張朝剛ZHANG Chao-gang

（深圳市房屋安全和工程質(zhì)量檢測鑒定中心，深圳 518000）

0 引言

不均勻沉降問題是引發(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。為實現(xiàn)對不均勻沉降問題原因的準確判斷，建筑單位通常需要通過檢測鑒定的方式進行確認，避免因原因分析不到位導致不均勻沉降問題無法得到有效解決。在檢測鑒定過程中，工作人員需要應用建筑結(jié)構(gòu)、力學、巖土工程、測量等多方面的專業(yè)技能和理論進行檢測鑒定與分析，針對這項復雜的工作，建筑單位有必要對檢測鑒定工作方法進行研究，探索不同類型建筑沉降問題的應對思路。

1 建筑地基不均勻沉降的原因分析

1.1 地基自身問題引發(fā)不均勻沉降

地基土顆粒間通常存在不同程度的空隙，在地基土壓實不到位或外力（如周邊建筑打樁振動等影響土層結(jié)構(gòu)壓實度）導致地基土壓實度變化等情況出現(xiàn)時，地基將會出現(xiàn)不均勻沉降問題[1]。不均勻沉降地基通常存在較多不同種類、特性的土，導致淺基礎(chǔ)部位的地基產(chǎn)生不均勻沉降問題，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)。常見的原因主要包括周邊道路因車輛振動導致地基土層振密沉降；相鄰區(qū)域開挖引發(fā)地下水流失問題，導致地基沉陷；周邊建筑施工區(qū)間，機械等振動情況導致地基沉降；鄰近區(qū)域重物堆積導致局部沉降；建筑周邊樹木在不同季節(jié)的生長休眠對地基土濕度等造成影響，引發(fā)局部沉降問題；建筑周邊存在滲漏水問題導致局部沉降。

1.2 建筑結(jié)構(gòu)問題引發(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)應力，導致下方地基存在不均勻沉降問題；建筑整體高低變化起伏也會導致下方地基承受的載荷各有不同，導致不均勻沉降問題出現(xiàn)。在建筑缺乏對稱性、整體性的情況下，不對稱的剛度導致建筑在沉降過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力，在應力作用下出現(xiàn)沉降、傾斜問題。偏心距數(shù)值對基底傾斜度具有較大影響，以0.25 倍偏心側(cè)基底邊長（矩形基底）或直徑（圓形基底）為基準，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)動中心位于基礎(chǔ)外側(cè)，與載荷偏心部位相反。針對偏心載荷引發(fā)的不均勻沉降、地基抬起問題，設計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（矩形基底）或直徑（圓形基底）的1/6。

1.3 勘察、施工、設計等人為因素導致不均勻沉降

建筑施工前需要通過現(xiàn)場地質(zhì)勘察為施工設計人員提供準確的數(shù)據(jù)參數(shù)，部分人員在勘察過程中存在不按標準施工、工序錯誤等質(zhì)量問題，導致勘察數(shù)據(jù)結(jié)果存在較大偏差，導致設計人員針對地基沉降問題計算的設計參數(shù)與現(xiàn)場實際不一致，引發(fā)后期不均勻沉降問題。設計人員針對某項目進行基礎(chǔ)設計時，如果未能結(jié)合工程實際而單純借鑒以往設計方案，往往容易導致結(jié)構(gòu)設計不合理等與現(xiàn)場基礎(chǔ)地質(zhì)結(jié)構(gòu)不符的方案；部分設計人員對上部載荷、基地面積、偏心載荷等數(shù)據(jù)參數(shù)計算存在偏差，也容易引發(fā)地基不均勻沉降乃至傾斜倒塌問題。建筑地基是隱蔽工程的一種，后期檢測相對復雜，部分施工單位所應用的砂漿材料強度不足、拉筋設置不合理、未按圖紙施工等問題未能及時被發(fā)現(xiàn)，后期容易引發(fā)不均勻沉降問題。

