建筑地基不均勻沉降的檢測(cè)和鑒定分析

張朝剛ZHANG Chao-gang

（深圳市房屋安全和工程質(zhì)量檢測(cè)鑒定中心，深圳 518000）

0 引言

不均勻沉降問(wèn)題是引發(fā)建筑損傷的重要因素，成為安全事故、輿論糾紛的誘發(fā)節(jié)點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)對(duì)不均勻沉降問(wèn)題原因的準(zhǔn)確判斷，建筑單位通常需要通過(guò)檢測(cè)鑒定的方式進(jìn)行確認(rèn)，避免因原因分析不到位導(dǎo)致不均勻沉降問(wèn)題無(wú)法得到有效解決。在檢測(cè)鑒定過(guò)程中，工作人員需要應(yīng)用建筑結(jié)構(gòu)、力學(xué)、巖土工程、測(cè)量等多方面的專(zhuān)業(yè)技能和理論進(jìn)行檢測(cè)鑒定與分析，針對(duì)這項(xiàng)復(fù)雜的工作，建筑單位有必要對(duì)檢測(cè)鑒定工作方法進(jìn)行研究，探索不同類(lèi)型建筑沉降問(wèn)題的應(yīng)對(duì)思路。

1 建筑地基不均勻沉降的原因分析

1.1 地基自身問(wèn)題引發(fā)不均勻沉降

地基土顆粒間通常存在不同程度的空隙，在地基土壓實(shí)不到位或外力（如周邊建筑打樁振動(dòng)等影響土層結(jié)構(gòu)壓實(shí)度）導(dǎo)致地基土壓實(shí)度變化等情況出現(xiàn)時(shí)，地基將會(huì)出現(xiàn)不均勻沉降問(wèn)題[1]。不均勻沉降地基通常存在較多不同種類(lèi)、特性的土，導(dǎo)致淺基礎(chǔ)部位的地基產(chǎn)生不均勻沉降問(wèn)題，也可能與鄰近區(qū)域的建筑施工、地下水下降等存在關(guān)聯(lián)。常見(jiàn)的原因主要包括周邊道路因車(chē)輛振動(dòng)導(dǎo)致地基土層振密沉降；相鄰區(qū)域開(kāi)挖引發(fā)地下水流失問(wèn)題，導(dǎo)致地基沉陷；周邊建筑施工區(qū)間，機(jī)械等振動(dòng)情況導(dǎo)致地基沉降；鄰近區(qū)域重物堆積導(dǎo)致局部沉降；建筑周邊樹(shù)木在不同季節(jié)的生長(zhǎng)休眠對(duì)地基土濕度等造成影響，引發(fā)局部沉降問(wèn)題；建筑周邊存在滲漏水問(wèn)題導(dǎo)致局部沉降。

1.2 建筑結(jié)構(gòu)問(wèn)題引發(fā)不均勻沉降

1.2.1 上部結(jié)構(gòu)

部分建筑上部結(jié)構(gòu)存在體型復(fù)雜、平面不規(guī)則的情況，如結(jié)構(gòu)縱橫交叉部位將比其他部位附加更大的結(jié)構(gòu)應(yīng)力，導(dǎo)致下方地基存在不均勻沉降問(wèn)題；建筑整體高低變化起伏也會(huì)導(dǎo)致下方地基承受的載荷各有不同，導(dǎo)致不均勻沉降問(wèn)題出現(xiàn)。在建筑缺乏對(duì)稱(chēng)性、整體性的情況下，不對(duì)稱(chēng)的剛度導(dǎo)致建筑在沉降過(guò)程中墻體裂縫等損壞情況。

