丘陵地区民房开裂原因的案例分析

［摘要］ 文章对百色A县B乡开发区民房出现裂缝的特征进行剖析，分析民房开裂的原因，并提出了对民房进行加固及处理的建议。

［关键词］ 开发区民房；开裂；原因；丘陵地区

［中图分类号］TU443［文献标识码］A［文章编号］1007-7723(2006)05-0148-03

一、前言

广西壮族自治区百色市A县西北部B乡开发区属于丘陵地貌单元，为右江Ⅲ级阶地。该乡开发区民房为1~3层，一层后半部地下室架空，砖混结构，单砖或双砖墙，最早建于1999年，为各房主自建，至2004年3月左右陆续建成并全部入住。据调查访问，房主称发现房子开裂最早于1999年，房主普遍反映2002~2004年初期间发现较多裂缝。某煤矿(主井口)位于该开发区的北侧约400m处，于1997年建成并投产，至2004年6月初，主巷道的挡头面距开发区民房的水平距离为86.71m，后因房主及当地群众反映房子开裂等情况，并上访至A县县政府，2004年6月16日该煤矿全面停产。随后B乡政府有关人员对开发区民房的开裂情况进行了调查统计。究其裂缝产生原因，众说纷纭。

二、民房裂缝特征

经现场调查发现,开发区民房裂缝有如下特征：

1.各民房临街北墙极少见开裂现象，开裂部位主要位于南墙及各隔墙二楼及二楼以上。

2.裂缝主要出现于水泥梁与砖缝间、墙角处、窗户底部、炮楼圈梁面或底部。

3.裂缝形态主要以水平为主，呈直线型，少数裂缝呈台阶状或锯齿状。裂缝宽多数在0.10～3mm间，最大裂缝宽达5mm。

三、开发区内工程地质条件

开发区内地貌单元为丘陵，属右江Ⅲ级阶地，受侵蚀切割作用，低缓斜坡起伏不平，后经人工挖填整平。根据场地岩土工程补充勘察报告，在最大钻探深度10m范围内，开发区的主要地层如下：

1.新近人工堆积土①：黄色，湿，主要为由粘性土组成的素填土，结构较松散，层厚0.30～3.40m。

2.坡积粉质粘土②：黄色，湿，硬塑状态。土质较均匀，摇震无反应，切口光滑，干强度中等，韧性中等。层厚0.90～1.20m。

3.卵石混粘土③：黄色，湿，中密状态，卵石占60%～80%，粘土占20%～40%。卵石成分主要为石英、砂岩，亚圆形，分选性较好，粒径在10～30mm间，层厚0.30～1.50m。

4.冲积粉质粘土④：黄色，黄红色，局部夹灰白色条带。土质较均匀，硬塑状态。摇震无反应，切口光滑，干强度、韧性中等。层厚1.40～7.60m。

开发区土层厚度5.0～11.0m，下伏基岩为第三系那读组泥岩、粉砂岩，局部夹煤层。

四、民房开裂原因分析

（一）某煤矿对民房影响的分析

某煤矿主井口至开裂民房的最近水平距离为386.28m，大致朝北方向的主巷道延伸段距开发区开裂民房的最近水平距离为78.98m，巷道底板的高程为39.041m，顶板的高程为40.461m，掌子面处的地面高程为161.022m。由此计算，煤矿的主巷道延伸段工作面到开发区地面的相对高差为161.022m-40.461m=120.561m。

参照《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）第5.5.7条“小窑采空区的建筑物应避开地表裂缝和陷坑地段。对次要建筑且采空区采深采厚比大于30，地表已经稳定时可不进行稳定性评价”，某煤矿主巷道工作面至开发区地面的相对高差为120.561m，巷道高1.80m，采深采厚比为120.561÷1.80＝66.98，远大于《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）规定的采深采厚比（30），况且开发区不属于采空区。因此，地表和建筑物地基是稳定的。

