地基不均匀沉降建筑的检测和鉴定

李文岭

（1.中国建筑科学研究院有限公司，北京 100013；2.建研院检测中心有限公司，北京 100013）

0 引言

近些年来，随着建筑工程的快速发展，质量安全问题也层出不穷，其中，因地基不均匀沉降导致结构损伤的建筑越来越多。而这其中，既有建筑地基不均匀沉降引发的安全问题尤为突出。既有建筑的使用人员较多，其损伤也因此影响着较多人员，对受影响建筑的损伤易导致纠纷。为解决纠纷以及为建筑后续处理提供技术依据，一般需要对受影响建筑进行损伤原因分析和鉴定。造成地基出现不均匀沉降的原因很多，包括地基处理方法不当，地基处理施工质量差，地基局部水位异常变化，地质勘查疏漏，受建筑地下开挖、临近建筑地基开挖、降水、地质灾害或湿陷性黄土、局部过大堆载影响等等。地基不均匀沉降导致建筑结构出现局部开裂、局部或整体变形，改变结构和构件的受力状态，对受影响建筑的结构造成较大损害［1-6］，严重的可造成建筑倒塌。例如，2009 年 6 月 27 日，上海市闵行区某 13 层建筑受局部堆载等影响，管桩折断而整体倾倒，造成人员伤亡。

鉴于对地基不均匀沉降受损建筑的检测和鉴定涉及岩土、力学、测量、建筑结构等多个专业，相对常规项目检测鉴定的内容更多、更复杂，探讨针对受不均匀沉降影响建筑的检测和鉴定方法十分必要。本文通过一个因地基不均匀沉降严重受损的钢结构厂房建筑的检测鉴定工程实例，总结此类建筑检测鉴定的主要内容和基本方法。

1 工程概况

某钢结构厂房建筑为单层门式刚架结构，采用独立柱基础，建筑面积约 32 000 m2。因该建筑下面含煤层采煤挖掘过程中未采取坑道防护措施等原因，造成地面开裂、沉降，该建筑地基局部突然下沉，部分上部结构和建筑构件断裂、严重变形。使用该厂房的企业因为建筑和设备受损、工厂生产受到影响，与采煤企业产生纠纷。为妥善处理纠纷，需对受损建筑的损伤情况进行鉴定，并为后续处理提供技术依据。采煤工作面井上下和受损建筑位置的对照图如图 1 所示，受损建筑室内地面局部开裂情况如图 2 所示。

图1 采煤工作面井上下和受损建筑位置对照图

图2 受损建筑室内地面局部开裂、错动情况

2 检测鉴定内容

对于因地基不均匀沉降受损建筑的检测鉴定，首要的任务一般是通过检测、分析确定造成地基和基础沉降的原因。经专项鉴定，本建筑的地基沉降是建筑下面采煤挖掘过程中未采取足够防护措施造成，不再检测。根据实际情况，确定了下列检测和鉴定内容。

1）对该采煤工作面开采影响范围内（采空区）的沉降稳定性进行勘探、检查和评估，分析采空区上面地表移动的状态，上覆受损岩层基本压实的时间，地表变形的大小。为准确计算分析，现场进行了数个孔位的钻探，钻探深度达到采煤坑道底部。

2）进行建筑基础沉降、地面和结构变形的监测，包括基础沉降监测、地面裂缝宽度监测、结构和构件变形监测、设备基础与吊车梁轨道竖向位移监测，通过对上述沉降、变形的监测，分别检查地基的沉降稳定性、基础的不均匀沉降情况，以及上部结构构件的变形发展情况。

3）测量建筑上部结构构件倾斜、变形，设备基础和吊车梁轨道高差，并对结构构件和建筑部件的损伤进行检查、测定，以便检查已有沉降、变形对结构承载、设备生产和吊车运行的安全性与使用功能影响情况。

4）检查建筑结构实体与设计和施工规范要求的符合性。本项为建筑结构的常规检测内容，也是建筑可靠性评定的必要依据。

5）通过对各项监测、测量和检查、检测数据的整理分析，综合已有地基、基础和结构的变形、损伤状况及后续变化趋势，鉴定建筑结构和相关设备的安全性和适用性，并对后续的结构处理和安全使用提出建议。

3 检测结果分析

对各项目的检测结果进行整理、分析、验算，目的是确定地基、基础、上部结构和相关设备的现状与后续发展趋势。

3.1 采空区沉降稳定性

采空区上覆岩层的快速断裂和沉降已经趋于稳定。钻孔勘查、变形测量和计算分析结果如下。

1）采空区上覆岩层受到煤层开采影响出现不同程度的损伤，采空区还存有空区未完全塌落。

2）经过一年的发展，特别是经历雨季期间的快速变形以后，工作面开采引起的地表移动接近结束，基本处于残余变形的相对稳定状态。

3）建筑地基范围内地表变形计算结果如表 1 所示。

表1 建筑地基范围内地表变形计算结果 mm

3.2 地基沉降、地面和结构变形

对地基沉降、地面和结构变形共进行了一个月的观测。观测结果如下。

1）现场在厂房地面、柱基或柱根部布置了 100 个沉降观测点和 5 个水准校核点。各沉降观测点的观测结果显示，大部分测点呈沉降趋势，少量测点上升，各测点中最大沉降 2.46 mm，最大上升 2.16 mm。部分测点的沉降速率在 0.05～0.07 mm/d，根据 JGJ 8－2016《建筑变形测量规范》规定，建筑基础沉降并未稳定。