2 地基不均勻沉降建筑的檢測和鑒定

2.1 工程概況

某建筑為單層鋼結(jié)構(gòu)廠房，基礎(chǔ)為獨立柱形式，整體面積約30000m2。建筑廠房鄰近區(qū)域煤礦工作人員對建筑下方煤層進行挖掘過程中，未能做好防護措施，挖掘區(qū)域地面存在沉降開裂問題，接近沉降區(qū)域的建筑部分地基也出現(xiàn)下沉情況，導致上方建筑構(gòu)件出現(xiàn)斷裂變形問題，煤礦與廠房建筑位置區(qū)域詳見圖1。為實現(xiàn)對該沉降問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之間的糾紛，需對建筑沉降情況進行檢測鑒定，將鑒定結(jié)果作為問題的解決依據(jù)。

圖1 煤礦與受損廠房建筑位置對照示意圖

2.2 地基不均勻沉降檢測工作要點

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

沉降問題檢測人員需要對煤礦開采周邊的地層沉降情況進行檢測，檢測采空區(qū)上方是否存在地面位移滑動情況，對地表變形尺寸等相關(guān)信息進行確認分析；分析壓實上覆受損巖層的大致時間。為確保檢測分析結(jié)果的可靠性，現(xiàn)場鉆探分析期間需設置多個孔位，同時也需要確保鉆探至采煤區(qū)底部。

檢測人員需對結(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)信息進行監(jiān)測分析，主要涉及設備基礎(chǔ)位移、建筑構(gòu)件變形、建筑結(jié)構(gòu)變形、建筑周邊地面開裂尺寸、地基沉降尺寸等內(nèi)容，根據(jù)檢測的數(shù)據(jù)結(jié)果對不均勻沉降以及沉降穩(wěn)定性等建筑地基參數(shù)進行確認，同時掌握建筑上部構(gòu)件后續(xù)的變形發(fā)展情況[2]。

檢測人員需對建筑構(gòu)件變形、位移、傾斜程度以及設備基礎(chǔ)高差等參數(shù)進行測量，檢測確認各結(jié)構(gòu)部位和構(gòu)件的損失情況，用于后續(xù)對異常結(jié)構(gòu)、構(gòu)件、設備的功能運行可靠性進行鑒定分析。同時，檢測項目中需要對建筑施工設計情況進行檢測確認，將檢測結(jié)果作為依據(jù)鑒定建筑可靠性。

待完成各項檢測工作后，檢測人員需對數(shù)據(jù)結(jié)果進行統(tǒng)一整理，對建筑地基、構(gòu)件、設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行鑒定評估，為后續(xù)的問題處理和使用提供依據(jù)。

2.3 地基不均勻沉降檢測結(jié)果分析

2.3.1 煤礦開采區(qū)域的沉降穩(wěn)定性檢測結(jié)果

現(xiàn)場勘察確認，煤礦開采區(qū)域的巖層沉降斷裂問題已終止，現(xiàn)場地層狀態(tài)相對問題，進行勘察檢測得到如下結(jié)論：

煤礦開采區(qū)域上方的巖層在未經(jīng)防護的情況下，出現(xiàn)沉降斷裂問題，現(xiàn)場各區(qū)域巖層損傷情況各不相同，部分區(qū)域巖層未徹底塌落；由于坍塌斷裂問題已發(fā)生一年，在降雨等外界因素影響下，地表經(jīng)過一系列變形運動都已趨于穩(wěn)定；對建筑地基區(qū)域地表變形情況檢測得到數(shù)據(jù)結(jié)果詳見表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

檢測人員針對建筑地基、結(jié)構(gòu)構(gòu)件以及地面進行為期30 天的現(xiàn)場勘測工作，得到如下沉降變形結(jié)果：

檢測人員按要求在建筑柱基、地面區(qū)域布置水準校核與沉降觀測點位，點位數(shù)量分別為5 個和100 個，各點位反饋的數(shù)據(jù)結(jié)果中，僅部分點位區(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)尚未達到穩(wěn)定狀態(tài)。

對鋼架結(jié)構(gòu)狀態(tài)進行檢查確認，發(fā)現(xiàn)各區(qū)域鋼架的傾斜方向具有一致性，具體分布情況詳見圖2。檢測結(jié)構(gòu)指出，鋼架位傾斜位移量最高可達70mm，現(xiàn)場檢測的100處鋼架柱中，存在68 處傾斜值超出2008 年版的GB50144標準中的C 級可靠性標準，即68%的鋼架柱可靠性不滿足國標要求。