参考《工程地质手册》（第三版）（以下简称《手册》）中关于小窖采空区地表变形特征：“地表裂缝常与开采工作面的前进方向平行，随工作面的推进，裂缝不断向前发展成相互平行的裂缝”。根据调查，开发区地表无采矿巷道引起的裂缝，深部采掘对地表无影响。查《手册》第615页第15行：“在附近建筑时，需要有一定的安全距离，安全距离的大小视建筑物的性质而定，一般应大于5～15m。”某煤矿大致朝北方向的主巷道延伸段工作面距开发区开裂民房的最近水平距离为78.98m，远大于安全距离5～15m。

当建筑物已建在影响范围以内时，可按下式验算地基的稳定性：设建筑物基底单位压力为P₀，则作用在采空段顶板上的压力Q为

Q=G+BP₀-2f=γH［B-Htanφtan²(45°－φ/2)］+BP₀（式6-4-8）

式中G—巷道单位长度顶板上岩层所受的总重力（kN/m）G=γBH

B—巷道宽度(m)；

f—巷道单位长度侧壁的摩阻力（kN/m）；

H—巷道顶板的埋藏深度（m）。

当H增大到某一深度，使顶板岩层恰好保持自然平衡（即Q=0），此时的H称为临界深度H₀，则：

当H0时，地基不稳定；

H₀0时，地基稳定性差；

H>1.5H₀时，地基稳定。

根据某煤矿巷道宽B=1.80m，γ=(10(20+110(22)/120＝21.83（kN/m³），P₀=20×3=60kPa，φ=(10×10+110×21)/120=20.08，代入（式6-4-9），得：H₀=15.09m

某煤矿巷道顶板的埋藏深度H=120.561m，>1.5H0=22.64m，地基稳定。某煤矿主巷道延伸段对民房无影响。

（二）煤矿开采爆破对民房影响的分析

为查清某煤矿采煤爆破对民房的影响，民房户主与矿主双方根据开采时的实际情况商定的炮眼深度、炮眼布置、装药量及爆破方法，并在民房户主代表的监督下进行模拟爆破试验，模拟爆破工作共进行了6组16眼14响爆破。由爆破地震强度测定结果表明，爆破最大质点震动速度为0.1cm/s，小于我国《爆破安全规程》（GB6722-2003）一般砖房安全质点震动速度2.0cm/s。按模拟爆破条件，某煤矿采煤爆破在目前的开采深度和距离等条件下对民房无影响。

（三）地基、建筑设计与施工对民房影响的分析

根据调查，开发区民房大部分是户主请当地个体施工队建造的，无正式的设计图纸、地质勘察报告等相关资料，仅凭建筑经验依据现场条件建造。建造时多数户主由于经济原因先建一层楼，近两年才续建2～3层。因此在结构力学计算及结构构件的施工质量、基础埋深及地基等各方面均无法得以保证，这是易造成民房的不均匀沉降的原因之一。

（四）建筑地基对民房影响的分析

根据在开裂民房基础旁侧开挖探井的地质情况得知，开裂民房后墙的基础埋深多在0.50～1.20m间，基础持力层为坡积粉质粘土②、卵石混粘土③或冲积粉质粘土④。卵石混粘土层呈稍密～中密状，粉质粘土层呈硬～塑坚硬状，工程地质条件较好，承载力较高，可满足1～3层建筑物的荷载要求。但由于民房排水系统设置不合理，多数排水口或粪池直接设置在房子后面基脚处，特别是罗氏诊所一带的民房后面几乎每家每户有化粪池，池内有大量的生活废水外溢。由探井1、探井6及探井7的地质情况可知，探井内土层的含水量较大，达到很湿～饱和，结合物探面波勘察成果显示，受水浸泡影响的地基软化深度在1.4～2.5m，以R3点受软化最深，达到2.5m；这主要是因为开裂民房厨房的生活废水及民房后面化粪池内的污水外溢、外渗浸泡了地基土，地基土变软，降低了强度。而开裂民房前半部的基础持力层未受到地下水的浸泡，民房前、后部的地基承载力不均匀，这也是民房开裂的原因之一。

