鼓樓臺基安全檢測與評價研究

黃從斌，邰洪生，張今陽，吳 旭

（1.安徽省水利部淮委水利科學研究院，安徽 蚌埠 233000；2.安徽省建筑工程質量監督檢測站，安徽 合肥 231000；（3.鳳陽縣建筑工程質量監督站，安徽 滁州 233100）

1 概 述

鳳陽鼓樓坐落于安徽鳳陽縣，是我國最大的鼓樓，建于明洪武八年，當時是中都城重要附屬建筑，與西邊的鐘樓遙遙相對，兩座建筑相距3km，分列于中都城中軸線的兩側。鼓樓由臺基（城臺）和殿樓（城樓）兩部分組成。臺基正中間有三個門洞。目前鼓樓臺基磚墻的很多地方出現了豎向裂縫、鼓凸變形、墻面浸濕、風化、破損落石等現象，其安全性值得深入研究，一旦發生破壞，將會產生嚴重后果。因此需要對鼓樓臺基進行檢測及安全性作出客觀的評價，為其進行健康修復的決策和修復方案提供科學依據。

2 臺基現狀研究

2.1 臺基結構特征

鼓樓現存臺基南北長72m，東西寬34.3m，高15.8m，城磚砌成。臺基下有東西向3個券門，中門寬度5.0m、高度5.6m，側門寬度4.0m、高度5.0m，門洞拱券為5券5伏的形式；門洞間墻體厚度2.5m。門洞外側鑲有10cm白玉石門邊，臺基頂面相對廣場地面高度13.6m。如圖1所示。臺基的主體結構以填土結構為核心，外包特制青磚砌體（青磚尺寸：43.5cm×11.5cm×12.0cm）的形式；臺基磚墻以青磚為基礎，基礎埋深為1.0m，墻趾為0.1m×0.1m。

2.2 臺基磚墻外觀質量

②臺基磚墻東側墻體表面有6條主要豎向裂縫，裂縫距南側分縫距離分別為3.8m、7.3m、8.8m、16.8m、52.2m，豎向裂縫長度較大，西側面和東側面各有3條裂縫長度超過臺基磚墻高度的1/3，裂縫寬度為5mm～10mm，臺基磚墻墻身存在局部浸濕現象，砌磚表層有風化破損現象，如圖4所示。

圖1 鼓樓臺基現狀圖

圖2 臺基磚墻計算簡圖

2.3 臺基填土的主要特征

根據檢測與分析的需要，對臺基內部填土地質情況進行勘察。根據勘察結果，地基土層由表層向下依次包括雜填土、素填土、粉質粘土，各土層主要特征如表1所示。

勘察結果表明：場地土類型屬中軟場地土，據區域地質資料：覆蓋層厚度為20m＜d＜50m，由《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010）表4.1.6查得，建筑場地類別為Ⅱ類；場地無活動斷裂通過，雜填土和素填土7m以下土層均勻性均較差且有空洞分布，場地適宜性差為不均勻地基。

2.4 雷達檢測臺基磚墻厚度

用雷達檢測墻體厚度，雷達測線在東西兩側墻體表面按水平、豎直兩個方向分別布置，并在門洞間墻體中進行波速率定。水平向測線布置于門洞與北端分縫之間。豎向測線布置于廣場地面至墻垛底部。

磚、土作為不同的介質具有不同的介電常數，當電磁波從磚體進入土體時，因為介電常數的差異，電磁波會在分界點產生反射。當雷達天線沿墻體表面移動時，一系列的分界點波形變化就形成分界線，就是磚土的分界面。

圖3 基磚墻西側立面外觀質量（單位：m）

圖4 基磚墻東側立面外觀質量（單位：m）

土層參數檢測結果匯總表 表1

臺基磚墻厚度匯總表 表2

本次雷達檢測使用的是美國生產的GSSISIR-10B型探地雷達，配備天線中心頻率為100MHz，采用連續測量方式。根據現場環境及探測目標體的情況，探測參數設置如下：窗口：100ns；增益：5點增益，手動調節；低通濾波：280MHz；高通濾波：35 MHz；波速取值：0.09m/ns。

墻體厚度檢測結果見表2。

3 臺基磚墻安全性分析

根據實測幾何尺寸和土層性質及《建筑邊坡工程技術規范》（GB 50330-2002），在不考慮臺基磚墻豎向裂縫和內部填土不均勻的情況下，采用理正軟件計算分析臺基磚墻的承載力和穩定性。上部殿樓自重等效為41.25kN/m，臺基磚墻計算簡圖如圖2所示，本次計算時采用兩種計算工況進行計算，計算結果見表3。

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計算工況一：擋墻結構自重+墻頂與第二破裂面間有效荷載+墻背側巖土側壓力+墻背側地表荷載引起巖土側壓力。

計算工況二：擋墻結構自重+墻頂與第二破裂面間有效荷載+墻背側巖土側壓力+墻背側地表荷載引起巖土側壓力+地震作用力。

計算結果表明：臺基磚墻的抗傾覆穩定性、抗滑移穩定性、臺基磚墻地基基礎的承載力滿足要求，但是整體穩定性系數、地基承載力的可靠性保證情況較小。

4 臺基磚墻裂縫處理界限研究

4.1 民用建筑可靠性鑒定標準有關規定

國家標準《民用建筑可靠性鑒定標準》（GB50292-1999）中，關于不適于繼續承載的裂縫的有關規定如下。

①對于受力裂縫：a.空曠承重外墻的變截面處，出現水平裂縫或斜向裂縫；b.其他明顯的受壓、受彎或受剪裂縫。

②對于非受力裂縫：a.縱橫墻連接處出現通長的豎向裂縫；b.其他明顯的受壓、受彎或受剪裂縫；c.其他顯著影響結構整體性的裂縫。

4.2 歷史遺留建筑物結構安全性檢測與鑒定指南有關規定

清華大學《歷史遺留建筑物結構安全性檢測與鑒定指南》中，古建筑中，關于C級不能繼續使用的磚砌體的有關規定如下：

①墻體有寬度大于2mm、長度超過墻高1/2的1條豎向裂縫，或長度超過墻高1/3的3條及以上豎向裂縫。

②墻表面風化、剝落、砂漿粉化，有效截面削弱達1/4及以上。

臺基磚墻各工況下安全性分析計算結果 表3

綜上所述，在鼓樓臺基磚墻上出現的豎向裂縫中，有明顯的彎曲受拉裂縫，為受力裂縫，西側面和東側面各有3條裂縫長度超過臺基磚墻高度的1/3，裂縫寬度為5mm～10mm，寬度較大，不適用于繼續承載，為C級裂縫，影響結構的整體性和承載力。

5 結論與建議

①臺基內部填土不均勻和出現空洞在雨水浸入后容易引起局部土體抗剪強度降低，導致局部土體滑移，對臺基磚墻形成側壓力形成鼓凸變形；應做好臺基頂部雨水疏通，避免雨水滲入到內部填土中去。

②在不考慮臺基磚墻豎向裂縫和內部填土不均勻的情況下，臺基磚墻的抗傾覆穩定性、抗滑移穩定性、整體穩定性、臺基磚墻地基基礎的承載力滿足要求,但是整體穩定性系數、地基承載力的可靠性保證情況較小。

③臺基磚墻中出現的豎向裂縫的長度及寬度超過規范和標準的要求，會影響結構的承載力、安全性和耐久性，容易產生安全隱患，建議對臺基磚墻已經產生的破壞進行修復和加固處理，增加磚墻墻身的整體性和強度。

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