软土地基以及砌体结构裂缝的分析与研究.doc

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1、毕业论文 九州 学院土木工程系 论 文 题 目: 软土地基以及砌体结构裂缝的分析与研究 班 级: 建工09-6 姓 名: 学 号: 2012年6月 10日 . 摘要 为了便于更好地掌握和应用新规范，我针对新规范中软土地基的处理及砌体结构裂缝处理的内容，深入介绍软土地基的处理及砌体结构裂缝处理技术的设计、施工经验和地基处理的应用范围、质量检验及验收、技术经济分析等，并收集了大量工程应用实例等，以便帮助在以后的工作中加深对新规范的理解和应用,并结合多次实习工作实践经验,对建筑工程普遍存在的砌体结构裂缝产生的原因进行了深入分析,并从其原因入手,对多种不同情况下的建筑砌体结构裂缝的加固处理措施进行了详

2、细阐述。 关键词:软土地基;建筑工程;砌体结构;裂缝;加固处理措施 目 录绪论一、软土地基上筑堤常用的地基处理方法及适用条件二、建筑工程砌体结构裂缝产生的原因分析 第一章一、软土地基上筑堤常用的地基处理方法及适用条件1.1抛石挤淤法1.2抛石挤淤法 1.3 垫层法 1.4 预压砂井法1.5 振动水冲法1.6 旋喷法 1.7强夯法 第二章二、建筑工程砌体结构裂缝产生的原因分析 1.1 地基不均匀沉降引起的裂缝 2.2地基冻胀引起的裂缝 2.3温度差引起的裂缝 第三章三、建筑工程砌体结构裂缝处理与加固措施 3.1裂缝较细,裂缝数量较少时3.2 裂缝较宽但数量不多时3.3裂缝较多时3.4因受水平推力

3、,不均匀沉降和温度变化引起裂缝时 3.5墙体开裂比较严重时3.6砌体过梁裂缝第四章四、建筑物变形缝设置4.1 双墙做法4.2 悬挑做法第五章五 后浇带作用5.1 解决沉降差5.2 减小温度收缩影响第六章文章总结 绪论 通过工作实践,对各种地基的几种常见施工方法提出了其加固机理、适宜性、优缺点以及工程造价,为科学合理的选择施工方法提供参考。 砌体出现裂缝是非常普遍的质量事故之一。砌体轻微细小裂缝影响外观和使用功能,严重的裂缝影响砌体的承载力,甚至引起倒塌。在很多情况下裂缝的发生与 发展 往往是重大事故的先兆,对此必须认真分析,妥善处理。砌体中发生裂缝的原因主要有:地基不均匀沉降,地基不均匀冻胀,

4、温度变化引起的伸缩,建筑材料使用不当及建筑构造处理不合理等,下面结合我参与的诸如芷江财富广场商住楼、和平区的工程实施浅谈一下我个人的观点。 第一章软土地基上筑堤常用的地基处理方法及适用条件 软土地基上筑堤常用的地基处理方法及适用条件堤防工程，常用的软土地基处理方法有下列几种：1.1 抛石挤淤法堤身自重挤淤法就是通过逐步加高的堤身自重将处于流塑态的淤泥或淤泥质土外挤，并在堤身自重作用下使淤泥或淤泥质土中的孔隙水应力充分消散和有效应力增加，从而提高地基抗剪强度的方法。在挤淤过程中为了不致产生不均匀沉陷，应放缓堤坡、减慢堤身填筑速度，分期加高。其优点可节约投资；缺点是施工期长。此法适合于地基呈流塑态

5、的淤泥或淤泥质土，且工期不太紧的情况下采用。 1.2抛石挤淤法 抛石挤淤法就是把一定量和粒径的块石抛在需进行处理的淤泥或淤泥质土地基中，将原基础处的淤泥或淤泥质土挤走，从而达到加固地基的目的。一般按以下要求进行：将不易风化的石料（尺寸一般不宜小于30cm）抛填于被处理堤基中，抛填方向根据软土下卧地层横坡而定。横坡平坦时自地基中部渐次向两侧扩展；横坡陡于1:10时，自高侧向低侧抛填。最后在上面铺设反滤层。这种方法施工技术简单，投资较省，常用于处理流塑态的淤泥或淤泥质土地基。 1.3垫层法 垫层法就是把靠近堤防基底的不能满足设计要求的软土挖除，代以人工回填的砂、碎石、石渣等强度高、压缩性低、透水性

