地基不均勻沉降建筑的檢測和鑒定

李文嶺

（1.中國建筑科學研究院有限公司，北京 100013；2.建研院檢測中心有限公司，北京 100013）

0 引言

近些年來，隨著建筑工程的快速發展，質量安全問題也層出不窮，其中，因地基不均勻沉降導致結構損傷的建筑越來越多。而這其中，既有建筑地基不均勻沉降引發的安全問題尤為突出。既有建筑的使用人員較多，其損傷也因此影響著較多人員，對受影響建筑的損傷易導致糾紛。為解決糾紛以及為建筑后續處理提供技術依據，一般需要對受影響建筑進行損傷原因分析和鑒定。造成地基出現不均勻沉降的原因很多，包括地基處理方法不當，地基處理施工質量差，地基局部水位異常變化，地質勘查疏漏，受建筑地下開挖、臨近建筑地基開挖、降水、地質災害或濕陷性黃土、局部過大堆載影響等等。地基不均勻沉降導致建筑結構出現局部開裂、局部或整體變形，改變結構和構件的受力狀態，對受影響建筑的結構造成較大損害［1-6］，嚴重的可造成建筑倒塌。例如，2009 年 6 月 27 日，上海市閔行區某 13 層建筑受局部堆載等影響，管樁折斷而整體傾倒，造成人員傷亡。

鑒于對地基不均勻沉降受損建筑的檢測和鑒定涉及巖土、力學、測量、建筑結構等多個專業，相對常規項目檢測鑒定的內容更多、更復雜，探討針對受不均勻沉降影響建筑的檢測和鑒定方法十分必要。本文通過一個因地基不均勻沉降嚴重受損的鋼結構廠房建筑的檢測鑒定工程實例，總結此類建筑檢測鑒定的主要內容和基本方法。

1 工程概況

某鋼結構廠房建筑為單層門式剛架結構，采用獨立柱基礎，建筑面積約 32 000 m2。因該建筑下面含煤層采煤挖掘過程中未采取坑道防護措施等原因，造成地面開裂、沉降，該建筑地基局部突然下沉，部分上部結構和建筑構件斷裂、嚴重變形。使用該廠房的企業因為建筑和設備受損、工廠生產受到影響，與采煤企業產生糾紛。為妥善處理糾紛，需對受損建筑的損傷情況進行鑒定，并為后續處理提供技術依據。采煤工作面井上下和受損建筑位置的對照圖如圖 1 所示，受損建筑室內地面局部開裂情況如圖 2 所示。

圖1 采煤工作面井上下和受損建筑位置對照圖

圖2 受損建筑室內地面局部開裂、錯動情況

2 檢測鑒定內容

對于因地基不均勻沉降受損建筑的檢測鑒定，首要的任務一般是通過檢測、分析確定造成地基和基礎沉降的原因。經專項鑒定，本建筑的地基沉降是建筑下面采煤挖掘過程中未采取足夠防護措施造成，不再檢測。根據實際情況，確定了下列檢測和鑒定內容。

1）對該采煤工作面開采影響范圍內（采空區）的沉降穩定性進行勘探、檢查和評估，分析采空區上面地表移動的狀態，上覆受損巖層基本壓實的時間，地表變形的大小。為準確計算分析，現場進行了數個孔位的鉆探，鉆探深度達到采煤坑道底部。

2）進行建筑基礎沉降、地面和結構變形的監測，包括基礎沉降監測、地面裂縫寬度監測、結構和構件變形監測、設備基礎與吊車梁軌道豎向位移監測，通過對上述沉降、變形的監測，分別檢查地基的沉降穩定性、基礎的不均勻沉降情況，以及上部結構構件的變形發展情況。

3）測量建筑上部結構構件傾斜、變形，設備基礎和吊車梁軌道高差，并對結構構件和建筑部件的損傷進行檢查、測定，以便檢查已有沉降、變形對結構承載、設備生產和吊車運行的安全性與使用功能影響情況。

4）檢查建筑結構實體與設計和施工規范要求的符合性。本項為建筑結構的常規檢測內容，也是建筑可靠性評定的必要依據。

5）通過對各項監測、測量和檢查、檢測數據的整理分析，綜合已有地基、基礎和結構的變形、損傷狀況及后續變化趨勢，鑒定建筑結構和相關設備的安全性和適用性，并對后續的結構處理和安全使用提出建議。

3 檢測結果分析

對各項目的檢測結果進行整理、分析、驗算，目的是確定地基、基礎、上部結構和相關設備的現狀與后續發展趨勢。

3.1 采空區沉降穩定性

采空區上覆巖層的快速斷裂和沉降已經趨于穩定。鉆孔勘查、變形測量和計算分析結果如下。

1）采空區上覆巖層受到煤層開采影響出現不同程度的損傷，采空區還存有空區未完全塌落。

2）經過一年的發展，特別是經歷雨季期間的快速變形以后，工作面開采引起的地表移動接近結束，基本處于殘余變形的相對穩定狀態。

3）建筑地基范圍內地表變形計算結果如表 1 所示。

表1 建筑地基范圍內地表變形計算結果 mm

3.2 地基沉降、地面和結構變形

對地基沉降、地面和結構變形共進行了一個月的觀測。觀測結果如下。

1）現場在廠房地面、柱基或柱根部布置了 100 個沉降觀測點和 5 個水準校核點。各沉降觀測點的觀測結果顯示，大部分測點呈沉降趨勢，少量測點上升，各測點中最大沉降 2.46 mm，最大上升 2.16 mm。部分測點的沉降速率在 0.05～0.07 mm/d，根據 JGJ 8－2016《建筑變形測量規范》規定，建筑基礎沉降并未穩定。