1.2.2 偏心荷載

建筑基底容易在偏心載荷的影響下受到額外的附加應(yīng)力，在應(yīng)力作用下出現(xiàn)沉降、傾斜問(wèn)題。偏心距數(shù)值對(duì)基底傾斜度具有較大影響，以0.25 倍偏心側(cè)基底邊長(zhǎng)（矩形基底）或直徑（圓形基底）為基準(zhǔn)，如果偏心距超出該數(shù)值，則載荷低的基礎(chǔ)部位抬起；如果偏心距等于該數(shù)值，則轉(zhuǎn)動(dòng)中心位于基礎(chǔ)邊緣部位；如果偏心距低于該數(shù)值，則轉(zhuǎn)動(dòng)中心位于基礎(chǔ)外側(cè)，與載荷偏心部位相反。針對(duì)偏心載荷引發(fā)的不均勻沉降、地基抬起問(wèn)題，設(shè)計(jì)人員通常需要采取降低偏心距的方式，通常需要將其控制在偏心側(cè)基底邊長(zhǎng)（矩形基底）或直徑（圓形基底）的1/6。

1.3 勘察、施工、設(shè)計(jì)等人為因素導(dǎo)致不均勻沉降

建筑施工前需要通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)勘察為施工設(shè)計(jì)人員提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)參數(shù)，部分人員在勘察過(guò)程中存在不按標(biāo)準(zhǔn)施工、工序錯(cuò)誤等質(zhì)量問(wèn)題，導(dǎo)致勘察數(shù)據(jù)結(jié)果存在較大偏差，導(dǎo)致設(shè)計(jì)人員針對(duì)地基沉降問(wèn)題計(jì)算的設(shè)計(jì)參數(shù)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際不一致，引發(fā)后期不均勻沉降問(wèn)題。設(shè)計(jì)人員針對(duì)某項(xiàng)目進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，如果未能結(jié)合工程實(shí)際而單純借鑒以往設(shè)計(jì)方案，往往容易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理等與現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)地質(zhì)結(jié)構(gòu)不符的方案；部分設(shè)計(jì)人員對(duì)上部載荷、基地面積、偏心載荷等數(shù)據(jù)參數(shù)計(jì)算存在偏差，也容易引發(fā)地基不均勻沉降乃至傾斜倒塌問(wèn)題。建筑地基是隱蔽工程的一種，后期檢測(cè)相對(duì)復(fù)雜，部分施工單位所應(yīng)用的砂漿材料強(qiáng)度不足、拉筋設(shè)置不合理、未按圖紙施工等問(wèn)題未能及時(shí)被發(fā)現(xiàn)，后期容易引發(fā)不均勻沉降問(wèn)題。

2 地基不均勻沉降建筑的檢測(cè)和鑒定

2.1 工程概況

某建筑為單層鋼結(jié)構(gòu)廠(chǎng)房，基礎(chǔ)為獨(dú)立柱形式，整體面積約30000m2。建筑廠(chǎng)房鄰近區(qū)域煤礦工作人員對(duì)建筑下方煤層進(jìn)行挖掘過(guò)程中，未能做好防護(hù)措施，挖掘區(qū)域地面存在沉降開(kāi)裂問(wèn)題，接近沉降區(qū)域的建筑部分地基也出現(xiàn)下沉情況，導(dǎo)致上方建筑構(gòu)件出現(xiàn)斷裂變形問(wèn)題，煤礦與廠(chǎng)房建筑位置區(qū)域詳見(jiàn)圖1。為實(shí)現(xiàn)對(duì)該沉降問(wèn)題具體原因和建筑受損情況的有效分析，解決煤礦與建筑所在工廠(chǎng)之間的糾紛，需對(duì)建筑沉降情況進(jìn)行檢測(cè)鑒定，將鑒定結(jié)果作為問(wèn)題的解決依據(jù)。

圖1 煤礦與受損廠(chǎng)房建筑位置對(duì)照示意圖

2.2 地基不均勻沉降檢測(cè)工作要點(diǎn)

地基不均勻沉降檢測(cè)的第一步在于對(duì)地基沉降的具體原因進(jìn)行判斷分析，現(xiàn)場(chǎng)勘察檢測(cè)結(jié)果表明，煤礦挖掘期間未能在周邊做好防護(hù)措施是引發(fā)建筑沉降問(wèn)題的主要原因，除此之外，需檢測(cè)的工作內(nèi)容如下：