6、好、易压实的材料作为持力层。可以就地取材，价格便宜，施工工艺较为简单，该法在软土埋深较浅、开挖方量不太大的场地较常采用。 1.4 预压砂井法 预压法是在排水系统和加压系统的相互配合作用下，使地基土中的孔隙水排出。常用的排水系统有水平排水垫层、排水砂沟或其它水平排水体和竖直方向的排水砂井或塑料排水板；加压系统有堆载预压、真空预压或降低地下水位等。当堆载预压和真空预压联合使用时又称真空联合堆载预压法。基本做法如下：先将等加固范围内的植被和表土清除，上铺砂垫层；然后垂直下插塑料排水板，砂垫层中横向布置排水管，用以改善加固地基的排水条件；再在砂垫层上铺设密封膜，用真空泵将密土膜以内的地基气压抽至80k

7、pa以上。该方法往往加固时间过长，抽真空处理范围有限，适用于工期要求较宽的淤泥或淤泥质土地基处理。流变特性很强的软粘土、泥炭土，不宜采用此法。1.5 振动水冲法 振冲法是利用一根类似插入式混凝土振捣器的机具，称为振冲器，有上、下两个喷水口，在振动和冲击荷载的作用下，先在地基中成孔，再在孔内分别填入砂、碎石等材料，并分层振实或夯实，使地基得以加固。用砂桩、碎石桩加固初始强度不能太低（初始不排水抗剪强度一般要求大于20kpa），对太软的淤泥或淤泥质上不宜采用。 石灰桩、二灰桩是在桩孔中灌入新鲜生石灰，或在生石灰中掺入适量粉煤灰、火山灰（常称为二灰），并分层击实而成桩。它通过生石灰的高吸水性、膨胀后

8、对桩周土的挤密作用，离子交换作用和空气中的CO2与水发生酸化反应使被加固地基强度提高。1.6 旋喷法 旋喷法是利用旋喷机具造成旋喷桩以提高地基的承载能力，也可以作联锁桩施工或定向喷射成连续墙用于地基防渗。旋喷桩是将带有特殊喷嘴的注浆管置于土层预定深度后提升，喷嘴同时以一定速度旋转，高压喷射水泥固化浆液与土体混合并凝固硬化而成桩。所成桩与被加固上体相比，强度大，压缩性小。适用于冲填土、软粘土和粉细砂地基的加固。对有机质成分较高的地基土加固效果较差，宜慎重对待。而对于塘泥土、泥炭土等有机质成分极高的土层应禁用。 1.7 强夯法 强力夯实是将80KN即相当于8tf以上的夯锤，起吊到很高的地方（一般6

9、30m），让锤自由落下，对土进行夯实。经夯实后的土体孔隙压缩，同时，夯点周围产生的裂隙为孔隙水的出逸提供了方便的通道，有利于土的固结，从而提高了土的承载能力，而且夯后地基由建筑荷载所引起的压缩变形也将大为减小。强夯法适用于河流冲种层，滨海沉积层黄土、粉土、泥炭、杂填土等各种地基。 第二章 建筑工程砌体结构裂缝产生的原因分析 建筑工程产生砌体结构裂缝的原因很多,归纳起来主要有以下几种: 2.1地基不均匀沉降引起的裂缝 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,砌体中便产生裂缝。这种裂缝往往与地面成45左

10、右夹角,上宽下窄斜缝朝向凹陷处(沉降大)的部位。 预防地基不均匀沉降引起裂缝的主要措施有: 1)合理设置沉降缝。在房屋体型复杂,特别是高度相差大时,应设沉降缝,沉降缝应从基础开始分开,且有足够的宽度,施工中保持缝内清洁,应防止碎砖、砂浆等东西杂物落入缝内。 2)加强上部的刚度和整体性,提高墙体的抗剪能力,这样可适应甚至调整地基的不均匀沉降。减少建筑物端部的门窗洞口,增大端部洞口到墙端的墙体宽度,加强圈梁布置都可加强结构的整体性。 3)加强地基验槽工作,发现有不良地基应及时妥善处理,然后才可进行基础施工。 2.2地基冻胀引起的裂缝 地基土上层温度降到0以下时,冻结层中形成冰部开始冰结,下部水由于