2）根據剛架柱的傾斜變形觀測結果，傾斜值較大的鋼柱相對集中，傾斜的方向性、規律性非常明顯（見圖 3）。最大側向位移為 71 mm。根據最終測量結果，所檢測的 102 處柱傾斜值，共有 70 處達到或超過 GB 50144－2008《工業建筑可靠性鑒定標準》［7］規定的 C 級（不符合國家現行標準規范的安全性要求，影響整體安全），占測量總量的 68.6 %。

圖3 鋼柱的傾斜方向示意圖

3）根據吊車梁端部相對高差檢測結果，所測區段的吊車梁相對高差在 26.6～75.0 mm，其中單跨吊車梁最大高差 28.8 mm，共有 13 跨吊車梁的單跨頂面高差已超過 GB 50278－2010《起重設備安裝工程施工及驗收規范》規定的限值，兩次觀測期間吊車梁單跨高差變化量最大 1.85 mm。

4）對抽取的 20 條有代表性的裂縫（包括 14 條室內地面裂縫和 6 條墻面裂縫）的測點寬度進行了測量。所測地面裂縫共有 11 條寬度增加，最大增加 1.1 mm，2 條寬度減小，均減小 0.2 mm，1 條寬度未發生變化。所測墻面裂縫有 1 條寬度增加（0.2 mm），3 條寬度減小，最大減小 0.8 mm，2 條未發生變化。

3.3 結構損傷和非結構損傷

經現場外觀檢查，該廠房建筑和結構的損傷主要體現在以下方面。

1）結構構件損傷，包括：柱基礎移位，剛架柱間支撐連接破壞，剛架連接破壞，吊車梁連接螺栓松動或連接板移動，混凝土地圈梁和窗下系梁斷裂，砌體墻開裂，屋面水平支撐松動變形，剛架柱或梁別隅撐焊縫拉脫等。

2）其他非結構損傷，包括建筑地面、屋面防水、門窗、裝修、消防等損傷，包括：設備基礎破壞，混凝土地面鼓起、下沉、開裂，地面裝飾破碎，散水開裂、移位，屋面防水和金屬板破壞，天窗變形、脫落，建筑門窗變形，管道和消防設施破壞等。

局部損傷的照片如圖 4、圖 5 所示。

圖4 圍護墻體斷裂錯開 圖5 構件焊縫斷裂拉脫

4 結構可靠性鑒定

結構的可靠性，一般包括結構的安全性和適用性。沉降、變形、損傷等項目的檢測結果表明：①該建筑所在場地雖然已經度過快速沉降變形階段，場地的殘余變形仍然較大，且殘余變形時間較長。②地基的沉降仍不穩定，地基、基礎不僅已有較大不均勻沉降，后續沉降仍將持續較長時間。③部分柱基存在移位，結構整體存在較大變形，結構受力狀態明顯改變，部分結構構件出現嚴重損傷和過大變形，結構已不適于繼續承載。④部分設備基礎、吊車梁受沉降影響失去使用功能。⑤建筑地面、墻體、屋面、門窗、裝飾層和室內設施均遭到損壞，影響正常使用功能。

經鑒定，該鋼結構廠房建筑的安全性嚴重不符合設計和國家規范要求，地基不均勻沉降、結構過大變形和損傷已嚴重影響結構整體承載，吊車和部分生產設備已不能正常使用且存在極大安全隱患，建筑結構的可靠性達到國家規范 GB 50144－2008《工業建筑可靠性鑒定標準》規定的最差等級（四級），應停止使用并立即采取適當措施。

5 結語

對于因場地沉降而嚴重變形、遭受損傷的建筑，其可靠性鑒定較為復雜。本文通過對受嚴重場地變形影響的大型鋼結構廠房建筑的可靠性檢測鑒定，總結如下幾個關鍵因素。

1）場地沉降穩定性的檢測和評估，地基不均勻沉降和結構變形與損傷的監測，是鑒定建筑已有損傷和后續變形影響的基礎。不僅應當監測基礎的不均勻沉降情況，還應當監測場地的變形、上部結構的變形和裂縫等損傷，以及對變形敏感、與建筑使用安全和使用功能密切相關的設備基礎、吊車梁等部位的變形與損傷。

2）基礎、結構及構件變形大小、結構整體和結構構件損傷程度的檢測，是結構安全性鑒定的關鍵。

3）設備基礎、吊車梁及其他生產設備設施，以及建筑圍護、防水、消防等非結構項目的損傷檢查，是鑒定建筑適用性的重要內容。

4）建筑結構實體與設計和施工規范要求的符合性，是建筑可靠性評定的基本內容。

5）對受場地變形影響建筑的鑒定，應綜合考慮場地和建筑已經歷的變形和后續變化趨勢，結構的特點和承載能力狀況，建筑構件和生產生活設施等使用功能的狀況，以及結構施工質量等相關因素。Q