沉降問(wèn)題檢測(cè)人員需要對(duì)煤礦開(kāi)采周邊的地層沉降情況進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)采空區(qū)上方是否存在地面位移滑動(dòng)情況，對(duì)地表變形尺寸等相關(guān)信息進(jìn)行確認(rèn)分析；分析壓實(shí)上覆受損巖層的大致時(shí)間。為確保檢測(cè)分析結(jié)果的可靠性，現(xiàn)場(chǎng)鉆探分析期間需設(shè)置多個(gè)孔位，同時(shí)也需要確保鉆探至采煤區(qū)底部。

檢測(cè)人員需對(duì)結(jié)構(gòu)變形、地面變形、基礎(chǔ)沉降等建筑相關(guān)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析，主要涉及設(shè)備基礎(chǔ)位移、建筑構(gòu)件變形、建筑結(jié)構(gòu)變形、建筑周邊地面開(kāi)裂尺寸、地基沉降尺寸等內(nèi)容，根據(jù)檢測(cè)的數(shù)據(jù)結(jié)果對(duì)不均勻沉降以及沉降穩(wěn)定性等建筑地基參數(shù)進(jìn)行確認(rèn)，同時(shí)掌握建筑上部構(gòu)件后續(xù)的變形發(fā)展情況[2]。

檢測(cè)人員需對(duì)建筑構(gòu)件變形、位移、傾斜程度以及設(shè)備基礎(chǔ)高差等參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，檢測(cè)確認(rèn)各結(jié)構(gòu)部位和構(gòu)件的損失情況，用于后續(xù)對(duì)異常結(jié)構(gòu)、構(gòu)件、設(shè)備的功能運(yùn)行可靠性進(jìn)行鑒定分析。同時(shí)，檢測(cè)項(xiàng)目中需要對(duì)建筑施工設(shè)計(jì)情況進(jìn)行檢測(cè)確認(rèn)，將檢測(cè)結(jié)果作為依據(jù)鑒定建筑可靠性。

待完成各項(xiàng)檢測(cè)工作后，檢測(cè)人員需對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)一整理，對(duì)建筑地基、構(gòu)件、設(shè)備等各部位損傷情況、后續(xù)變化情況以及功能可靠性等進(jìn)行鑒定評(píng)估，為后續(xù)的問(wèn)題處理和使用提供依據(jù)。

2.3 地基不均勻沉降檢測(cè)結(jié)果分析

2.3.1 煤礦開(kāi)采區(qū)域的沉降穩(wěn)定性檢測(cè)結(jié)果

現(xiàn)場(chǎng)勘察確認(rèn)，煤礦開(kāi)采區(qū)域的巖層沉降斷裂問(wèn)題已終止，現(xiàn)場(chǎng)地層狀態(tài)相對(duì)問(wèn)題，進(jìn)行勘察檢測(cè)得到如下結(jié)論：

煤礦開(kāi)采區(qū)域上方的巖層在未經(jīng)防護(hù)的情況下，出現(xiàn)沉降斷裂問(wèn)題，現(xiàn)場(chǎng)各區(qū)域巖層損傷情況各不相同，部分區(qū)域巖層未徹底塌落；由于坍塌斷裂問(wèn)題已發(fā)生一年，在降雨等外界因素影響下，地表經(jīng)過(guò)一系列變形運(yùn)動(dòng)都已趨于穩(wěn)定；對(duì)建筑地基區(qū)域地表變形情況檢測(cè)得到數(shù)據(jù)結(jié)果詳見(jiàn)表1。

表1 建筑地基區(qū)域地表變形數(shù)據(jù) （mm）

2.3.2 建筑地基沉降及結(jié)構(gòu)構(gòu)件與地面變形結(jié)果分析

檢測(cè)人員針對(duì)建筑地基、結(jié)構(gòu)構(gòu)件以及地面進(jìn)行為期30 天的現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)工作，得到如下沉降變形結(jié)果：

檢測(cè)人員按要求在建筑柱基、地面區(qū)域布置水準(zhǔn)校核與沉降觀(guān)測(cè)點(diǎn)位，點(diǎn)位數(shù)量分別為5 個(gè)和100 個(gè)，各點(diǎn)位反饋的數(shù)據(jù)結(jié)果中，僅部分點(diǎn)位區(qū)域存在基礎(chǔ)上升情況，最大幅度為2.15mm；大多數(shù)點(diǎn)位區(qū)域呈現(xiàn)出基礎(chǔ)沉降情況，最大幅度為2.45mm；部分區(qū)域沉降依然以每天0.06mm 左右的速率沉降，基礎(chǔ)尚未達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。