11、毛细管作用不断上升在冻结层中形成冰晶,体积膨胀,向上隆起的程度与冰结层厚度及地下水位高低有关,一般隆起可达6mm至几十毫米,其折算冻胀力可达2MPa10MPa,而且往往是不均匀的,建筑物的自重往往难以抗拒,因而建筑的某一局部就被顶了起来,和地基不均匀沉降类似,引起房屋开裂。 这类冻胀裂缝的寒冻地区的一、二层小型建筑物中很常见。若设计人员对冻胀危害性认识不足,认为是小建筑,基础埋浅一点就可以了,或者施工人员素质欠佳,遇到冻土很坚硬,难以开挖,就擅自抬高基础埋深,从而造成冻胀裂缝。 防止冻胀引起裂缝的主要措施有: 1)一定要将基础的埋置深度到冰冻线以下,不要因为是中小建筑或附属结构而把基础置于冰冻

12、线以上,有时,设计人员对室内隔墙基础因有采暖而未置于冰冻线以下,应注意在施工时,或交付使用前即有冻胀的可能,应采取适当措施。 2)当基础不能做到冰冻线以下时,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、基础梁承担墙体重量时,基础梁下面应留有一定孔隙防止上面冻胀顶裂缝基础和砖墙。 2.3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不均匀的约束,则会引起砌体开裂。常见的是砌体长度过长,砌体伸缩在上层大而在基础处小而引起开裂,故应按规范要求设置伸缩缝。 此外,由于混凝土屋盖,混凝土圈梁与砌体的温度

13、膨胀系数不同在温度变化时会使墙体产生裂缝。 防止温度变化引起裂缝的主要措施有: 1)按照国家颁布的有关规定,根据建筑物的实际情况(如是否采暖,所处地点温度变化等)设置伸缩缝。 2)在施工中要保证伸缩缝的合理作法,使之能起作用 3)屋面如为整浇混凝土,或虽为装配式屋面板但其上有整浇混凝土面层,则要留好施工带,待一段时间再浇筑中间混凝土,这样可避免混凝土收缩及两种材料因温度线胀系数不同而引起的协调变形,从而避免裂缝。 4)在屋面保温层施工时,从屋面结构施工完到做完保温层之间有一段时间隔,这期间如遇高温季节则易因温度变化急剧而致裂,故屋面施工最好避开高温季节。 5)遇有长的现浇屋面混凝土挑檐,可分段

14、施工,预留伸缩缝,以避免混凝土伸缩对墙体的不良影响。 2.4建筑材料使用不当 不少砌体结构由于使用渣砖而产生裂缝,由于渣砖的原材料及生产工艺与普通粘土砖不同,其线膨胀系数与粘土砖亦不同。通过对诸多开裂砌体的统计分析,使用渣砖的砌体极易产生裂缝。 不少砌体结构由于墙体布置不当,构造柱设置不合理,梁垫设计不合理等造成砌体的开裂。 第三章 建筑工程砌体结构裂缝处理与加固措施 在砌体裂缝出现的原因分析清楚以后,则应按裂缝砌体的危害程度采用不同的加固补救措施。本文侧重用例子来说明砌体,砖过梁等砌体构件的补强加固方法。 3.1裂缝较细,裂缝数量较少时 当裂缝较细,裂缝数量较少,但裂缝已基本稳定时,可采用灌

15、浆加固方法。对灌浆加固的强度,必要时可做试验。试验的方法是,用同样的材料做两个或四个试验体柱。分为两组,一组用压力机先压浆,再灌浆。然后对两组砌体柱作破坏试验,进行对比,如灌浆补强的砌体与原砌体强度基本相同,则认为补强合格。根据以往的试验表明,灌浆加固后的砌体可以达到甚至超过原砌体的强度。 灌浆用的材料有纯水泥浆、水泥砂浆、水玻璃砂浆或水泥石灰浆,见表1。当砌体修补中,可用纯水泥浆,因纯水泥浆的可灌性较好,可顺利地贯通外露的孔隙,对于宽度为3mm左右的裂缝可以灌实。若裂缝宽度为大于5mm时,可采用水砂浆。裂缝细小时,可采用压力灌浆。下面给出一些灌浆材料配合比,可供参考。表中稀浆一栏适用于0.1

