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(xué)研究院，安徽 蚌埠 233000；2.安徽省建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢測站，安徽 合肥 231000；（3.鳳陽縣建筑工程質(zhì)量監(jiān)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(dāng)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(cè)。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(xiàn)了豎向裂縫、鼓凸變形、墻面浸濕、風(fēng)化、破損落石等現(xiàn)象，其安全性值得深入研究，一旦發(fā)生破壞，將會產(chǎn)生嚴(yán)重后果。因此需要對鼓樓臺基進(jìn)行檢測及安全性作出客觀的評價，為其進(jìn)行健康修復(fù)的決策和修復(fù)方案提供科學(xué)依據(jù)。

2 臺基現(xiàn)狀研究

2.1 臺基結(jié)構(gòu)特征

鼓樓現(xiàn)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(cè)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(cè)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(jié)構(gòu)以填土結(jié)構(gòu)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(chǔ)，基礎(chǔ)埋深為1.0m，墻趾為0.1m×0.1m。

2.2 臺基磚墻外觀質(zhì)量

②臺基磚墻東側(cè)墻體表面有6條主要豎向裂縫，裂縫距南側(cè)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(cè)面和東側(cè)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(xiàn)象，砌磚表層有風(fēng)化破損現(xiàn)象，如圖4所示。

圖1 鼓樓臺基現(xiàn)狀圖

圖2 臺基磚墻計(jì)算簡圖

2.3 臺基填土的主要特征

根據(jù)檢測與分析的需要，對臺基內(nèi)部填土地質(zhì)情況進(jìn)行勘察。根據(jù)勘察結(jié)果，地基土層由表層向下依次包括雜填土、素填土、粉質(zhì)粘土，各土層主要特征如表1所示。

勘察結(jié)果表明：場地土類型屬中軟場地土，據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料：覆蓋層厚度為20m＜d＜50m，由《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2010）表4.1.6查得，建筑場地類別為Ⅱ類；場地?zé)o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(dá)檢測臺基磚墻厚度

用雷達(dá)檢測墻體厚度，雷達(dá)測線在東西兩側(cè)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(jìn)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(zhì)具有不同的介電常數(shù)，當(dāng)電磁波從磚體進(jìn)入土體時，因?yàn)榻殡姵?shù)的差異，電磁波會在分界點(diǎn)產(chǎn)生反射。當(dāng)雷達(dá)天線沿墻體表面移動時，一系列的分界點(diǎn)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(cè)立面外觀質(zhì)量（單位：m）

圖4 基磚墻東側(cè)立面外觀質(zhì)量（單位：m）

土層參數(shù)檢測結(jié)果匯總表 表1

臺基磚墻厚度匯總表 表2

本次雷達(dá)檢測使用的是美國生產(chǎn)的GSSISIR-10B型探地雷達(dá)，配備天線中心頻率為100MHz，采用連續(xù)測量方式。根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境及探測目標(biāo)體的情況，探測參數(shù)設(shè)置如下：窗口：100ns；增益：5點(diǎn)增益，手動調(diào)節(jié)；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(jié)果見表2。

3 臺基磚墻安全性分析

根據(jù)實(shí)測幾何尺寸和土層性質(zhì)及《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB 50330-2002），在不考慮臺基磚墻豎向裂縫和內(nèi)部填土不均勻的情況下，采用理正軟件計(jì)算分析臺基磚墻的承載力和穩(wěn)定性。上部殿樓自重等效為41.25kN/m，臺基磚墻計(jì)算簡圖如圖2所示，本次計(jì)算時采用兩種計(jì)算工況進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見表3。

為認(rèn)真貫徹落實(shí)習(xí)近平總書記重要講話精神，大力支持和促進(jìn)民營企業(yè)發(fā)展壯大，司法部研究出臺了《關(guān)于充分發(fā)揮職能作用 為民營企業(yè)發(fā)展?fàn)I造良好法治環(huán)境的意見》（以下簡稱《意見》），為民營企業(yè)發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)法治保障。

計(jì)算工況一：擋墻結(jié)構(gòu)自重+墻頂與第二破裂面間有效荷載+墻背側(cè)巖土側(cè)壓力+墻背側(cè)地表荷載引起巖土側(cè)壓力。

計(jì)算工況二：擋墻結(jié)構(gòu)自重+墻頂與第二破裂面間有效荷載+墻背側(cè)巖土側(cè)壓力+墻背側(cè)地表荷載引起巖土側(cè)壓力+地震作用力。

計(jì)算結(jié)果表明：臺基磚墻的抗傾覆穩(wěn)定性、抗滑移穩(wěn)定性、臺基磚墻地基基礎(chǔ)的承載力滿足要求，但是整體穩(wěn)定性系數(shù)、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(biāo)準(zhǔn)有關(guān)規(guī)定

國家標(biāo)準(zhǔn)《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB50292-1999）中，關(guān)于不適于繼續(xù)承載的裂縫的有關(guān)規(guī)定如下。

①對于受力裂縫：a.空曠承重外墻的變截面處，出現(xiàn)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(xiàn)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(jié)構(gòu)整體性的裂縫。

4.2 歷史遺留建筑物結(jié)構(gòu)安全性檢測與鑒定指南有關(guān)規(guī)定

清華大學(xué)《歷史遺留建筑物結(jié)構(gòu)安全性檢測與鑒定指南》中，古建筑中，關(guān)于C級不能繼續(xù)使用的磚砌體的有關(guān)規(guī)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(fēng)化、剝落、砂漿粉化，有效截面削弱達(dá)1/4及以上。

臺基磚墻各工況下安全性分析計(jì)算結(jié)果 表3

綜上所述，在鼓樓臺基磚墻上出現(xiàn)的豎向裂縫中，有明顯的彎曲受拉裂縫，為受力裂縫，西側(cè)面和東側(cè)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(xù)承載，為C級裂縫，影響結(jié)構(gòu)的整體性和承載力。

5 結(jié)論與建議

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

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

③臺基磚墻中出現(xiàn)的豎向裂縫的長度及寬度超過規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的要求，會影響結(jié)構(gòu)的承載力、安全性和耐久性，容易產(chǎn)生安全隱患，建議對臺基磚墻已經(jīng)產(chǎn)生的破壞進(jìn)行修復(fù)和加固處理，增加磚墻墻身的整體性和強(qiáng)度。

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