對(duì)鋼架結(jié)構(gòu)狀態(tài)進(jìn)行檢查確認(rèn)，發(fā)現(xiàn)各區(qū)域鋼架的傾斜方向具有一致性，具體分布情況詳見(jiàn)圖2。檢測(cè)結(jié)構(gòu)指出，鋼架位傾斜位移量最高可達(dá)70mm，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的100處鋼架柱中，存在68 處傾斜值超出2008 年版的GB50144標(biāo)準(zhǔn)中的C 級(jí)可靠性標(biāo)準(zhǔn)，即68%的鋼架柱可靠性不滿(mǎn)足國(guó)標(biāo)要求。

圖2 鋼架結(jié)構(gòu)傾斜分布示意圖

對(duì)建筑內(nèi)部吊車(chē)梁兩端高度差進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)所測(cè)量吊車(chē)梁均存在一定數(shù)值的相對(duì)高差，最高可達(dá)75.2mm，最低為26.5mm。其中，單跨吊車(chē)梁最高具有28.7mm 的相對(duì)高差，各高差測(cè)量結(jié)果均為多次測(cè)量均值，每次測(cè)量數(shù)值差在1.8mm 之內(nèi)，共計(jì)13 處吊車(chē)梁兩端高差超出2010年版的GB50278 標(biāo)準(zhǔn)。

對(duì)地面及墻面中的20 條主要裂縫進(jìn)行測(cè)量，其中，地面13 條裂縫中存在10 條寬度變大、1 條寬度不變、2 條寬度降低，寬度增大量最多為1mm；墻面7 條裂縫中存在3條寬度不變、3 條寬度降低、1 條變大，寬度增加量為0.22mm。

2.3.3 建筑結(jié)構(gòu)部件受損結(jié)果分析

檢測(cè)人員對(duì)建筑結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部件檢查發(fā)現(xiàn)，鋼架柱存在基礎(chǔ)位移情況，吊車(chē)梁存在松動(dòng)位移情況，柱與支撐體連接部位存在受損情況，部分鋼結(jié)構(gòu)焊縫存在拉脫情況，墻體存在開(kāi)裂情況，地圈梁與系梁存在開(kāi)裂情況；對(duì)其他部位檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，地面、裝修、防水、消防、門(mén)窗等均受到不同程度的破壞，主要為門(mén)窗變形脫落、消防管道斷裂、地面開(kāi)裂鼓起、裝修裝飾損壞、防水破壞等問(wèn)題，部分問(wèn)題情況如圖3 所示。

圖3 圍護(hù)墻體/構(gòu)件焊縫斷裂

2.4 建筑可靠性鑒定

檢測(cè)結(jié)果表明，建筑場(chǎng)地區(qū)域在一年多的變形沉降之后，依然存在殘余變形問(wèn)題，地基不均勻沉降問(wèn)題持續(xù)發(fā)生，尚未終止；部分建筑結(jié)構(gòu)、柱基等部位存在變形位移情況，承載能力無(wú)法滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求；部分設(shè)備基礎(chǔ)、建筑設(shè)施、吊車(chē)梁等存在受損、傾斜、位移等問(wèn)題，功能無(wú)法有效發(fā)揮。對(duì)該建筑可靠性進(jìn)行鑒定得出結(jié)論，該建筑的結(jié)構(gòu)變形、部件損傷、地基不均勻沉降等問(wèn)題嚴(yán)重影響建筑承載能力，吊車(chē)梁等生產(chǎn)設(shè)備因傾斜過(guò)大等問(wèn)題存在安全隱患，因此需停止使用該建筑并及時(shí)進(jìn)行修復(fù)處理[3]。