16、3mm1mm宽的裂缝;稠浆适用于1mm5mm的裂缝;砂浆适用于宽度大于5mm的裂缝。 以纯水泥浆补强为例,其施工顺序为: 步骤一,清理裂缝,使裂的通道贯通无堵塞 步骤二,用加有促凝剂的1:2水泥砂浆嵌缝,以避免灌浆时,浆体外溢; 步骤三,用电钻或手锤在裂缝偏上端制成灌浆洞孔,或灌浆嘴; 步骤四,用1:10的稀水泥浆冲洗裂缝一遍,并检查裂缝通道的流通情况,同时将裂缝周边的砌体润湿; 步骤五,灌入3:7或2:8的纯水泥浆; 步骤六,将裂缝补强处局部养护,见图1。 施工时用压力灌浆。其顺序与上述相仿,但须增加在嵌缝后,用0.12MPa0.0125MPa的压缩孔气检查通道泄漏程度,如泄漏太大,应补漏封

17、闭。 对于水平的通长裂缝,可沿裂缝钻孔,做成销键,以加强两边砌体的共同作用。销键直径25mm,间距250mm300mm,深度可以比墙厚小20mm25mm。做完销键后再进行灌浆,灌浆方法同上,见图2。 3.2裂缝较宽但数量不多时 裂缝较宽但数量不多时,可在裂缝相交的灰缝中,用高标号砂浆和细钢筋填缝,也可用块体嵌补法,即在裂缝两端及中部用钢筋混凝土楔子或扒锯加固。楔子或扒锯可与墙体等厚,或为墙体厚度的1/2或2/3,见图3。 3.3裂缝较多时 当裂缝较多时,可用局部钢筋网外抹水泥砂浆予以加固。钢筋网可用6100300(双向)或4100200。用混凝土楔子或膨胀螺栓固定于墙体上,楔子或螺栓间距500

18、mm左右,应梅花型布置。施工前墙体抹灰应刮干净,抹水泥砂浆前应将砌体润湿,抹水泥砂浆后应养护至少7d。 3.4因受水平推力,不均匀沉降和温度变化引起裂缝时 墙体因受水平推力,不均匀沉降,温度变化引直伸缩等原因而发生外闪,墙体产生较大的裂缝或命名外纵墙与内横墙拉结不良时,可用钢筋或型钢拉杆予以加固。 如采用钢筋拉杆,宜通长拉结,并沿墙两边设置。较长的拉杆中间应加法兰螺丝,以便拧紧栏杆,拉杆接长时应采用焊接。露在墙外的拉杆或垫板螺帽,可适当作建筑处理。拉杆和垫板都要涂防锈漆。在拉结水平层处,可以增设外圈梁,以增强加固效果。钢筋的直径可采用如下:当一开间加一道拉杆时为216(房屋进深5m7m),21

19、8(房屋进深8m10m), 220(房屋进深11m14m),其相应的垫板尺寸可按表2采用。 3.5墙体开裂比较严重时 墙体开裂比较严重,为了增加房屋的整体刚性,则可以在房屋墙体一侧或两侧增设钢筋混凝土圈梁。圈梁用的混凝土强度等级为C15C20,截面至少120mm180mm,配筋可采用410414,钢筋6200250,每隔1.5m2.5m(应有牛腿或螺栓)锚固件等伸进墙内与墙拉结好,并承受圈梁自重。浇筑圈梁时应将墙面凿毛、润水,以加强粘结。 3.6砌体过梁裂缝 对砌体过梁的裂缝,可采取增设钢筋216,填补高强度砂浆(M10以上),或增加钢筋混凝土过梁的方法。 第四章建筑物变形缝设置 4.1双墙做

20、法 即缝两侧均为承重墙，其基础做法又分为二种情况： 1）采用偏心式基础 这种方式多用于一般荷载较轻、层数不高的砖混结构中，它要求地基土承载力比较高，这样基础断面尺寸不很大，基础适度的偏心不致影响整个结构。在保证缝宽尺寸的情况下，低层部分基础偏心层可能大一些，因为它的基础断面尺寸相对要小一些，使两侧基础偏心都较合理可行。 2）墩式基础 也称互相跨越的基础。这种做法必须设置基础梁，采用这种方法实施起来比较复杂。首先要把基础梁的位置、跨数、跨度确定下来，然后根据墙体能下来的荷载把梁的弯矩、剪力计算出来，再根据剪力的大小（支座处）与地基土承载力来确定各个墩的尺寸，墩与墩之间应完全分开，如果有必要各墩还

