某學校建筑工程質量鑒定分析

丁 玎，周艷坤

（云南省建設工程質量檢測中心有限公司，云南 昆明 650000）

0 引言

云南省大理市某高校 4 棟學生宿舍及食堂于2012 年 12 月 6 日始建，在主體結構施工過程中，各建筑物均發生了較大的累積沉降量和不均勻沉降，且上部結構局部區域出現了較多裂縫。通過為期 3 年的沉降變形監測，最大累計沉降量約為 80 cm，沉降速率約 0.4 mm/d，基礎傾斜最大為 5.57 ‰。地面最大累計沉降量為 110 cm，沉降速率約 0.4 mm/d。

本文針對上述情況，為查明建筑沉降不穩定原因及上部結構損傷情況，對各棟學生宿舍及食堂進行了工程質量鑒定分析，并給出了處理意見，為工程后續處理提供依據。

1 工程地質條件

在勘查深度范圍內場地地基土層主要為第四系全新統人工填土、耕土、沖、洪、湖積成因的黏土、泥炭質土層，各土層主要物理力學指標和承載力特征值如表 1 所示。

2 建筑概況

各棟建筑物結構形式均為框架結構，并采用了隔震墊技術。建筑結構安全等級均為二級，結構設計使用年限為 50 年，建筑抗震設防類別為乙類，地基基礎設計等級為丙級，框架抗震等級為二級。2013 年上述各棟建筑物主體結構出現了不同程度裂縫，最大裂縫寬度約0.75 mm，長度約 500 m。

表1 土層參數表

3 鑒定過程

3.1 工程地質補充勘察

本次勘察采用野外鉆探結合標準貫入試驗、波速測試等原位測試，以及采取水、土試樣進行室內土工試驗等多種手段，查清目前場地的地質情況，對原地勘報告進行補充驗證。選取 45 個勘探孔，其中 15 個探孔孔深 50 m，28 個探孔孔深 40 m，1 個探孔孔深 30 m，1 個探孔孔深 35 m。鉆孔位置選擇原則：①在有條件的情況下，接近原鉆孔位置；②增補食堂的勘察資料。根據補充勘察結果：該場地區域內均分布有較厚的填土層（平均約 10 m）、泥炭質土層（平均約 8 m）。

3.2 施工質量檢測

根據施工質量檢測結果，混凝土抗壓強度、鋼筋間距、板厚等項目，均符合設計要求。部分所檢部位鋼筋保護層厚度及鋼筋間距不滿足 GB 50204－2015《混凝土結構工程施工質量驗收規范》［1］相關要求，現有裂縫寬度超過規范限值。

3.3 負摩阻力分析

根據建筑物及地面沉降觀測數據分析，初步判定各建筑物沉降是由于樁基負摩阻力，導致單樁承載力不滿足設計要求。下面選取 4 個鉆探孔進行負摩阻力分析。

3.3.1 Z56 號孔負摩阻力計算

根據巖土工程勘察報告，Z56 號孔回填土層厚度 7.3 m，樁周軟弱土層下限深度取③黏土層底部，即 28.3 m。根據 JGJ 94－2008《建筑樁基技術規范》［2］第 5.4.4 條，中性點深度取：