3 地基不均勻沉降的治理措施

3.1 鄰近區(qū)域建筑施工引發(fā)的不均勻沉降問(wèn)題治理

針對(duì)此類(lèi)問(wèn)題，問(wèn)題整改單位需要對(duì)建筑結(jié)構(gòu)狀態(tài)進(jìn)行檢查確認(rèn)，查看建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙，確認(rèn)建筑投用時(shí)間、基礎(chǔ)狀態(tài)等，結(jié)合鄰近區(qū)域的建筑載荷分別情況、兩建筑地基間距、地基深度、周邊地層狀況等對(duì)建筑沉降原因進(jìn)行分析確認(rèn)，通過(guò)隔離溝、隔振溝、回灌、截水、地下?lián)鯄Φ确绞浇鉀Q沉降問(wèn)題。

3.2 深基坑開(kāi)挖引發(fā)的不均勻沉降問(wèn)題治理

在開(kāi)展深基坑開(kāi)挖等施工時(shí)，施工單位也需要在控制地下水、做好基坑支護(hù)的同時(shí)，做好周邊管線(xiàn)、設(shè)施、建筑物資料信息的收集以及周邊地質(zhì)情況的勘察工作，避免因施工控制不良對(duì)周邊建筑附加載荷、地基處理效果等造成負(fù)面影響。針對(duì)開(kāi)挖深基坑施工控制不到位引發(fā)的不均勻沉降問(wèn)題，問(wèn)題整改單位需要對(duì)因深基坑出現(xiàn)沉降問(wèn)題的建筑結(jié)構(gòu)狀況、地基區(qū)域地層特性、問(wèn)題嚴(yán)重程度等采取針對(duì)性的解決措施，通常需要通過(guò)托換、糾傾加固等措施，在此基礎(chǔ)上通過(guò)注漿補(bǔ)強(qiáng)、灌注樁等措施對(duì)存在問(wèn)題的軟弱地基進(jìn)行加固處理[4]。

3.3 地下工程引發(fā)的不均勻沉降問(wèn)題治理

當(dāng)建筑周邊開(kāi)展地下工程時(shí)，如果施工單位未做好相關(guān)防護(hù)措施，可能導(dǎo)致建筑地基產(chǎn)生局部沉降情況，針對(duì)此類(lèi)問(wèn)題，治理單位可以通過(guò)地下加裝連續(xù)墻、注漿、灌注樁、鋼板樁等多種方式在加固建筑地基的同時(shí)將地下工程與建筑相互隔離，在加固過(guò)程中需要盡可能提升處理深度，確保能夠超出地下工程所在深度。

3.4 地下水位升降引發(fā)的不均勻沉降問(wèn)題治理

當(dāng)?shù)鼗路降叵滤怀掷m(xù)降低或提升時(shí)，建筑地基往往會(huì)出現(xiàn)不均勻沉降情況。針對(duì)此類(lèi)問(wèn)題，建筑設(shè)計(jì)階段需要將地下水位升降問(wèn)題考慮在內(nèi)，結(jié)合JGJ123-2012 標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)地基進(jìn)行加固處理[5]。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，建筑單位可以適當(dāng)應(yīng)用抗浮樁、附加載荷等方式對(duì)既有建筑的不均勻沉降問(wèn)題進(jìn)行改善處理，在處理的同時(shí)也需要對(duì)地基自身土層狀況進(jìn)行核查確認(rèn)，及時(shí)通過(guò)換土墊層、擠密處理等方式改善軟弱地基等異常情況，規(guī)避不均勻沉降問(wèn)題。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，建筑地基不均勻沉降將會(huì)導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)變形、地面與墻面裂紋、內(nèi)部部件損壞，甚至可能引發(fā)建筑傾斜倒塌等安全事故，不均勻沉降問(wèn)題的出現(xiàn)通常與地基本身壓實(shí)度不足存在關(guān)聯(lián)，也與鄰近區(qū)域施工、地下水位變化等存在關(guān)聯(lián)，還與建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)情況、施工質(zhì)量有關(guān)。針對(duì)不均勻沉降問(wèn)題，相關(guān)單位需要嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)做好各項(xiàng)檢測(cè)評(píng)估工作，對(duì)建筑的功能性、安全性等進(jìn)行鑒定，為后續(xù)問(wèn)題治理等工作提供依據(jù)。