某学校建筑工程质量鉴定分析

某学校建筑工程质量鉴定分析

蒋耀祖

中国建筑第二工程局有限公司华东分公司 上海市 200315

摘要：某高校在主体施工阶段，出现了较大的沉降变形和不均匀沉降，上部主体结构出现了不同程度的裂缝，建筑物周边地面亦出现较大沉降变形，周边散水、管线均有与地面脱开的现象。针对上述现象进行了各建筑物的工程质量鉴定分析，查明建筑沉降不稳定原因，及上部结构损伤情况，并给出了处理意见，为工程后续处理提供依据。

关键词：沉降变形;不均匀沉降;裂缝;原因分析;处理意见;

某高校4栋学生宿舍及食堂于2012年12月6日始建，在主体结构施工过程中，各建筑物均发生了较大的累积沉降量和不均匀沉降，且上部结构局部区域出现了较多裂缝。通过为期3年的沉降变形监测，最大累计沉降量约为80 cm，沉降速率约0.4 mm/d，基础倾斜最大为5.57‰。地面最大累计沉降量为110 cm，沉降速率约0.4 mm/d。

本文针对上述情况，为查明建筑沉降不稳定原因及上部结构损伤情况，对各栋学生宿舍及食堂进行了工程质量鉴定分析，并给出了处理意见，为工程后续处理提供依据。

1 工程地质条件

在勘查深度范围内场地地基土层主要为第四系全新统人工填土、耕土、冲、洪、湖积成因的黏土、泥炭质土层，各土层主要物理力学指标和承载力特征值如表1所示。

2 建筑概况

各栋建筑物结构形式均为框架结构，并采用了隔震垫技术。建筑结构安全等级均为二级，结构设计使用年限为50年，建筑抗震设防类别为乙类，地基基础设计等级为丙级，框架抗震等级为二级。2013年上述各栋建筑物主体结构出现了不同程度裂缝，最大裂缝宽度约0.75 mm，长度约500 m。

表1 土层参数表  

3 鉴定过程

3.1 工程地质补充勘察

本次勘察采用野外钻探结合标准贯入试验、波速测试等原位测试，以及采取水、土试样进行室内土工试验等多种手段，查清目前场地的地质情况，对原地勘报告进行补充验证。选取45个勘探孔，其中15个探孔孔深50 m,28个探孔孔深40 m,1个探孔孔深30 m,1个探孔孔深35 m。钻孔位置选择原则：(1)在有条件的情况下，接近原钻孔位置；(2)增补食堂的勘察资料。根据补充勘察结果：该场地区域内均分布有较厚的填土层（平均约10 m）、泥炭质土层（平均约8 m）。

3.2 施工质量检测

根据施工质量检测结果，混凝土抗压强度、钢筋间距、板厚等项目，均符合设计要求。部分所检部位钢筋保护层厚度及钢筋间距不满足GB 50204-2015《混凝土结构工程施工质量验收规范》相关要求，现有裂缝宽度超过规范限值。

3.3 负摩阻力分析

根据建筑物及地面沉降观测数据分析，初步判定各建筑物沉降是由于桩基负摩阻力，导致单桩承载力不满足设计要求。下面选取4个钻探孔进行负摩阻力分析。

3.3.1 Z56号孔负摩阻力计算

根据岩土工程勘察报告，Z56号孔回填土层厚度7.3 m，桩周软弱土层下限深度取(3)黏土层底部，即28.3 m。根据JGJ 94-2008《建筑桩基技术规范》第5.4.4条，中性点深度取：