圖2 鋼架結(jié)構(gòu)傾斜分布示意圖

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

對地面及墻面中的20 條主要裂縫進行測量，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

檢測人員對建筑結(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，吊車梁存在松動位移情況，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，墻體存在開裂情況，地圈梁與系梁存在開裂情況；對其他部位檢測發(fā)現(xiàn)，地面、裝修、防水、消防、門窗等均受到不同程度的破壞，主要為門窗變形脫落、消防管道斷裂、地面開裂鼓起、裝修裝飾損壞、防水破壞等問題，部分問題情況如圖3 所示。

圖3 圍護墻體/構(gòu)件焊縫斷裂

2.4 建筑可靠性鑒定

檢測結(jié)果表明，建筑場地區(qū)域在一年多的變形沉降之后，依然存在殘余變形問題，地基不均勻沉降問題持續(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，承載能力無法滿足標準要求；部分設備基礎(chǔ)、建筑設施、吊車梁等存在受損、傾斜、位移等問題，功能無法有效發(fā)揮。對該建筑可靠性進行鑒定得出結(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題嚴重影響建筑承載能力，吊車梁等生產(chǎn)設備因傾斜過大等問題存在安全隱患，因此需停止使用該建筑并及時進行修復處理[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)的不均勻沉降問題治理

針對此類問題，問題整改單位需要對建筑結(jié)構(gòu)狀態(tài)進行檢查確認，查看建筑結(jié)構(gòu)設計圖紙，確認建筑投用時間、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、周邊地層狀況等對建筑沉降原因進行分析確認，通過隔離溝、隔振溝、回灌、截水、地下?lián)鯄Φ确绞浇鉀Q沉降問題。

3.2 深基坑開挖引發(fā)的不均勻沉降問題治理

在開展深基坑開挖等施工時，施工單位也需要在控制地下水、做好基坑支護的同時，做好周邊管線、設施、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周邊建筑附加載荷、地基處理效果等造成負面影響。針對開挖深基坑施工控制不到位引發(fā)的不均勻沉降問題，問題整改單位需要對因深基坑出現(xiàn)沉降問題的建筑結(jié)構(gòu)狀況、地基區(qū)域地層特性、問題嚴重程度等采取針對性的解決措施，通常需要通過托換、糾傾加固等措施，在此基礎(chǔ)上通過注漿補強、灌注樁等措施對存在問題的軟弱地基進行加固處理[4]。

3.3 地下工程引發(fā)的不均勻沉降問題治理

當建筑周邊開展地下工程時，如果施工單位未做好相關(guān)防護措施，可能導致建筑地基產(chǎn)生局部沉降情況，針對此類問題，治理單位可以通過地下加裝連續(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將地下工程與建筑相互隔離，在加固過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)的不均勻沉降問題治理

當?shù)鼗路降叵滤怀掷m(xù)降低或提升時，建筑地基往往會出現(xiàn)不均勻沉降情況。針對此類問題，建筑設計階段需要將地下水位升降問題考慮在內(nèi)，結(jié)合JGJ123-2012 標準要求對地基進行加固處理[5]。在實際應用時，建筑單位可以適當應用抗浮樁、附加載荷等方式對既有建筑的不均勻沉降問題進行改善處理，在處理的同時也需要對地基自身土層狀況進行核查確認，及時通過換土墊層、擠密處理等方式改善軟弱地基等異常情況，規(guī)避不均勻沉降問題。

4 結(jié)語

綜上所述，建筑地基不均勻沉降將會導致建筑結(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，不均勻沉降問題的出現(xiàn)通常與地基本身壓實度不足存在關(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)設計情況、施工質(zhì)量有關(guān)。針對不均勻沉降問題，相關(guān)單位需要嚴格按標準做好各項檢測評估工作，對建筑的功能性、安全性等進行鑒定，為后續(xù)問題治理等工作提供依據(jù)。