21、应配筋。这种方法多用于偏心基础不能满足的砖混结构和一边砖混，一边为框架的混合结构形式。 4.2悬挑做法 要求沉降缝一侧纵墙端部为悬挑基础，纵墙端部没有承重横墙，这种方式灵活性大、结构布置比较简单，适用于各种地基情况，但建筑构造处理比较复杂，它需在悬挑端设置轻质隔墙来减轻自重。实际上我们也可把悬挑基础做成悬挑梁，与墩式基础结合起来用，这样纵墙端部也可以是承重墙，它能更好地满足建筑物构造要求。 第五章 后浇带作用 施工后浇带分为后浇沉降带、后浇收缩带和后浇温度带，分别用于解决高层主楼与低层裙房间差异沉降、钢筋混凝土收缩变形相减小温度应力等问题。这种后浇带一般具有多种变形缝的功能，设计时应考虑以种功

22、能为主，其他功能为辅。施工后浇带是整个建筑物，包括基础及L：部结构施工中的预留缝(“缝”很宽，故称为“带”)，待主体结构完成，将后浇带混凝土补齐后，这种“缝”即不存在，既在整个结构施工中解决了高层主楼与低居裙房的差异沉降，又达到了不设永久变形缝的目的。 5.1 解决沉降差 高层建筑和裙房的结构及基础设计成整体，但在施工时用后浇带把两部分暂时断开，待主体结构施工完毕，已完成大部分沉降量（50以上）以后再浇灌连接部分的混凝土，将高低层连成整体。设计时基础应考虑两个阶段不同的受力状态，分别进行强度校核。连成整体后的计算应当考虑后期沉降差引起的附加内力。这种做法要求地基土较好，房屋的沉降能在施工期间内

23、基本完成。 5.2 减小温度收缩影响 新浇混凝土在硬结过程中会收缩，已建成的结构受热要膨胀，受冷则收缩。混凝土硬结收缩的大部分将在施工后的头12个月完成，而温度变化对结构的作用则是经常的。当其变形受到约束时，在结构内部就产生温度应力，严重时就会在构件中出现裂缝。在施工中设后浇带，是在过长的建筑物中，每隔3040米设宽度为7001000毫米的缝，缝内钢筋采用搭接或直通加弯做法。留出后浇带后，施工过程中混凝土可以自由收缩，从而大大减少了收缩应力。混凝土的抗拉强度可以大部分用来抵抗温度应力，提高结构抵抗温度变化的能力。后浇带保留时间一般不少于一个月，在此期间，收缩变形可完成3040。后浇带的浇筑时间

24、宜选择气温较低（但应为正温度）时，可用浇筑水泥或水泥中掺微量铝粉的混凝土，其强度等级应比构件强度高一级，防止新老混凝土之间出现裂缝，造成薄弱部位。 做后浇带的前提必须是项目所在地地基土的承载力比较高，压缩率比较小。后浇带应设置在梁或板的跨中弯矩和支座弯矩都较小的部位，尤其是梁，必须以梁为主要因素来考虑。后绕带的具体位置还应结合具体工程来定。 每个建筑物都有各自不同的特点，是否需要变形缝，如何设置变形缝，应根据每个工程不同的建筑要求，结构形式及地理环境来考虑，尽可能采用合理、简单的做法，并能达到更为理想的结果。变形缝中的重点就是沉降缝，以上是笔者这些年来在处理建筑物沉降缝中的一点体会，希望通过总结以前的经验，能够在以后的结构设计工作中把变形缝处理得更完美。 第六章 文章总结 天然双层软土地基中由于硬壳层的存在，改变了软土地基的受力特征基于硬壳层的应力扩散和弹性地基板作用对地基的塑性变形起着遏止作用。目前由于对硬壳软土地基性质了解不够，工程中一般还是采用软土地基的处理办法，人为地破坏了硬壳层，没有充分利用这层有利的硬壳层资源，造成浪费。针对以上问题，结合实际，做出更有效地治理措施。 由于砌体的抗拉，抗剪强度较小，出现裂缝的原因很多，在很大的程度上只能预防。一旦出现裂缝则要注意观察，必要时采取灌浆或加固措施以阻止裂缝的开展。