的影响。施工方面合理安排工期。尽可能避免在多雨季开挖基槽，基槽应顺水流方向分段开挖，切不可遍地开花，大面积开挖。开挖工期应安排紧凑，不能拖延，预防雨水浸泡，使地基土含水量增加，开挖至基底标高应立即封底，预防暴晒过久，使地基土水分降低。完善场地排水设施。施工过程中管好施工用水不流入场地，做好基槽防水保湿工作。确保墙体施工质
9、量，灰缝应饱满，横墙应留斜槎，如需留直槎，应按施工“规范”要求留置拉结筋。基槽不用原土回填，应用非膨胀土、弱膨胀土及掺有石灰或其它材料的膨胀土。重视散水的施工质量。混凝土必需按试验室配合比严格配置，正确留置伸缩缝。伸缩缝间混凝土应一次性浇注完成，不留施工缝。确保按设计和“规范”施工。5、裂缝的治理对地基土已达成膨胀极限，上部结构已稳定的裂缝，可采取以下方法补强加固：裂缝较细、数量较少时，用水泥砂浆或水玻璃进行表面修补。裂缝较深时，可用压力灌浆法修补。裂缝较多的贯通性裂缝的墙体，外挂钢筋网片，外抹高标号水泥砂浆。墙体内外、裂缝较大时，可用钢拉杆拉结加固。影响结构安全或裂缝有继续发展趋势时，可采取以下方法：对墙体应局部拆除重砌，新旧砌体牢靠连接。对钢筋混凝土现浇板、屋面板，应进行结构强度加固，详细方法可依据工程特点、环境、经济条件，选择粘钢法，支撑法等。