中性点以上各土层负摩阻力标准值分别为：

不考虑群桩效应，Z56号孔桩由于负摩阻力产生的下拉荷载为：

根据单桩承载力计算书，未考虑负摩阻力单桩承载力特征值如表2所示。

表2 单桩承载力特征值（Z56号孔）  

因此，扣除负摩阻力后，Z56号孔最终单桩承载力特征值分别为：

L=36 m桩基：1 416-1 317.41=98.59 kN

L=28 m桩基：1 045-1 317.41=-272.41 kN

3.3.2 Z14号孔负摩阻力计算

根据《岩土工程勘察报告》，Z14号孔回填土层厚度为5.4 m，桩周软弱土层下限深度取(3)黏土层底部，即25.9 m。

根据JGJ 94-2008《建筑桩基技术规范》第5.4.4条，中性点深度取：

中性点以上各土层负摩阻力标准值分别为：

不考虑群桩效应，Z14号孔桩由于负摩阻力产生的下拉荷载为：

根据《单桩承载力计算书》未考虑负摩阻力单桩承载力特征值分别如表3所示。

表3 单桩承载力特征值（Z14号孔）  

因此，扣除负摩阻力后，Z14号孔最终单桩承载力特征值分别为

L=36 m桩基：1 258.75-990.65=268.1 kN

L=28 m桩基：958.35-990.65=-32.3 kN

3.3.3 Z57号孔负摩阻力计算

根据《岩土工程勘察报告》，Z57号孔回填土层厚度5.6 m，桩周软弱土层下限深度取(3)黏土层底部，即24.2 m。

根据J G J 9 4-2 0 0 8《建筑桩基技术规范》第5.4.4条，中性点深度取：

中性点以上各土层负摩阻力标准值分别为：

不考虑群桩效应，Z14号孔桩由于负摩阻力产生的下拉荷载为：

根据《单桩承载力计算书（J1栋、J3栋）》未考虑负摩阻力单桩承载力特征值分别如表4所示。

表4 单桩承载力特征值（Z57号孔）  

因此，扣除负摩阻力后，Z57号孔最终单桩承载力特征值分别为：

L=36 m桩基：1 492-842.52=649.48 kN

L=28 m桩基：1 021-842.52=178.48 kN

3.3.4 Z36号孔负摩阻力计算

根据《岩土工程勘察报告》，Z36号孔回填土层厚度6.4 m，桩周软弱土层下限深度取(3)黏土层底部，即22.2 m。

根据JGJ 94-2008《建筑桩基技术规范》第5.4.4条，中性点深度取：

中性点以上各土层负摩阻力标准值分别为：

不考虑群桩效应，Z36号孔桩由于负摩阻力产生的下拉荷载为：

根据《单桩承载力计算书（食堂）》，未考虑负摩阻力单桩承载力特征值分别如表5所示。

表5 单桩承载力特征值（Z36号孔）  

因此，扣除负摩阻力后，Z36孔最终单桩承载力特征值分别为

L=36 m桩基：1 016-786.41=229.59 kN

L=28 m桩基：808-786.41=21.59 kN

根据上述计算结果，各钻孔桩基在考虑负摩阻力产生的下拉荷载后，单桩竖向承载力不满足设计要求。

4 建筑物沉降原因分析

该场地位于深厚软土区，地势低凹，原为耕地，后经回填整平。根据地质勘察结果，场地存在较厚泥炭质土层（总厚度约5～10 m）。由于场地的回填整平，软弱土层上覆土厚度约6 m左右，在上覆土自重及其他附加荷载作用下，软弱土层发生固结沉降，导致场地整体下沉，且沉降速率大于建筑物沉降速率。因土体沉降速率大于桩基沉降速率，相对于土体而言，桩基向上运动，于是桩侧产生了向下的摩阻力，致使桩基沉降速率加快。在场地软弱土层未固结前，若不采取相应加固措施，则建筑物沉降变形将持续。此外，根据施工记录显示，部分桩基桩长未达到持力岩层。

由变形观测资料分析场地沉降速率超过建筑物的沉降速率，因为建筑物出现不均匀沉降导致上部结构局部构件出现损伤，但因抗震支座抵消部分变形，使得上部结构构件未出现显著影响结构安全的危险点。在建筑物出现不均匀沉降后，进行了加固，加固后建筑物的不均匀沉降得到有效控制，但由于加固又增加了对土体的荷载，建筑物整体沉降速率在加固过程中反而增加，加固后目前仍未得到有效控制。未满足JGJ 8-2007《建筑变形测量规范》

5.5.5条建筑物稳定阶段的要求。

5 处理意见

1）建筑物沉降仍未趋于稳定，需进行持续长期监测；以便及时了解场地的沉降情况。

2）因场地位于斜坡地段，且存在较厚填土层，根据土体深层水平位移监测结果，填土层较不稳定，故在后期使用过程中，需增设土体深层水平位移监测孔，以便及时了解场地深层土体的变形情况。

3）岩土工程勘察结果显示，该场地存在有多层泥炭质土层，该类土层天然含水率较高，天然孔隙比较大，受地下水位影响较明显，且场地混合地下水位较浅，埋深约0.0～3.5 m。为了解地下水位的变化情况，需适当布设地下水位监测孔，对场地地下水位进行监测。

6 结语

针对该高校在主体施工阶段，出现较大的沉降变形和不均匀沉降，上部主体结构出现了不同程度的裂缝，建筑物周边地面亦出现较大沉降变形，周边散水、管线均有与地面脱开的现象，进行了建筑物工程质量鉴定。通过资料分析、现场检测以及计算模型分析，最终发现各建筑沉降不稳定原因为深厚填土层导致桩侧负摩阻力较大，桩基承载力不能满足原设计要求，并根据上述鉴定原因，给出该工程后续具有针对性处理措施和意见，为该工程后续处理提供参考。

参考文献

[1]中国建筑科学研究院.混凝土结构工程施工质量验收规范：GB 50204-2015[S].北京：中国建筑工业出版社，2015.

[2]中国建筑科学研究院.建筑桩基技术规范：JGJ 94-2008[S].北京：中国建筑工业出版社，2008.

[3]建设综合勘察研究设计院.建筑变形测量规范：JGJ 8-2016[S].北京：中国建筑工业出版社，2016.