中性點以上各土層負摩阻力標準值分別為：

不考慮群樁效應，Z56 號孔樁由于負摩阻力產生的下拉荷載為：

根據單樁承載力計算書，未考慮負摩阻力單樁承載力特征值如表 2 所示。

表2 單樁承載力特征值（Z56 號孔）

因此，扣除負摩阻力后，Z56號孔最終單樁承載力特征值分別為：

3.3.2 Z14 號孔負摩阻力計算

根據《巖土工程勘察報告》，Z14 號孔回填土層厚度為 5.4 m，樁周軟弱土層下限深度取③黏土層底部，即 25.9 m。

根據 JGJ 94－2008《建筑樁基技術規范》第5.4.4 條，中性點深度取：

中性點以上各土層負摩阻力標準值分別為：

不考慮群樁效應，Z14 號孔樁由于負摩阻力產生的下拉荷載為：

根據《單樁承載力計算書》未考慮負摩阻力單樁承載力特征值分別如表 3 所示。

表3 單樁承載力特征值（Z14 號孔）

因此，扣除負摩阻力后，Z14 號孔最終單樁承載力特征值分別為

3.3.3 Z57 號孔負摩阻力計算

根據《巖土工程勘察報告》，Z57 號孔回填土層厚度 5.6 m，樁周軟弱土層下限深度取③黏土層底部，即 24.2 m。

根據 J G J 9 4－2 0 0 8《建筑樁基技術規范》第 5.4.4 條，中性點深度取：

中性點以上各土層負摩阻力標準值分別為：

不考慮群樁效應，Z14 號孔樁由于負摩阻力產生的下拉荷載為：

根據《單樁承載力計算書（J1 棟、J3 棟）》未考慮負摩阻力單樁承載力特征值分別如表 4 所示。

表4 單樁承載力特征值（Z57 號孔）

因此，扣除負摩阻力后，Z57號孔最終單樁承載力特征值分別為：

3.3.4 Z36 號孔負摩阻力計算

根據《巖土工程勘察報告》，Z36 號孔回填土層厚度 6.4 m，樁周軟弱土層下限深度取③黏土層底部，即 22.2 m。

根據 JGJ 94－2008《建筑樁基技術規范》第5.4.4 條，中性點深度取：

中性點以上各土層負摩阻力標準值分別為：

不考慮群樁效應，Z36 號孔樁由于負摩阻力產生的下拉荷載為：

根據《單樁承載力計算書（食堂）》，未考慮負摩阻力單樁承載力特征值分別如表 5 所示。

表5 單樁承載力特征值（Z36 號孔）

因此，扣除負摩阻力后，Z36孔最終單樁承載力特征值分別為

L=36 m 樁基：1 016-786.41=229.59 kN

L=28 m 樁基：808-786.41=21.59 kN

根據上述計算結果，各鉆孔樁基在考慮負摩阻力產生的下拉荷載后，單樁豎向承載力不滿足設計要求。

4 建筑物沉降原因分析

該場地位于深厚軟土區，地勢低凹，原為耕地，后經回填整平。根據地質勘察結果，場地存在較厚泥炭質土層（總厚度約 5～10 m）。由于場地的回填整平，軟弱土層上覆土厚度約 6 m 左右，在上覆土自重及其他附加荷載作用下，軟弱土層發生固結沉降，導致場地整體下沉，且沉降速率大于建筑物沉降速率。因土體沉降速率大于樁基沉降速率，相對于土體而言，樁基向上運動，于是樁側產生了向下的摩阻力，致使樁基沉降速率加快。在場地軟弱土層未固結前，若不采取相應加固措施，則建筑物沉降變形將持續。此外，根據施工記錄顯示，部分樁基樁長未達到持力巖層。

由變形觀測資料分析場地沉降速率超過建筑物的沉降速率，因為建筑物出現不均勻沉降導致上部結構局部構件出現損傷，但因抗震支座抵消部分變形，使得上部結構構件未出現顯著影響結構安全的危險點。在建筑物出現不均勻沉降后，進行了加固，加固后建筑物的不均勻沉降得到有效控制，但由于加固又增加了對土體的荷載，建筑物整體沉降速率在加固過程中反而增加，加固后目前仍未得到有效控制。未滿足 JGJ 8－2007《建筑變形測量規范》［3］5.5.5 條建筑物穩定階段的要求。

5 處理意見

1）建筑物沉降仍未趨于穩定，需進行持續長期監測；以便及時了解場地的沉降情況。

2）因場地位于斜坡地段，且存在較厚填土層，根據土體深層水平位移監測結果，填土層較不穩定，故在后期使用過程中，需增設土體深層水平位移監測孔，以便及時了解場地深層土體的變形情況。

3）巖土工程勘察結果顯示，該場地存在有多層泥炭質土層，該類土層天然含水率較高，天然孔隙比較大，受地下水位影響較明顯，且場地混合地下水位較淺，埋深約 0.0～3.5 m。為了解地下水位的變化情況，需適當布設地下水位監測孔，對場地地下水位進行監測。

6 結語

針對該高校在主體施工階段，出現較大的沉降變形和不均勻沉降，上部主體結構出現了不同程度的裂縫，建筑物周邊地面亦出現較大沉降變形，周邊散水、管線均有與地面脫開的現象，進行了建筑物工程質量鑒定。通過資料分析、現場檢測以及計算模型分析，最終發現各建筑沉降不穩定原因為深厚填土層導致樁側負摩阻力較大，樁基承載力不能滿足原設計要求，并根據上述鑒定原因，給出該工程后續具有針對性處理措施和意見，為該工程后續處理提供參考。