（五）膨胀土地基对民房影响的分析

场地中持力层坡积粉质粘土②和冲积粉质粘土④属膨胀土，埋藏浅，局部地段直接出露于地表，具弱胀缩性，根据探井揭露民房没有按照有关规范要求进行适当的地基处理，基础直接设置于粉质粘土②上，由于膨胀土含有亲水矿物，湿度变化时有较大体积变化，因此地基土的胀缩性影响也是民房开裂的原因之一。

（六）基础型式及稳定性对民房影响的分析

Ⅰ～Ⅲ区处的民房大部分都是位于斜坡上，坡度约20°。民房建筑时，大部分是户主根据地形条件在房子后半部设置一层架空，基础的宽度与墙体的宽度大约一致，基础型式采用混凝土毛石基础，基础埋深多在0.50～1.20m，大多不在同一水平上，沿房子长度方向砌成台阶形状，基础前高后低，且后墙基础位于坡顶边缘处，与坡顶的水平距离在0.40～0.80m间。根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）第30页第5.4.2条，位于稳定土坡坡顶上的建筑物，当基础宽度小于或等于3m时，其基础底面外边线至坡顶水平距离α应符合下式要求，但不得小于2.50m。

条形基础：α≥3.5b-(d/tanβ)（5.4.2-1）

式中b—垂直于坡顶边缘线的基础底面边长(m)；

d—基础埋置深度(m)；

β—边坡坡角。

这里取b=1.00，d=0.80，β=20°，代入式（5.4.2-1）计算得：3.50(1.00-(0.80/tan20)=1.30

根据以上计算结果表明Ⅱ区处的民房基础埋藏浅，距离坡顶的安全水平距离小于2.50m，地基稳定性较差，且民房后半部基础持力层受日常排污水的浸泡影响，地基土软化，民房有向边坡坡底侧向滑动的可能，从而引起民房墙体开裂。

此外，民房前半部的基础持力层为坡积粉质粘土②和冲积粉质粘土④，后半部基础持力层为坡积卵石混粘土③，民房前、后部的地基土力学强度不均匀。另外，温差、干湿变化、墙体性质不同结构界面等，也会引起墙体抹灰局部出现裂缝。

五、结语

某煤矿主巷道延伸段工作面与开裂民房的最小水平距离为78.98m，大于安全距离5～15m，煤矿巷道顶板的埋藏深度H=120.561m，>1.5H0=22.64m，地基稳定；采深采厚比为66.98，大于《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）规定的采深采厚比（30），采煤爆破震动速度也较小。按模拟爆破条件，某煤矿采煤爆破在目前的开采深度和距离等条件下对民房的变形无影响。开发区南侧民房开裂主要为墙体抹灰开裂，其次为墙砖与混凝土圈梁、窗台与砂浆间的胀缩开裂，偶见天花板开裂。开发区民房开裂原因主要有以下几个方面：1.建筑结构设计与施工不规范，建筑物本身质量难以保证；2.建筑物排水系统不合理，直接排放后墙下，浸泡基础持力层，造成地基土局部软化；3.建筑物基础埋藏浅，且基础底面外边缘距边坡坡顶边缘的水平距离不满足地基稳定性的要求；4.民房基础埋深不在同一水平上，并跨越物理力学性质不同的地层；5.场地大部分地基土属膨胀土，膨胀土地基胀缩等级为Ⅳ级。

建议某煤矿开采边界、巷道工作面不再向北面推进，避免开发区民房之下深部出现采空区以及煤矿开采爆破对民房造成影响。对已开裂民房的软弱地基采取灌浆等措施进行加固处理，避免开裂进一步扩展；对现民房墙后的化粪池、排水管道等排水措施进行改造，重新布置排水系统，铺设混凝土护面，加设截水明沟，以防地表水渗透浸泡地基土，并建议对房后边坡设置挡土墙等措施进行加固，以防边坡滑动引起房屋破坏。

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