2）根据刚架柱的倾斜变形观测结果，倾斜值较大的钢柱相对集中，倾斜的方向性、规律性非常明显（见图 3）。最大侧向位移为 71 mm。根据最终测量结果，所检测的 102 处柱倾斜值，共有 70 处达到或超过 GB 50144－2008《工业建筑可靠性鉴定标准》［7］规定的 C 级（不符合国家现行标准规范的安全性要求，影响整体安全），占测量总量的 68.6 %。

图3 钢柱的倾斜方向示意图

3）根据吊车梁端部相对高差检测结果，所测区段的吊车梁相对高差在 26.6～75.0 mm，其中单跨吊车梁最大高差 28.8 mm，共有 13 跨吊车梁的单跨顶面高差已超过 GB 50278－2010《起重设备安装工程施工及验收规范》规定的限值，两次观测期间吊车梁单跨高差变化量最大 1.85 mm。

4）对抽取的 20 条有代表性的裂缝（包括 14 条室内地面裂缝和 6 条墙面裂缝）的测点宽度进行了测量。所测地面裂缝共有 11 条宽度增加，最大增加 1.1 mm，2 条宽度减小，均减小 0.2 mm，1 条宽度未发生变化。所测墙面裂缝有 1 条宽度增加（0.2 mm），3 条宽度减小，最大减小 0.8 mm，2 条未发生变化。

3.3 结构损伤和非结构损伤

经现场外观检查，该厂房建筑和结构的损伤主要体现在以下方面。

1）结构构件损伤，包括：柱基础移位，刚架柱间支撑连接破坏，刚架连接破坏，吊车梁连接螺栓松动或连接板移动，混凝土地圈梁和窗下系梁断裂，砌体墙开裂，屋面水平支撑松动变形，刚架柱或梁别隅撑焊缝拉脱等。

2）其他非结构损伤，包括建筑地面、屋面防水、门窗、装修、消防等损伤，包括：设备基础破坏，混凝土地面鼓起、下沉、开裂，地面装饰破碎，散水开裂、移位，屋面防水和金属板破坏，天窗变形、脱落，建筑门窗变形，管道和消防设施破坏等。

局部损伤的照片如图 4、图 5 所示。

图4 围护墙体断裂错开 图5 构件焊缝断裂拉脱

4 结构可靠性鉴定

结构的可靠性，一般包括结构的安全性和适用性。沉降、变形、损伤等项目的检测结果表明：①该建筑所在场地虽然已经度过快速沉降变形阶段，场地的残余变形仍然较大，且残余变形时间较长。②地基的沉降仍不稳定，地基、基础不仅已有较大不均匀沉降，后续沉降仍将持续较长时间。③部分柱基存在移位，结构整体存在较大变形，结构受力状态明显改变，部分结构构件出现严重损伤和过大变形，结构已不适于继续承载。④部分设备基础、吊车梁受沉降影响失去使用功能。⑤建筑地面、墙体、屋面、门窗、装饰层和室内设施均遭到损坏，影响正常使用功能。

经鉴定，该钢结构厂房建筑的安全性严重不符合设计和国家规范要求，地基不均匀沉降、结构过大变形和损伤已严重影响结构整体承载，吊车和部分生产设备已不能正常使用且存在极大安全隐患，建筑结构的可靠性达到国家规范 GB 50144－2008《工业建筑可靠性鉴定标准》规定的最差等级（四级），应停止使用并立即采取适当措施。

5 结语

对于因场地沉降而严重变形、遭受损伤的建筑，其可靠性鉴定较为复杂。本文通过对受严重场地变形影响的大型钢结构厂房建筑的可靠性检测鉴定，总结如下几个关键因素。

1）场地沉降稳定性的检测和评估，地基不均匀沉降和结构变形与损伤的监测，是鉴定建筑已有损伤和后续变形影响的基础。不仅应当监测基础的不均匀沉降情况，还应当监测场地的变形、上部结构的变形和裂缝等损伤，以及对变形敏感、与建筑使用安全和使用功能密切相关的设备基础、吊车梁等部位的变形与损伤。

2）基础、结构及构件变形大小、结构整体和结构构件损伤程度的检测，是结构安全性鉴定的关键。

3）设备基础、吊车梁及其他生产设备设施，以及建筑围护、防水、消防等非结构项目的损伤检查，是鉴定建筑适用性的重要内容。

4）建筑结构实体与设计和施工规范要求的符合性，是建筑可靠性评定的基本内容。

5）对受场地变形影响建筑的鉴定，应综合考虑场地和建筑已经历的变形和后续变化趋势，结构的特点和承载能力状况，建筑构件和生产生活设施等使用功能的状况，以及结构施工质量等相关因素。Q