某學(xué)校建筑工程質(zhì)量鑒定分析

丁 玎，周艷坤

（云南省建設(shè)工程質(zhì)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(xué)生宿舍及食堂于2012 年 12 月 6 日始建，在主體結(jié)構(gòu)施工過程中，各建筑物均發(fā)生了較大的累積沉降量和不均勻沉降，且上部結(jié)構(gòu)局部區(qū)域出現(xiàn)了較多裂縫。通過為期 3 年的沉降變形監(jiān)測，最大累計沉降量約為 80 cm，沉降速率約 0.4 mm/d，基礎(chǔ)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(wěn)定原因及上部結(jié)構(gòu)損傷情況，對各棟學(xué)生宿舍及食堂進行了工程質(zhì)量鑒定分析，并給出了處理意見，為工程后續(xù)處理提供依據(jù)。

1 工程地質(zhì)條件

在勘查深度范圍內(nèi)場地地基土層主要為第四系全新統(tǒng)人工填土、耕土、沖、洪、湖積成因的黏土、泥炭質(zhì)土層，各土層主要物理力學(xué)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(jié)構(gòu)形式均為框架結(jié)構(gòu)，并采用了隔震墊技術(shù)。建筑結(jié)構(gòu)安全等級均為二級，結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限為 50 年，建筑抗震設(shè)防類別為乙類，地基基礎(chǔ)設(shè)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(jié)構(gòu)出現(xiàn)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(shù)表

3 鑒定過程

3.1 工程地質(zhì)補充勘察

本次勘察采用野外鉆探結(jié)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(nèi)土工試驗等多種手段，查清目前場地的地質(zhì)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(jù)補充勘察結(jié)果：該場地區(qū)域內(nèi)均分布有較厚的填土層（平均約 10 m）、泥炭質(zhì)土層（平均約 8 m）。

3.2 施工質(zhì)量檢測

根據(jù)施工質(zhì)量檢測結(jié)果，混凝土抗壓強度、鋼筋間距、板厚等項目，均符合設(shè)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(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》［1］相關(guān)要求，現(xiàn)有裂縫寬度超過規(guī)范限值。

3.3 負摩阻力分析

根據(jù)建筑物及地面沉降觀測數(shù)據(jù)分析，初步判定各建筑物沉降是由于樁基負摩阻力，導(dǎo)致單樁承載力不滿足設(shè)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(jù)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(jù) JGJ 94－2008《建筑樁基技術(shù)規(guī)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(yīng)，Z56 號孔樁由于負摩阻力產(chǎn)生的下拉荷載為：

根據(jù)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(jù)《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(jù) JGJ 94－2008《建筑樁基技術(shù)規(guī)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(yīng)，Z14 號孔樁由于負摩阻力產(chǎn)生的下拉荷載為：

根據(jù)《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(jù)《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(jù) J G J 9 4－2 0 0 8《建筑樁基技術(shù)規(guī)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(yīng)，Z14 號孔樁由于負摩阻力產(chǎn)生的下拉荷載為：

根據(jù)《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(jù)《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(jù) JGJ 94－2008《建筑樁基技術(shù)規(guī)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(yīng)，Z36 號孔樁由于負摩阻力產(chǎn)生的下拉荷載為：

根據(jù)《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(jù)上述計算結(jié)果，各鉆孔樁基在考慮負摩阻力產(chǎn)生的下拉荷載后，單樁豎向承載力不滿足設(shè)計要求。

4 建筑物沉降原因分析

該場地位于深厚軟土區(qū)，地勢低凹，原為耕地，后經(jīng)回填整平。根據(jù)地質(zhì)勘察結(jié)果，場地存在較厚泥炭質(zhì)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(fā)生固結(jié)沉降，導(dǎo)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(cè)產(chǎn)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(jié)前，若不采取相應(yīng)加固措施，則建筑物沉降變形將持續(xù)。此外，根據(jù)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(xiàn)不均勻沉降導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)局部構(gòu)件出現(xiàn)損傷，但因抗震支座抵消部分變形，使得上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件未出現(xiàn)顯著影響結(jié)構(gòu)安全的危險點。在建筑物出現(xiàn)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(guī)范》［3］5.5.5 條建筑物穩(wěn)定階段的要求。

5 處理意見

1）建筑物沉降仍未趨于穩(wěn)定，需進行持續(xù)長期監(jiān)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(jù)土體深層水平位移監(jiān)測結(jié)果，填土層較不穩(wěn)定，故在后期使用過程中，需增設(shè)土體深層水平位移監(jiān)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(jié)果顯示，該場地存在有多層泥炭質(zhì)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(shè)地下水位監(jiān)測孔，對場地地下水位進行監(jiān)測。

6 結(jié)語

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