某仓储仓库墙体开裂原因分析及加固措施

某仓储仓库建于1996年7月, 主体结构为单层框架结构, 屋面采用钢结构, 基础形式为钻孔灌注桩基础。由于扩建需要进行加固改造, 2012年6月经现场勘察, 由于使用期间仓库地面堆载约25 k N/m2, 室内地面出现较大沉降, 外墙严重开裂。经综合分析, 产生质量问题的原因是多方面的, 具体分析如下。

经查阅原工程图纸记录, 室内地面堆载在出图后调整为30 k N/m2, 设计仅将地面加厚为200 mm, 双层双向配筋, 其他未作调整。但该地面层完全置于回填土上, 未与结构构件连接。回填土按设计要求压实系数为0.94, 但实际施工中难以夯实, 在较大的地面堆载作用下, 填土逐步发生沉降, 引起地面沉降、开裂。

现场观察室内地面呈四周高、中间低, 基本与回填土沉降特征吻合。基本可以判定造成室内地面沉降的主要原因是施工时回填土夯填不密实。

根据现场观察, 仓库短向外墙墙体开裂比较严重, 主要裂缝形式如图1所示, 按其出现部位及形态主要分析如下。

外墙每跨均出现八字形裂缝, 与基础沉降或温度应力引起裂缝形式不符, 经核对其基础梁配筋, 按墙体荷载验算边跨梁挠度为f=28.2 mm, f/L0=1/354, 限值1/300。如考虑梁上土重 (不计入地面堆载扩散压力) , 荷载验算边跨梁挠度为f=39.33 mm, f/L0=1/254。

根据以上计算结果可以看出, 基础梁在边跨配筋不足、挠度较大造成墙体呈中部下沉开裂的八字形裂缝, 墙体上部与梁脱开, 造成梁底水平裂缝, 中间跨配筋基本满足, 开裂情况比边跨较轻。此计算结果与实际情况基本吻合, 基本可以判定墙体开裂的主要原因是梁配筋及刚度不足。

该水平裂缝出现于短向外墙中部数跨, 水平裂缝出现高度位于200 mm厚室内地面板下。因长向外墙室外有月台, 室内外高差较小, 未发现此类裂缝。按出现部位判断, 此裂缝系由于室内地面温度应力或回填土体沉降压缩的水平推力造成。经核对设计图纸, 该处外墙构造柱间距较大, 部分柱距10 m跨仅设1根, 柱间净距4.6 m, 构造柱对墙体的约束作用较弱。经对墙体承载力验算, 结果如下:

室外地面-1.200处, 每米宽墙体土压力V。

240厚MU10灰砂砖M7.5水泥砂浆, 抗剪承载力[V]。

墙体承载力不满足使用要求。

虽然-1.200处墙体抗剪及抗弯承载力都存在不足, 但是墙体开裂部位出现在0.000处, 这是由于实际形成水平裂缝的原因是多方面的, 温度应力、土压力、收缩应力等都有一定影响。

根据以上分析, 造成此次裂缝问题的主要原因, 一方面是地面堆载较大的使用因素、回填土不密实的施工因素, 另一方面也是由于设计中对各种不利情况考虑不全面造成的。而且此类单层大跨大空间结构, 受温度应力等因素影响较强, 在今后使用过程中存在开裂加剧的隐患。

由于本工程已经投入使用十多年, 地面沉降已趋于稳定, 对结构安全无影响, 对使用功能有一定影响, 可不做处理。

填充墙体开裂系由于地面沉降及施工质量等原因造成, 对结构安全无影响, 裂缝已趋于稳定, 可采用注浆方式修补, 方案如下:

1) 凿开裂缝两侧墙体粉刷层, 深度大于50 mm, 其宽度每侧不小于150 mm, 总宽度不小于300 mm。

2) 采用铁刷及风机清除缝内浮灰。

3) 先将清水由灌浆嘴注入裂缝内使墙体润湿, 再用水泥聚合灌浆液将裂缝灌注密实。

4) 钉钢丝网后采用微膨胀水泥砂浆抹面。

仓储仓库类建筑由于地面堆载较大, 经长期使用后易造成地面下沉, 并对填充墙体及基础梁产生附加应力引起开裂。此类项目结构设计中应充分考虑堆载效应, 采取地基换填及加设构造柱等措施, 以免影响结构正常使用。